CN212882745U - 一种球磨机全自动加球系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种球磨机全自动加球系统，包括：加球机组，由三台加球机并联，用于实现至少三种球径钢球的准确添加及各种球径精确配比；组合式输球槽，分别与每台加球机的出球槽连接，用于将加球机取出的钢球汇聚到一个球道；光电传感器，设置于所述组合式输球槽一侧，用于分别检测每台加球机的加球数量；复合材料钢管，上端与所述组合式输球槽的球道出口连接，下端与球磨机的给料端连接，用于加球机组布置到空间开阔的高处，利用高差使钢球沿复合材料钢管自动滑落，加入球磨机给料端。本实用新型通过自动按需加球，实现精确补加钢球，提高磨矿效率，节省人工成本，降低球耗、能耗及衬板磨损；降低工人劳动强度，改善工人工作环境。

Description

一种球磨机全自动加球系统

技术领域

本实用新型属于选矿厂磨矿设备技术领域，具体涉及一种球磨机全自动加球系统。

背景技术

球磨机是选矿厂重要的磨矿设备，球磨机的电耗占选矿厂总电耗的50％以上，降低球磨机的电耗是降低选矿厂电耗的关键。球磨机轴功率的大小与球磨机钢球充填率成正向曲线关系，钢球充填率大，轴功率就大。

在影响球磨机磨矿效率的因素中，钢球充填率和不同尺寸钢球的配比是一项很重要的指标。如果钢球充填率过高，球磨机运转时内层球容易产生干涉，会降低磨矿效率；而钢球充填率过低，磨矿介质不足，同样会降低磨矿效率。可见，球磨机轴功率的大小取决于球磨机钢球充填率的大小，钢球充填率的大小又直接影响球磨机的磨矿效率。实践证明，使球磨机的钢球充填率始终保持在合理状态，可以提高磨矿效率5％以上。钢球充填率的优化对提高球磨机的磨矿效率及降低磨矿电耗都具有十分重要的意义。

磨矿工艺是岩金矿山选矿流程中的重要环节，而球磨机是实现磨矿工艺的主要装备，球磨机钢球的填充率是保证球磨机高效运行的重要因素之一。球磨机在生产运行磨矿作业时，需要定时、定量、按比例地补充各种规格的钢球，不仅要补充消耗，还要使球磨机的填充率和球径比保持在最佳状态，从而保证球磨机高效、低耗地运行，为稳定磨矿细度、优化选矿工艺、提高选别指标提供有利条件。

选矿厂一般依据流程考察确定最佳钢球充填率，即通过对磨矿细度和选矿指标的监测来确定球磨机的最佳钢球充填率。例如，排山楼公司经过流程考查测得一段球磨机最佳钢球充填率为42％，二段球磨机最佳钢球充填率为38％。球磨机设备是当今最广泛的粉磨混合机械，广泛应用于选矿、建材、电力、水泥及化工等行业，靠填充钢球来实现研磨功能。

磨矿作业开始后，球磨机内的钢球会不断地磨损，填充率不断降低，为保持钢球充填率和不同尺寸钢球的配比始终处于最佳状态，需要不断添加不同尺寸钢球，可行的实现方法就是使用自动加球系统。现有自动加球机，采用电动滚筒作为传动机构，执行装置抓球爪直接焊接在电动滚筒面上，呈螺旋状分布，并采用PLC控制，然该自动加球机只能对加球结果进行统计，分别对大、中、小球进行计数，无法实现按需添加指定球径的钢球。同时上述加球设备的钢球添加量仍需人工设定，无法自动根据球磨机的实际需要(最佳钢球充填率和各种球径最佳配比)进行自动添加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种球磨机全自动加球系统，通过自动按需加球，实现精确补加钢球，提高磨矿效率，节省人工成本，降低球耗、能耗及衬板磨损；降低工人劳动强度，改善工人工作环境。

为达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种球磨机全自动加球系统，包括：

加球机组，由三台加球机并联，用于实现至少三种球径钢球的准确添加及各种球径精确配比；

组合式输球槽，分别与每台加球机的出球槽连接，用于将加球机取出的钢球汇聚到一个球道；

光电传感器，设置于所述组合式输球槽一侧，用于分别检测每台加球机的加球数量；

复合材料钢管，上端与所述组合式输球槽的球道出口连接，下端与球磨机的给料端连接，用于加球机组布置到空间开阔的高处，利用高差使钢球沿复合材料钢管自动滑落，加入球磨机给料端。

