棒磨机工艺参数优化的研究.pdf

S e r i e s No ． 2 l 7 J u l y 1 9 9 4 金 属 矿 山 M ETAL M I NE 总 第 2 1 7期 l 9 9 4 年 第 7期 e 唧 奉 棒磨机工艺参数优化的研究 1 D 3 文舟 绍 了棒 磨机介 质 足寸 、 给矿 粒度 及产 品细度 的试 验和结 果 。 并以包 钢选 矿厂 3 ． 2 X 4 ． 5 m 棒 磨 机为 例 ， 分 析 了给矿 粒度 、 产 品细度 与工 业 磨机 比生产率 的关 系 。 作 者还 通过 棒磨机 邦 德功 指数 测定 、 单 位功耗 计算 及不 同舟质 充填率 、 转速率 与棒 磨机 生产 能力关 系等 的研 究 ， 介 绍 了工 艺参 数对 棒詹 机 生 响 ’ 优 化 最佳汜 关 键 词 型 ， 墨 兰 兰 些优 化 艮1 王 一 _ S t u d y 0 1 1 t h e Te c h n o l o g i c a l P a r a me t e r Op t i mi z a t i m o f Ro d M i l l s Ta n g S u y a n Li u Q[ r u i Th e p a pe r p r es e nt s t h e t e s t s o n t he me d i u m s i z e． f e e d s i z e a n d ． p r o du c t fi n e n e s s o f t h e r o d ra i l I a n d t h e t e s t r e s u l t s ． W i t h t he 3 ． 2 4 ． 5 m r o d mi l l o f t he c o n c e nt r a t o r o f Ba o t o u I r o n a nd St e e l C o mpa n y 8 S t h e e x a mp l e， t h e r e l a t i o n b e t we e n the f e e d s i z e． p r o d u c t f i n e n e s s a n d t h e s p e c i f i c p r o d u c t i o n r a t e o f i n ． d u s t r l a 】mi l l s d e s c r i b e d ． Th r o u g h t h e d e t e r mi n a t i on o f t h e B o n d wo i n d e x o f t h e r o d rol l 】 ． t h e c a l c u ． 1 a t i o n o f t he s p e c i f i c p o we r c o n s u mp t i o n a n d t h e s t u d y o n t h e r e l a t i on be t we e n t h e r o d c h a r g e p e r c e n t - a g e， t he mi l l r o t a t i o n s p e e d a n d t h e mi l l c a p a c i t y， t h e a ut h o r d i s c u s s e s t he e f f e c t s o f t h e t e c hn ol o gi c a l p a ． r a me t e r s o n t h e r o d rol l 1 c a pa c i t y． 棒磨机由于具有选择性粉碎作用， 产 品粒 度较均匀， 不易产生过粉碎及给矿粒度上限较 宽等特点 ， 因而得 到广泛地应用 。 