水泥球磨机磨矿过程的因素分析

　　水泥球磨机磨矿过程因素分析

　　影响球磨过程的因素有很多，概括来讲主要包括以下三个方面：①物料性质，包括矿石可磨度、矿石密度、产品细度；②磨机结构，包括磨机规格、型式、衬板；③操作因素，包括介质形状、尺寸配比及材质、介质充填率、磨机转速、分级效率、返砂比、矿浆浓度、粘度、料球比等。

　　这些因素本身相互影响、相互制约，因此关于磨矿过程的建模和优化到目前为止仍处于深入研究、尚未很好解决。除此之外，上述诸多因素的多变性和随机性也大大增加了球磨过程建模和优化的难度。因此，在进行试验工作之前有必要对球磨过程的影响因素进行分析，抓住主要矛盾，才能使研究工作顺序进行。

　　这里主要研究的任何是确定和优化水泥球磨机的内部参数，因此，以水泥球磨机内部参数和外部响应为中心研究水泥球磨机各个影响因素之间的相互关系（如下图所示）。

　　下边对各个参数特性进行扼要说明。

　　1、磨机的结构特性：主要包括磨机的型式、直径和长度及排料方式。磨机的直径决定了介质作用能力、运行状态以及临界转速枯机的长度决定了物料在水泥球磨机中运行的时间。磨机的直径和长度确定了磨机的有效容积，限定了磨机容量，从而也限制了磨机的处理能力。

　　水泥球磨机的排料方式直接影响水泥球磨机内部矿浆量的多少，同时对介质充填率和介质配比也有影响，因此，影响水泥球磨机的生产率、磨矿产品的质量以及磨矿能耗。在定型水泥球磨机上，上述结构特性不再变化。

　　2、衬板：包括衬板的材质、几何形状和厚度。水泥球磨机筒体衬板的作用有两个方面：一是防止筒体遭受研磨介质和物料的直接打击及矿浆的腐蚀和磨损；二是提升研磨介质产生磨矿作用。

　　因此，衬板的材质和几何形状对磨矿介质的运行状态有一定的影响；衬板厚度决定了水泥球磨机的有效容积，随磨矿时间的延长，衬板的厚度会变薄，但变化速度很慢，在研究过程中可以忽略。

　　3、介质添加制度：包括介质添加的数量间隔（即介质添加制度）。在正常工业生产过程中，介质添加的数量和间隔，直接影响着介质的配比，而介质配比是否适宜，直接决定着磨矿过程是否能够获得满意的结果。因此，介质添加制度是磨矿过程的一个主要影响因素。在本研究中直接采用直径不同的钢球进行试验。

　　4、介质特性：包括介质的材质和形状。介质的材质决定了介质在磨矿过程中的消耗量和形状保持的长久性；介质的形状对磨矿的效果有一定的影响。在本研究中，介质特性不作为变量考虑。

　　5、给料量：在磨机连续工作状态下，表示单位时间内给入磨机内部的物料量。它受物料特性和给料装置的影响，会有一定的波动，在水泥球磨机运转过程中，其值可控，是调节磨机工作状态、影响磨机生产指标的主要参数之一。本研究中比料球比的相结值表示给入磨机的物料量。

　　6、物料粒度：指给入水泥球磨机的物料粒度。物料粒度对水泥球磨机的处理能力和粉磨过程有较大的影响，在粉磨产品细度要求一定的条件下，给料粒度减小，有利于提高磨机的处理能力、降低钢耗和电耗。本研究中物料粒度不作为参变量考虑。

　　7、物料可磨度：物料可磨度是衡量被磨物料抵抗外力作用的特定指标，以这种指标衡量物料在常规磨矿条件下被磨碎的能力。该指标由物料自身的特性来决定，在水泥球磨机系统内无可调性，是影响磨矿过程的因素之一。