由上，使用3台加球机组成一个加球机组，实现至少3种球径钢球的准确添加，突破了现有加球技术无法按球磨机的实际需要(最佳钢球充填率和各种球径最佳配比)添加钢球的技术瓶颈。通过自动按需加球，实现精确补加钢球，提高磨矿效率，节省人工成本，降低球耗、能耗及衬板磨损；降低工人劳动强度，改善工人工作环境。

可选的，在所述加球机的储球仓上部设置破袋器，用于靠装球袋中钢球的自重自动割裂装球袋、钢球自动进入储球仓。

由上，破袋器的作用为在钢球袋下落过程中，钢球袋与破袋钢板接触，靠钢球自重将钢球袋割破，实现钢球自动加入储球仓。

可选的，在所述加球机的储球仓上方安装光电传感器，用以实现无球自动报警。

可选的，在所述加球机的储球仓内部侧壁铺设橡胶板，用以减小加球噪音并且避免钢球对储球仓的磨损。

可选的，在所述加球机的储球仓底部外侧安装振动电机，用以实现在出现棚料现象时自动振打。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型球磨机全自动加球系统的逻辑框图；

图2为本实用新型1#加球机改进示意图。

具体实施方式

下面参照附图1-2对本实用新型所述的球磨机全自动加球系统的具体实施方式进行详细的说明。

本实用新型优选实施例提供的球磨机全自动加球系统，由执行装置和电气控制装置两部分构成：

1、执行装置

主要由配置变频器的加球机组(1#加球机1-1、2#加球机1-2、3#加球机1-3组成一个加球机组)、组合式输球槽25、复合材料钢管26构成。

由图1所示，加球机组通过主控室PC21与PLC控制柜22交互，PLC控制柜22与电控箱23交互，控制1#加球机1-1、2#加球机1-2、3#加球机1-3的钢球添加量，实现至少3种球径钢球的准确添加及各种球径精确配比；通过加球系统电控箱23，操作变频器24，分别控制1#加球机1-1、2#加球机1-2、3#加球机1-3的出球速度；组合式输球槽25使得1#加球机1-1、2#加球机1-2、3#加球机1-3取出的钢球汇聚到一个球道，用4#光电传感器2-4分别检测1#加球机1-1、2#加球机1-2、3#加球机1-3的加球数量；球道出口连接到复合材料钢管26，复合材料钢管26的作用是使得加球机组可以布置到空间开阔的高处，利用高差使钢球沿复合材料钢管26自动滑落，加入球磨机30给料端，解决了因选矿厂球磨机30附近空间狭小而无法安装加球机组的问题。

由图2所示，图2为1#加球机改进示意图，2#加球机、3#加球机与所述1#加球机结构相同。在1#加球机1-1或2#加球机1-2或3#加球机1-3的储球仓9上部设置破袋器8，破袋器8由一块上部锐利的破袋钢板、垂直加强角钢及固定破袋钢板的槽钢组焊在一起，并将槽钢焊接在储球仓9内部。用起重机将袋装钢球吊到破袋器8上方，在钢球袋下落过程中，钢球袋与破袋钢板接触，靠装球袋中钢球的自重自动割裂装球袋、钢球自动进入储球仓；在1#加球机1-1或2#加球机1-2或3#加球机1-3的储球仓9上方分别安装1#光电传感器2-1、2#光电传感器2-2、3#光电传感器2-3，实现无球自动报警，本实用新型所用1#-4#光电传感器为PNP常开型光电传感器；在储球仓9内部侧壁铺设橡胶板12，减小加球噪音并且避免钢球对储球仓9的磨损；在储球仓9底部外侧安装1#振动电机3-1或2#振动电机3-2或3#振动电机3-3，实现在出现棚料现象时，自动振打，解决了储球仓9经常棚料的问题。

需要说明的是，本厂原有加球机具有的分流板10作用为防止钢球过分堆积，造成堵塞，电动滚筒5、抓球指板4的作用为通过电动滚筒5转动，轴支架6用于支撑电动滚筒5以及带动电动滚筒5转动的动力部分，电动滚筒5转动从而带动抓球指板4抓取储球仓9出口处的钢球，落入接球槽3中；宽大的接球槽3是为了防止钢球滚落到他处；通过1#加球机1-1或2#加球机1-2或3#加球机1-3具有的出球槽2使钢球滚到指定位置。