为了进 一步提 高棒磨 机的磨矿 效率 ， 进行较 系统的棒磨 机最 优化工艺参数的研究是必要的 为此 ， 我们以包 钢选矿厂磁铁矿石为原 料对棒磨机生 产工 艺参 数进 行了研究。该研究结果对选矿厂 的棒磨机 生产及新建选矿厂棒磨机生产工艺参数的确定 具有一定的指导意义。 1 捧磨机介质尺寸最优化试验 试验物料粒度分布见表 1 。 试验 用 棒磨 机 为 4 6 0 6 0 0 mm， 是 目前 我 国实 验室 用 的 最 大 棒 磨 机 ， 其有 效 容 积 为 0 ． 0 9 4 m 。磨机转数为 4 4 r p m， 介质充填率为 3 0 ～3 2 ， 干式批次磨矿试样重量 1 6 k g 。 试验根据线性叠加原理进行 。为 了确定混 合物 料 中各个窄 粒级 的适宜介 质尺寸及 配 比， 我 们将 试验 物料分 为 2 0 、 一 2 0 1 2 、 一1 2 8 ． 5 、 ～8 ． 5 4 ． 5 ram4个窄级别 ， 并分 别进行不 同的棒 径试 验。 对于2 0 、 一2 0 1 2 mm 两个粒 级 分 别进行 了 1 0 0 、 9 O 、 7 5 mm3种 不 同 的棒 径试 验。对 于--1 2 8 ． 5 、 一8 ． 5 4 ． 5 mm2 表 1 试验 物料牡 度分 布 维普资讯 总 第 2 1 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 7期 个 粒级分 别 进行 了 9 0 、 7 5 、 6 0 ram3种 不 同的棒径试验 。 r ⋯ ． 图 1 2 U mm给矿不同棒径磨矿速率曲线 2 -- 7 5 ram 棒2 - -- 9 0 ram棒卜 1 O O mr a棒 图 2 2 0 1 2 i n to 给矿 不 同棒径磨 矿速 率 曲线 卜一 曰7 5 ram棒 一曰9 D ram 椿 卜 口l O 0 m辑 图 3 1 2 8 ． 5 岫给矿不 同捧径磨矿速率曲线 卜一 06 o mm2 - - 7 5 ram棒争 _09 D ram斡 根据试验结果， 接磨矿动力学方程计算出 不同粒级 物料 、 不 同棒径在不 同磨矿 时 间的磨 矿速率 曲线， 如图 1 、 2 、 3 、 4所示 。 q 3 z 图 4 8 ． 5 4 ． 5 mm 给 矿不 同捧 径磨 矿速率 曲线 j 一 6 D ram棒 7 5 ram 棒卜 9 0 ram棒 由图 1 、 2 、 3 、 4 可看出， 当给矿粒度为2 O 、 一 2 O l 2 、 一1 2 8 ． 5 ram 时 ， 均 以 9 0 ram 的 棒介 质磨矿速率高 ； 当给料粒 度为 一8 ． 5 4 ． 5 r z l r l ,． 时 ， 9 0 ram与 7 5 ram棒介质 的磨矿速率 曲线在磨矿时问 2 rei n左右有个交 点 。在 2 m E n 以前仍 以 9 0 ram 棒介质 磨矿效 果好； 但在 2 ml n以后 以 5 ram 的棒 介质 磨矿速率高 。综 上所 述 ， 确 定适 宜的棒 介质尺 寸 为 9 0 ram 与 75 ram 。 根据棒磨机给矿 中粗 、 细 级别 的比例 ， 考虑 到粗级 别物料逐 渐变 细的 因素 ， 磨 碎该物 料的 棒介 质配 比以 9 0 ram 与 7 5 ram 棒 介质 ， 重 量比 3 1为宜 。 2 棒磨机给矿粒度及产品细度最优化试验 试验 用磨机 为 4 6 06 0 0 mm 棒 磨 机 ， 棒 介质 配 比为 9 0 ram 与 7 5 ram 重 量 比 3 t 1 ， 介质 充 填 率 为 3 8 ， 千式 批 次 磨 矿 给 矿 量 为 2 0 k g ， 其它条件同前 。 