水泥球磨機(jī)磨礦過程因素分析

　　影響球磨過程的因素有很多，概括來講主要包括以下三個方面：①物料性質(zhì)，包括礦石可磨度、礦石密度、產(chǎn)品細(xì)度；②磨機(jī)結(jié)構(gòu)，包括磨機(jī)規(guī)格、型式、襯板；③操作因素，包括介質(zhì)形狀、尺寸配比及材質(zhì)、介質(zhì)充填率、磨機(jī)轉(zhuǎn)速、分級效率、返砂比、礦漿濃度、粘度、料球比等。

　　這些因素本身相互影響、相互制約，因此關(guān)于磨礦過程的建模和優(yōu)化到目前為止仍處于深入研究、尚未很好解決。除此之外，上述諸多因素的多變性和隨機(jī)性也大大增加了球磨過程建模和優(yōu)化的難度。因此，在進(jìn)行試驗工作之前有必要對球磨過程的影響因素進(jìn)行分析，抓住主要矛盾，才能使研究工作順序進(jìn)行。

　　這里主要研究的任何是確定和優(yōu)化水泥球磨機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，因此，以水泥球磨機(jī)內(nèi)部參數(shù)和外部響應(yīng)為中心研究水泥球磨機(jī)各個影響因素之間的相互關(guān)系（如下圖所示）。

　　下邊對各個參數(shù)特性進(jìn)行扼要說明。

　　1、磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特性：主要包括磨機(jī)的型式、直徑和長度及排料方式。磨機(jī)的直徑?jīng)Q定了介質(zhì)作用能力、運行狀態(tài)以及臨界轉(zhuǎn)速枯機(jī)的長度決定了物料在水泥球磨機(jī)中運行的時間。磨機(jī)的直徑和長度確定了磨機(jī)的有效容積，限定了磨機(jī)容量，從而也限制了磨機(jī)的處理能力。

　　水泥球磨機(jī)的排料方式直接影響水泥球磨機(jī)內(nèi)部礦漿量的多少，同時對介質(zhì)充填率和介質(zhì)配比也有影響，因此，影響水泥球磨機(jī)的生產(chǎn)率、磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量以及磨礦能耗。在定型水泥球磨機(jī)上，上述結(jié)構(gòu)特性不再變化。

　　2、襯板：包括襯板的材質(zhì)、幾何形狀和厚度。水泥球磨機(jī)筒體襯板的作用有兩個方面：一是防止筒體遭受研磨介質(zhì)和物料的直接打擊及礦漿的腐蝕和磨損；二是提升研磨介質(zhì)產(chǎn)生磨礦作用。

　　因此，襯板的材質(zhì)和幾何形狀對磨礦介質(zhì)的運行狀態(tài)有一定的影響；襯板厚度決定了水泥球磨機(jī)的有效容積，隨磨礦時間的延長，襯板的厚度會變薄，但變化速度很慢，在研究過程中可以忽略。

　　3、介質(zhì)添加制度：包括介質(zhì)添加的數(shù)量間隔（即介質(zhì)添加制度）。在正常工業(yè)生產(chǎn)過程中，介質(zhì)添加的數(shù)量和間隔，直接影響著介質(zhì)的配比，而介質(zhì)配比是否適宜，直接決定著磨礦過程是否能夠獲得滿意的結(jié)果。因此，介質(zhì)添加制度是磨礦過程的一個主要影響因素。在本研究中直接采用直徑不同的鋼球進(jìn)行試驗。

　　4、介質(zhì)特性：包括介質(zhì)的材質(zhì)和形狀。介質(zhì)的材質(zhì)決定了介質(zhì)在磨礦過程中的消耗量和形狀保持的長久性；介質(zhì)的形狀對磨礦的效果有一定的影響。在本研究中，介質(zhì)特性不作為變量考慮。

　　5、給料量：在磨機(jī)連續(xù)工作狀態(tài)下，表示單位時間內(nèi)給入磨機(jī)內(nèi)部的物料量。它受物料特性和給料裝置的影響，會有一定的波動，在水泥球磨機(jī)運轉(zhuǎn)過程中，其值可控，是調(diào)節(jié)磨機(jī)工作狀態(tài)、影響磨機(jī)生產(chǎn)指標(biāo)的主要參數(shù)之一。本研究中比料球比的相結(jié)值表示給入磨機(jī)的物料量。

　　6、物料粒度：指給入水泥球磨機(jī)的物料粒度。物料粒度對水泥球磨機(jī)的處理能力和粉磨過程有較大的影響，在粉磨產(chǎn)品細(xì)度要求一定的條件下，給料粒度減小，有利于提高磨機(jī)的處理能力、降低鋼耗和電耗。本研究中物料粒度不作為參變量考慮。

　　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標(biāo)，以這種指標(biāo)衡量物料在常規(guī)磨礦條件下被磨碎的能力。該指標(biāo)由物料自身的特性來決定，在水泥球磨機(jī)系統(tǒng)內(nèi)無可調(diào)性，是影響磨礦過程的因素之一。

　　但是由于礦石性質(zhì)的千變?nèi)f化，即使同一礦床各處的礦石性質(zhì)也有一定相同，到目前為止還不能很好地將影響因素引入描述磨礦過程的模型中，因此，本研究將其作為定量考慮。