填充率、钢球球径与配比、添加钢球制度(以排山楼公司为例)：

(1)球磨机的初始加球数量计算

一般情况下，填充率

的取值范围如下

经流程考查测得：排山楼公司一段球磨机最佳充填率

二段球磨机最佳充填率

钢球直径及配比计算公式：

式中d-入磨物料的粒度mm

球磨机给矿中各粒级的产率(％)，取样筛分，称重。

γ_10-12＝α％

γ_6-8＝β％

γ_2-4＝ε％

式中α％、β％、γ％分别为对应粒度的产率

球径与给矿粒度对比表：

根据球径与给矿粒度对比表，选择钢球球径，计算钢球配比：

G₁₀₀＝Q×γ_10-12

G₈₀＝Q×γ_6-8

G₆₀＝Q×γ_2-4

排山楼公司一系列经流程考查测得，钢球直径及配比为：

一段3245球磨机G₁₀₀:G₈₀:G₆₀＝4:3:3，二段3260球磨机G₄₀:G₂₀＝1:1；

一段3245球磨机有效容积V₁＝31m³,二段3260球磨机有效容积V₂＝43.7m³。

表1-1

球径	钢球堆比重	备注
			φ20	4.90	无序堆放经验值
φ40	4.76	无序堆放经验值
			φ60	4.66	无序堆放经验值
φ80	4.62	无序堆放经验值
			φ100	4.56	无序堆放经验值

装球量由公式

式中V₁＝31m³，V₂＝43.7m³

ρ₁＝4.6T/m³,ρ₂＝4.8T/m³

球磨机的初始加球数量计算：

一吨钢球个数计算公式：

式中R—钢球半径，ρ_球＝7.85T/m³。

表1-2

注：应加个数按四舍五入取整。

即一段球磨钢球添加数为：Φ100钢球5822个、Φ80钢球8535个、Φ60钢球20242个；二段球磨钢球添加数为：Φ40钢球151487个、Φ20钢球1212052个。

(2)球磨机中钢球在运转过程中不断磨损，为了保持最佳充填率和球的合理配比，稳定球磨机的磨矿效果，必须合理补加钢球，抵消钢球磨耗。

钢球补加按处理每吨矿石量的球耗来计算(排山楼公司一系列每处理一吨矿石消耗0.71㎏钢球，其中一段球磨消耗0.43㎏钢球,二段球磨消耗0.28㎏钢球)，补加规格及配比制度：

一段球磨补加Φ100㎜钢球、Φ80㎜钢球，补加球配比G₁₀₀:G₈₀＝3:1；

二段球磨只补加Φ40㎜钢球；

当磨矿机细度达不到要求时，补加适量小球。

即每处理1000原矿，一段球磨钢球补加数为：Φ100钢球78个、Φ80钢球50个；二段球磨钢球补加数为：Φ40钢球1064个。

(3)检修时实测球磨机内钢球量，按球磨充填率计算补加加球量：

人工测量补加球计算

采用F·C邦德提出的经验公式：

排山楼公司一段3245球磨机H₁＝1858mm，D_m1＝3075mm,二段3260球磨机H₂＝1910mm，D_m2＝3100mm。

标准值为42％，差值Δ₁＝5.2369％

标准值为38％，差值Δ₂＝2.7484％

一段补加球配比G₁₀₀:G₈₀＝3:1,二段只加φ40的钢球。

补球量：

Q₁＝Δ₁×ρ₁×V₁＝5.2369％×4.6×31＝7.4678T

Q₂＝Δ₂×ρ₂×V₂＝2.7484％×4.8×43.7＝5.7650T

表1-3

即一段球磨钢球添加数为：Φ100钢球1361个、Φ80钢球887个；二段球磨钢球添加数为：Φ40钢球6491个。

(4)热轧钢球在生产应用中消耗稳定，可以确保稳定的充填率及钢球配比，从而确保磨矿效果；使用热轧钢球代替铸造钢球，可以解决碎球率高、单耗高、磨矿效率低的问题。

通过上述分析，使用热轧钢球，一段球磨可以采用本球磨机全自动加球系统，二段球磨只需用单台经改进的加球机即可满足生产工艺要求。

2、电气控制装置

(1)加球系统电控箱

电控箱实现了控制3台加球机的钢球添加量和加球速度；控制胶带给料机的运行速度，进而调节球磨机给矿量；通过1#—3#光电传感器，实现无球自动报警；通过4#光电传感器，实现各种球径钢球添加的分别计量，本实用新型1#-4#光电传感器为同一类型传感器，均为PNP常开型光电传感器；实现在出现棚料现象时，自动振打；通过内置PLC的通讯接口与PLC控制柜交换数据。