进 行 了以下 5种给料 粒度 试验 2 5 ～0 、 2 0 ～0 、 1 5 ～0 、 1 2 ～O 、 8 ． 5 O mm。不 同棒 磨机 产 品控制筛孔分别为 3 ． 2 、 2 ． 0 、 1 ． 0 、 0 ． 5 ram。5 种 给矿粒度分 布曲线见图 5 。 以上 5种给 矿物料 经过 磨矿 ， 不 同磨矿 时 问棒磨机产品粒度分布曲线见图 6 、 7 、 8 、 9 、 1 0 。 根据试验结果按 1 式计算试验棒磨机的 警 、、～ 一 r，、 ／ 一 一 维普资讯 总第 2 1 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 7期 杖墟 mm 囝 7 2 0 n m 矿 样不 同謇 矿时 间捧謇 机 产 品粒度 分布 曲线 1 -- 4 ． 6 1 ro S a 2 --- 6． I 4 rai n 3 “-- 8 ． 7 Br a i n} 一 I 3． 7 2 I t l i n 比生产率 口 。 。 。 口 。 Q o p * x - a - x ， t ／ m，． h 1 式中 试验棒磨机批次磨矿矿量 ， 40 垃盘 mm 囝 l o 8 ． O mm 矿 样不 同謇 矿 时 间捧謇 机 产 品粒 度分 布 曲线 1 -- 2 ．6 B m i n 2- -4． 6 m [ n} 一 7 ． 5 0 m [ n -- 1 2 ． 9 0 - ll j n t ／ h p - x 、 a 分别 为试验 棒 磨 机 产 品 、 给矿 中 小于计算级 别的含量 ， 试验棒磨机有效容 积 ， m 维普资讯 总第 2 1 7期 金 属 矿 山 l 9 9 4年 第 7期 磨矿时间 h 按 P。 计 ， 棒 磨机 不同 给矿 粒度和 不同产 品细度 的比生产率 q 。 列于表 2 。 表 2 不向给矿粒度不同产品细磨 的比生产率 值 t ／ m’ h 由表 2可 以看 出 ， 棒磨 机的 比生产 率随着 给矿粒 度 的减 小而增 加 ． 随着 产品粒度 的减小 而减 小 ， 当产 品粒度 小于 2 ram 时减 小 幅度 更 大 。 以上试 验均 采用干 式 ， 但 工业 生产 中棒磨 机多数为湿 式 ， 故在实验室 中进行 了干式、 湿式 对比试验 ， 以求干式、 湿式磨矿修正系数。 湿式磨矿的给矿粒度为 2 5 0 mm， 给矿浓 度为 8 O ， 其它条件均与干式磨矿条件相同。 干式和湿式磨矿产品的筛余含量与磨矿时 间的关系如图 l 1 所示 l l u l ‘ ll n 图 l l干式 、 湿武磨矿产品的筛余含量与 磨矿 时间 的关系 曲线 I --o ． 5 r a t a干唐产品争一 I ． o m m千磨产品s 一2 ． 0 mr a 干 磨 产 品4 3 ． 2 mm 千 磨 产 品5 4 ． 5 r a m 干 磨 产 品 J 一0 ． 5 m m 湿磨 产品 1 ． 0 mm湿 磨产 品 12 ． 0 r a m 湿磨产 品 一 3 ． 2 mm湿 磨产品 一4 ． 5 r a m 湿唐产品 不同磨矿产品的湿式与干式的相对可磨度 见表 3 。图 1 2是磨 至不同产品 时， 湿 式与干式 磨 矿可磨度对比曲线。 由图 1 2 可看出， 磨矿产品粒度为 2 ． 7 ram 表 3湿式 与干 式磨 矿的 相对 可磨度 图 l 2 绐 矿粒 度 2 5 0 mm 磨至 不同产 品粒 度湿 式 、 干式磨矿可磨度对比曲线 时 ， 干式与湿式磨矿效果相同； 当产品粒度大于 2 ． 7 ram 时 ， 干 式磨 矿优于 湿 式磨 矿 ； 当产 品粒 度 小 于 2 ． 7 mm 时湿 式 磨矿 比于 式磨 矿 效 果 好 。 3 给矿粒度 产品细度与工业磨机比生产率 的 关 系 ＼ 以包钢选 矿 厂 3 ． 2 4 ． 