　　但是由于矿石性质的千变万化，即使同一矿床各处的矿石性质也有一定相同，到目前为止还不能很好地将影响因素引入描述磨矿过程的模型中，因此，本研究将其作为定量考虑。

　　8、给水量：在磨机连接工作状态下单位时间内给入磨机内部的水量，其值在磨矿过程中可控，是调节磨机工作状态的另一主要变量，它对磨矿过程的影响取决于给料量的相对大小，即取决于磨矿浓度的大小。

　　9、闭路磨矿时分级效率、返砂量和返砂浓度：该参数对磨机内部的被磨物料量、粒度分布和磨矿浓度有直接的影响，从而影响水泥球磨机内部的工作参数。本研究按开路考虑。

　　10、介质充填率：描述介质在水泥球磨机中的充填量，是影响水泥球磨机吸取功率和粉磨能力的主要因素。实际生产中，在两次介质添加的间隔内，介质充填率随磨矿时间的延长会有减小的趋势。

　　11、料球比：描述了水泥球磨机内部滞留物料量与介质充填量的体积比，该参数受到许多因素的影响，如水泥球磨机结构、介质配比以及水泥球磨机的给料量、转速和磨矿浓度。料球比决定了水泥球磨机内部的粉磨状态，与水泥球磨机发出的噪声声强具有直接的关系。

　　12、磨矿浓度：描述了水泥球磨机内部料浆的流动特性。该参数不但影响矿浆在水泥球磨机中的流动速度，而且还影响钢球对物料的冲击力。当磨矿浓度大时，在钢球的四周包围着一层粘稠的矿浆，增加物料受研磨的机会，但也使钢球的冲击力减弱；当磨矿浓度小时，矿浆变稀，流动速度快，停留时间短，使排料粒度变粗。

　　因此磨矿浓度也是决定粉磨状态的重要变量之一。另外，磨矿浓度对电耳测量信号的准确性也有直接的影响。因此，磨矿浓度既要合适，还要稳定。目前，在实际生产过程中，磨矿浓度难以在磨机运行状态下直接测定，通常由磨矿产品浓度近似代替。

　　13、声响：指水泥球磨机工作过程中所发出的噪声强度。该信号携带了水泥球磨机内部介质—物料—筒体之间相互使用的特征信息，表明了水泥球磨机系统的瞬间工作状态。声响用电耳进行测量，是以某一固定频率为中心的混频声强信号，在目前的实际工业生产上常用来作为水泥球磨机控制的检测信号，并取得了一定的效果。

　　借助于噪声声强的无接触测量，来判断水泥球磨机的工作状态和稳定性，对保持水泥球磨机的优化状态具有重要的意义。

　　14、功率：包括水泥球磨机的输入功率和有用功率。水泥球磨机的输入功率反映了水泥球磨机在单位时间内从系统外部吸取能量的多少，它受许多因素的影响；水泥球磨机的有用功率反映了水泥球磨机用于破碎物料所消耗的能量，同样受许多因素的影响。

　　在保证水泥球磨机产量和产品质量的前提下，降低水泥球磨机的输入功率是目前主要的研究方向之一。

　　15、压力：是指水泥球磨机平稳运行状态下，水泥球磨机对轴承座造成的压力。该参数是水泥球磨机内部参数的综合反映，并且与水泥球磨机筒体的重量、内部负荷以及介质的运行状态有关。

　　16、水泥球磨机转速率：水泥球磨机设计转速与临界转速之比称为磨机转速率。根据戴维介质运行理论，磨机的临界转速是由磨机内径决定的。磨机转速率决定了介质的运行状态，即决定了介质冲击与研究作用的相对强弱；同时，磨机的生产率直接影响磨机输入功率的大小。

　　在实际生产中，磨机转速因受机械传动装置的限制通常设为定值，但由于不同类型的物料对磨机转速率的适应情况是不同的，所以不同生产单位，磨机的转速率有可能不同，因此，本研究将 磨机转速率作为变量考虑。

　　17、传动特性：是指水泥球磨机系统的传动方式，该因素对水泥球磨机的输入功率有直接影响。