(2)信号检测与反馈装置

信号检测与反馈装置实现了磨音检测、球磨机电机电流检测、球磨机给矿量检测、磨矿细度检测、无球与棚料故障检测、各种球径钢球加球量分别检测，并将上述数据反馈给PLC控制柜。其中，球磨磨音检测由智能磨音测量仪测得，就地显示并远传至DCS控制系统；球磨机电流由电流互感器测得，就地显示并远传至DCS控制系统；球磨机给矿量由皮带称测得，就地显示并远传至DCS控制系统；磨矿细度、浓度由在线粒度检测仪、矿浆在线浓度计检测得到，就地显示并远传至DCS控制系统；无球与棚料故障检测由光电开关测得，就地显示并远传至DCS控制系统。所有检测仪表均选用高精度检测仪表，测量误差均小于0.5％，保证测量精度。所有仪器仪表的远程传输信号均采用统一的4-20mA电流通用信号，传输至远端DCS控制系统内参与闭环控制及集中显示。

(3)DCS人机交互装置

在主控室PC上，编制西门子PLC step7程序和Win cc组态，通过PLC控制柜实时读取球磨机给矿量，计算其累计平均值，初步确定加球量；通过实时读取球磨机电机电流、磨音，计算其累计平均值，调整加球量；根据钢球工业试验报告，自动设定各种球径配比，分别操作装有对应球径钢球的加球机出球，实现加球闭环控制，解决人工凭经验设定加球量和各种球径配比所产生的各种问题。

DCS人机交互装置实现了加球系统电控箱、PLC控制柜与DCS系统通过以太网接口进行通信。操作人员通过主控室PC，实时监控球磨机自动加球系统的工作状态；DCS系统自动生成生产报表，辅助操作人员工作，实现球磨机自动加球系统的智能化。

全自动加球控制系统与自动化系统西门子400PLC通信，实时读取球磨机电机电流、磨音和给矿量，加球机约每半小时加球一次，其控制系统与DCS主系统通讯，实时获得球磨机电流、磨音和给矿量，并对其进行累计计算，每半小时获得一次其平均值。

在系统中设定的球磨机电机电流、磨音和给矿量标准，并让其与半小时的均值进行比较判断，根据偏差调整设置加球数量，并开始加球，加球量达到设置数量后，停止加球机；加球的数量主要根据球磨机工作电流，并根据给矿量和磨音，调整加球数量与配比，实现钢球定时、定量自动添加并计数，保证球磨机的充填率稳定在最佳状态；通过自动按需加球，实现精确补加钢球，提高磨矿效率，节省人工成本，降低球耗、能耗及衬板磨损；降低工人劳动强度，改善工人工作环境。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术分范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在范明的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的范围为准。

Claims (5)

1.一种球磨机全自动加球系统，其特征在于，包括：

加球机组，由三台加球机并联，用于实现至少三种球径钢球的准确添加及各种球径精确配比；

组合式输球槽，分别与每台加球机的出球槽连接，用于将加球机取出的钢球汇聚到一个球道；

光电传感器，设置于所述组合式输球槽一侧，用于分别检测每台加球机的加球数量；

复合材料钢管，上端与所述组合式输球槽的球道出口连接，下端与球磨机的给料端连接，用于加球机组布置到空间开阔的高处，利用高差使钢球沿复合材料钢管自动滑落，加入球磨机给料端。

2.根据权利要求1所述的球磨机全自动加球系统，其特征在于，在所述加球机的储球仓上部设置破袋器，用于靠装球袋中钢球的自重自动割裂装球袋、钢球自动进入储球仓。

3.根据权利要求1所述的球磨机全自动加球系统，其特征在于，在所述加球机的储球仓上方安装光电传感器，用以实现无球自动报警。

4.根据权利要求1所述的球磨机全自动加球系统，其特征在于，在所述加球机的储球仓内部侧壁铺设橡胶板，用以减小加球噪音并且避免钢球对储球仓的磨损。

5.根据权利要求1所述的球磨机全自动加球系统，其特征在于，在所述加球机的储球仓底部外侧安装振动电机，用以实现在出现棚料现象时自动振打。

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