5 m 棒磨 机为例 ， 按实测 q o 值依容积法进行模拟放大计算 q 口 々 ‰ D K ， t ／ m。 h 2 式 中 g 。 分 别为工业和 试 验磨机 的 比 生产率 矿石 可磨度系数 ， K 一1 K。 试 验用 和工业用磨机直 径不 同的修正修数 、 分别为试验和工业磨机给矿 粒度和产品粒度不同的修正 系数 ， K 1 ， 一 1 K 矿石密度修正系数 ， K 1 其中 K。 D ／ D。 ‘ 3 维普资讯 恩第 ,2 1 7 期 金 属 矿 山 1 9 9 4 年第 7 期 式 中 D 、 Do 分别 为 工业和 试 验 磨机 的 有效直 径 3 ． 2 4 ． 5 m棒磨机的给矿粒度 与棒磨 机产 品的 比生产率 的关 系见 图 1 3 ， 产品粒度与 严 品垃 1芏 ram 图]14 产 品 粒 度与 捧 玉 机给矿 的比 生 产 率的 关系 p一 2 5 ～ 0 mm 给 矿 2 0 ～ 0 mm 给 矿}一 1 5 ～ 0 mm 蛤矿} 一l 2 0 mm给矿5 一B ． s ～0 mIn蛄矿 棒 磨机 给矿的 比生产率的关 系见图 1 4 。 42 由国 1 3 、 l 4可看 出 ， 随着给矿粒度 的减小， 不 同磨矿产 品的比生产率 都在增 加 ； 随着产 品 粒度减小 ， 不同给矿粒度的比生产率都在减小。 4 工艺参数与捧磨机生产能力的关系 4 ． 1 棒磨机邦德功指数测定 试验采用标准邦德功指数棒磨机 3 0 5 X 6 1 0 mm， 并 拄 标 准 棒 磨机 功 指 数 测 定 程 序 进 行 实测棒翳机动指数计算 ， R 6 8 ． 3 2 ， G r p ] ” ‘ [ 一 ] 4 、 ， P神 、 ， F日 式中矸 棒磨机动 指数 ， k W h ／ t PJ控制筛孔 的尺寸 ， m Gr p磨矿试验平衡时 的可磨度 ， g ／ r P Fs 。分别为磨矿产 品中和给矿 中 8 0 通过的筛孔尺寸 ， v ． m 实测棒磨机功指数计 算结果见表 5 。 4 2 3 ． 2 x4 ． 5 m 棒磨机单位功耗的计算 棒磨机的单位功耗 按 5 式计算 ； W R W ， R 一 而K， Kc P q 4 qF 5 式 中 3 ． 2 4 ． 5 m棒 磨机 的单 位功 耗 ， k W h ／ t 实测包钢选矿厂磁铁矿石的 棒磨机功指数 ， k W - h ／ t n 棒 磨机 直径修正系数 ， K。一 2 ． 4 4 ／D ， D为棒磨机 有效 内径 ， 1 T I 维普资讯 总第 2 1 7 期 金 属 矿 山 1 9 9 4年第7期 棒磨 机产 品 实群功 指数 鐾 P e。 樟 磨 机 培 矿． m 开路闭路开路闭路开路闭路开路闭路开路闭路 玻碎破碎破碎破碎破碎破碎破碎破碎破碎破碎 足 影 响给矿过大粒度修正系数 蜀 捧磨 机破 碎 比修正 系 数 ，当 R R 。 ≥ 土 2时 引入此系数 棒磨 机流 程 有关 系数 ， 当棒 磨 机 给矿 为闭路破碎产 品时 1 ， 开路破碎产 品时 Kc ； 1 ． 2其中 j l， ， 1 [ w 一 7 F一 F o ] ／ RFn 6 式中 R 破碎 比， RF e o ／ P e o R 最佳给矿粒度 ， 其中 ● 。 - 。 。 。 ● ● _ _ ● - 。 。 ’ ● ● - _ - 。 。 一 F ； 1 6 0 O 0 1 4 , ， 3 2 ／ Wl R， p , m 足 1 R R 。 ／ 1 5 0 7 式中 R 磨矿设备适宜 的破碎 比 R。 一 8 5 L／ D 8 式中L 棒介质长 度 3 ． 2 4 ． 5 m 棒磨机单 位功 耗 Ⅳ 的 计算 结果见表 6 。 4 ． 3 3 ． 2 4 ． 5 m棒磨机 的功 率计算 棒磨机装填介质的重量 G计算 G V ， t 9 式 中 棒 磨机 的有效各积 ， m 介 质充填 率 ． 