　　8、給水量：在磨機(jī)連接工作狀態(tài)下單位時間內(nèi)給入磨機(jī)內(nèi)部的水量，其值在磨礦過程中可控，是調(diào)節(jié)磨機(jī)工作狀態(tài)的另一主要變量，它對磨礦過程的影響取決于給料量的相對大小，即取決于磨礦濃度的大小。

　　9、閉路磨礦時分級效率、返砂量和返砂濃度：該參數(shù)對磨機(jī)內(nèi)部的被磨物料量、粒度分布和磨礦濃度有直接的影響，從而影響水泥球磨機(jī)內(nèi)部的工作參數(shù)。本研究按開路考慮。

　　10、介質(zhì)充填率：描述介質(zhì)在水泥球磨機(jī)中的充填量，是影響水泥球磨機(jī)吸取功率和粉磨能力的主要因素。實際生產(chǎn)中，在兩次介質(zhì)添加的間隔內(nèi)，介質(zhì)充填率隨磨礦時間的延長會有減小的趨勢。

　　11、料球比：描述了水泥球磨機(jī)內(nèi)部滯留物料量與介質(zhì)充填量的體積比，該參數(shù)受到許多因素的影響，如水泥球磨機(jī)結(jié)構(gòu)、介質(zhì)配比以及水泥球磨機(jī)的給料量、轉(zhuǎn)速和磨礦濃度。料球比決定了水泥球磨機(jī)內(nèi)部的粉磨狀態(tài)，與水泥球磨機(jī)發(fā)出的噪聲聲強(qiáng)具有直接的關(guān)系。

　　12、磨礦濃度：描述了水泥球磨機(jī)內(nèi)部料漿的流動特性。該參數(shù)不但影響礦漿在水泥球磨機(jī)中的流動速度，而且還影響鋼球?qū)ξ锪系臎_擊力。當(dāng)磨礦濃度大時，在鋼球的四周包圍著一層粘稠的礦漿，增加物料受研磨的機(jī)會，但也使鋼球的沖擊力減弱；當(dāng)磨礦濃度小時，礦漿變稀，流動速度快，停留時間短，使排料粒度變粗。

　　因此磨礦濃度也是決定粉磨狀態(tài)的重要變量之一。另外，磨礦濃度對電耳測量信號的準(zhǔn)確性也有直接的影響。因此，磨礦濃度既要合適，還要穩(wěn)定。目前，在實際生產(chǎn)過程中，磨礦濃度難以在磨機(jī)運行狀態(tài)下直接測定，通常由磨礦產(chǎn)品濃度近似代替。

　　13、聲響：指水泥球磨機(jī)工作過程中所發(fā)出的噪聲強(qiáng)度。該信號攜帶了水泥球磨機(jī)內(nèi)部介質(zhì)—物料—筒體之間相互使用的特征信息，表明了水泥球磨機(jī)系統(tǒng)的瞬間工作狀態(tài)。聲響用電耳進(jìn)行測量，是以某一固定頻率為中心的混頻聲強(qiáng)信號，在目前的實際工業(yè)生產(chǎn)上常用來作為水泥球磨機(jī)控制的檢測信號，并取得了一定的效果。

　　借助于噪聲聲強(qiáng)的無接觸測量，來判斷水泥球磨機(jī)的工作狀態(tài)和穩(wěn)定性，對保持水泥球磨機(jī)的優(yōu)化狀態(tài)具有重要的意義。

　　14、功率：包括水泥球磨機(jī)的輸入功率和有用功率。水泥球磨機(jī)的輸入功率反映了水泥球磨機(jī)在單位時間內(nèi)從系統(tǒng)外部吸取能量的多少，它受許多因素的影響；水泥球磨機(jī)的有用功率反映了水泥球磨機(jī)用于破碎物料所消耗的能量，同樣受許多因素的影響。

　　在保證水泥球磨機(jī)產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低水泥球磨機(jī)的輸入功率是目前主要的研究方向之一。

　　15、壓力：是指水泥球磨機(jī)平穩(wěn)運行狀態(tài)下，水泥球磨機(jī)對軸承座造成的壓力。該參數(shù)是水泥球磨機(jī)內(nèi)部參數(shù)的綜合反映，并且與水泥球磨機(jī)筒體的重量、內(nèi)部負(fù)荷以及介質(zhì)的運行狀態(tài)有關(guān)。

　　16、水泥球磨機(jī)轉(zhuǎn)速率：水泥球磨機(jī)設(shè)計轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速之比稱為磨機(jī)轉(zhuǎn)速率。根據(jù)戴維介質(zhì)運行理論，磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速是由磨機(jī)內(nèi)徑?jīng)Q定的。磨機(jī)轉(zhuǎn)速率決定了介質(zhì)的運行狀態(tài)，即決定了介質(zhì)沖擊與研究作用的相對強(qiáng)弱；同時，磨機(jī)的生產(chǎn)率直接影響磨機(jī)輸入功率的大小。

　　在實際生產(chǎn)中，磨機(jī)轉(zhuǎn)速因受機(jī)械傳動裝置的限制通常設(shè)為定值，但由于不同類型的物料對磨機(jī)轉(zhuǎn)速率的適應(yīng)情況是不同的，所以不同生產(chǎn)單位，磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率有可能不同，因此，本研究將 磨機(jī)轉(zhuǎn)速率作為變量考慮。

　　17、傳動特性：是指水泥球磨機(jī)系統(tǒng)的傳動方式，該因素對水泥球磨機(jī)的輸入功率有直接影響。