水泥球磨機磨礦過程因素分析

　　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，包括礦石可磨度、礦石密度、產品細度；②磨機結構，包括磨機規格、型式、襯板；③操作因素，包括介質形狀、尺寸配比及材質、介質充填率、磨機轉速、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，因此關于磨礦過程的建模和優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性也大大增加了球磨過程建模和優化的難度。因此，在進行試驗工作之前有必要對球磨過程的影響因素進行分析，抓住主要矛盾，才能使研究工作順序進行。

　　這里主要研究的任何是確定和優化水泥球磨機的內部參數，因此，以水泥球磨機內部參數和外部響應為中心研究水泥球磨機各個影響因素之間的相互關系（如下圖所示）。

　　下邊對各個參數特性進行扼要說明。

　　1、磨機的結構特性：主要包括磨機的型式、直徑和長度及排料方式。磨機的直徑決定了介質作用能力、運行狀態以及臨界轉速枯機的長度決定了物料在水泥球磨機中運行的時間。磨機的直徑和長度確定了磨機的有效容積，限定了磨機容量，從而也限制了磨機的處理能力。

　　水泥球磨機的排料方式直接影響水泥球磨機內部礦漿量的多少，同時對介質充填率和介質配比也有影響，因此，影響水泥球磨機的生產率、磨礦產品的質量以及磨礦能耗。在定型水泥球磨機上，上述結構特性不再變化。

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

　　因此，襯板的材質和幾何形狀對磨礦介質的運行狀態有一定的影響；襯板厚度決定了水泥球磨機的有效容積，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、介質添加制度：包括介質添加的數量間隔（即介質添加制度）。在正常工業生產過程中，介質添加的數量和間隔，直接影響著介質的配比，而介質配比是否適宜，直接決定著磨礦過程是否能夠獲得滿意的結果。因此，介質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行試驗。

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

　　5、給料量：在磨機連續工作狀態下，表示單位時間內給入磨機內部的物料量。它受物料特性和給料裝置的影響，會有一定的波動，在水泥球磨機運轉過程中，其值可控，是調節磨機工作狀態、影響磨機生產指標的主要參數之一。本研究中比料球比的相結值表示給入磨機的物料量。

　　6、物料粒度：指給入水泥球磨機的物料粒度。物料粒度對水泥球磨機的處理能力和粉磨過程有較大的影響，在粉磨產品細度要求一定的條件下，給料粒度減小，有利于提高磨機的處理能力、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，以這種指標衡量物料在常規磨礦條件下被磨碎的能力。該指標由物料自身的特性來決定，在水泥球磨機系統內無可調性，是影響磨礦過程的因素之一。

　　但是由于礦石性質的千變萬化，即使同一礦床各處的礦石性質也有一定相同，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：在磨機連接工作狀態下單位時間內給入磨機內部的水量，其值在磨礦過程中可控，是調節磨機工作狀態的另一主要變量，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：該參數對磨機內部的被磨物料量、粒度分布和磨礦濃度有直接的影響，從而影響水泥球磨機內部的工作參數。本研究按開路考慮。

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

　　11、料球比：描述了水泥球磨機內部滯留物料量與介質充填量的體積比，該參數受到許多因素的影響，如水泥球磨機結構、介質配比以及水泥球磨機的給料量、轉速和磨礦濃度。料球比決定了水泥球磨機內部的粉磨狀態，與水泥球磨機發出的噪聲聲強具有直接的關系。

　　12、磨礦濃度：描述了水泥球磨機內部料漿的流動特性。該參數不但影響礦漿在水泥球磨機中的流動速度，而且還影響鋼球對物料的沖擊力。當磨礦濃度大時，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會，但也使鋼球的沖擊力減弱；當磨礦濃度小時，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的重要變量之一。另外，磨礦濃度對電耳測量信號的準確性也有直接的影響。因此，磨礦濃度既要合適，還要穩定。目前，在實際生產過程中，磨礦濃度難以在磨機運行狀態下直接測定，通常由磨礦產品濃度近似代替。

　　13、聲響：指水泥球磨機工作過程中所發出的噪聲強度。該信號攜帶了水泥球磨機內部介質—物料—筒體之間相互使用的特征信息，表明了水泥球磨機系統的瞬間工作狀態。聲響用電耳進行測量，是以某一固定頻率為中心的混頻聲強信號，在目前的實際工業生產上常用來作為水泥球磨機控制的檢測信號，并取得了一定的效果。

　　借助于噪聲聲強的無接觸測量，來判斷水泥球磨機的工作狀態和穩定性，對保持水泥球磨機的優化狀態具有重要的意義。

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

　　在保證水泥球磨機產量和產品質量的前提下，降低水泥球磨機的輸入功率是目前主要的研究方向之一。

　　15、壓力：是指水泥球磨機平穩運行狀態下，水泥球磨機對軸承座造成的壓力。該參數是水泥球磨機內部參數的綜合反映，并且與水泥球磨機筒體的重量、內部負荷以及介質的運行狀態有關。

　　16、水泥球磨機轉速率：水泥球磨機設計轉速與臨界轉速之比稱為磨機轉速率。根據戴維介質運行理論，磨機的臨界轉速是由磨機內徑決定的。磨機轉速率決定了介質的運行狀態，即決定了介質沖擊與研究作用的相對強弱；同時，磨機的生產率直接影響磨機輸入功率的大小。

　　在實際生產中，磨機轉速因受機械傳動裝置的限制通常設為定值，但由于不同類型的物料對磨機轉速率的適應情況是不同的，所以不同生產單位，磨機的轉速率有可能不同，因此，本研究將 磨機轉速率作為變量考慮。

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