介质的松散密度 ， t ／ m。 每吨棒介质所需功率 一 计算 足 1 ． 7 5 2 } 6 ． 3 5 ． 4 ， k W ／ t 1 0 式中 D棒磨机的有效内径， m 棒介质充填率， 棒磨机 的转速 率 ， 每吨棒介质所需功率与棒磨机装填介质重 量 的乘积可得棒 磨机 的小 齿轮 功率。 3 ． 24 ． 5 m 棒 磨 机不 同 充 填率 时 磨机 介质所需功率 见表 7 。 维普资讯 总第 2 1 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 7期 4 ． 4 3 ． 2 4 ． 5 m 棒磨 机不 同介 质 充填率时 棒磨机的生产能力 棒磨机的生产能力 由棒磨机所需功率除 以 单位功耗得到 。计算的部分 结果 见表 8 。 表 7 3 ． 2 X4 ． 5 m 棒磨 机不 同充 填率 时 磨机升质及磨机所需功率 舟质充填率 ． 3 0 3 8 4 0 4 2 4 5 舟质 重量 ， t 6 3 ． 3 5 8 0 ． 2 4 4 8 4 ． 4 6 7 8 8 ． fi g l 9 5 ． 0 2 6 每 掉7 ．7 6 3 7． 046 6 ．8 6 7 6 ． 6 88 6． 4 19 磨 机 k W 所 符功率4 9 1 ．7 8 S fi 5, 3 9 5 80 ．0 3 5 9 3． 1 6 6 09 ．9 2 表 8 升质充填率与捧磨机生产能力的关系 由表 8可看出 ． 棒磨机的生产能力随着磨 机中介质充填率的增加而提高。 4 ． 5 转 速率与棒磨机生产 能力的关 系 包钢选矿厂 3 ． 2 4 ． 5 m 棒磨机 目前 生 产转数为 1 6 ． 2 r p m， 转速率 为 6 5 ． 7 9 。提高棒 磨机 转数后 ， 按介 质 充填 率 为 3 8 和 4 O 。 计算的棒磨机产量和功率值见表 9 。 由表 9可看出， 提高棒磨机转速可相应地 提 高棒磨机 的生产能力 。分析 其原因是当棒 磨 机转速提高时， 介质的循环次数就会增多、 对矿 粒产生的冲击及磨剥次数也增多。 因此， 磨矿效 率就会 提高 。 4 ． 6 棒 磨机操作 因素 表 9 3 ． 2 X 4 ． 5 m捧喜机的转蘧率与 磨机生产能力的关系 1 棒介质要合理补加 ， 并定期清出断棒 及 弯棒 。 以包钢选矿 厂为 例 ， 当棒磨机缺棒 时其 磨 矿效 率一般 q 1 ． O t ／ m h， 当每 周加 棒 3 0 根左右 时 ， 其磨矿效率 q 1 ． 2 ～ 1 ． 3 t ／ m h 。 2 棒磨 机给 矿量保 持均 匀 稳定 ， 不 要有 较大的 波动 。 5 结语 1 在生产 中采用合理的工艺参 数是提高 棒磨机磨矿效率 的重要 途径 。 2 根据线性叠 加原 理而进行 的确定适宜 棒介质 的试 验也 能用于确定适宜 的球介 质。 3 降低棒磨 机给矿粒度 可提 高棒磨机 的 产量 4 就本 试验 而 言， 湿 式棒 磨机产 品粒 度 2 ram 较适宜 ， 产 品粒度 小 于 2 ram 棒 磨机 的产 量 会 明显下降 ； 千式 棒磨 机产 品粒 度不 应小 于 3 m m 。 5 棒磨机的产量随着介质充填率的增加 而提高 ， 考虑到介质充填率增加， 介质消耗也要 增加 ， 适 宜的介质 充填率为 3 8 ～4 0 。 6 棒磨机 的产量随着磨机转速 率 的提高 而提高 。 收稿 日期 1 9 9 3 0 8 2 5 5 l O 6 O Ⅲ m m 3 8 O 8 眠 宕 } 5 3 9 9 l m m m瑚 l l 9 3 6 Ⅲ ⅢⅢ m埘 5 4 9 O 2 m m m m 3 7 啪 Ⅲm m ∞ 北 ∞ 7 砌 维普资讯