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发布时间:2015-07-07

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目前针对球磨机的理论适宜转速率的研究已经有很多,但基本上都是以钢球降落时能量或冲击功率推导出来的。冲击破碎和研磨破碎是物料的主要破碎形式,采取不同的破碎形式对磨矿效率影响很大,确定优转速率时应综合考虑物料的破碎形式。

球磨机

一、碰撞能量和磨矿效率

1、任意层钢球的脱离角

假设钢球做分层运动,不计钢球与衬板以及钢球与钢球之间的相对滑动,将运动中的钢球分为数十层,任意层的层次为钢球球心到球磨机中心的距离。

球磨机钢球

2、碰撞速度

钢球降落与物料发生碰撞时,钢球与物料之间的相对切向速度就是碰撞速度。

3、单位时间碰撞能量

假设钢球具有单一的半径和质量。由于各层钢球不存在滑动,且钢球运动是连续的,钢球与物料的碰撞能量包括径向碰撞能量和切向碰撞能量。球磨机工作时,钢球与物料单位时间总的径向碰撞能量,钢球与物料单位时间总的切向碰撞能量,故钢球与物料单位时间总碰撞能量为单位时间切向碰撞能量与总碰撞能量之比称为切向碰撞能量比。

4、磨矿效率

球磨机工作中,径向碰撞能量对物料起冲击破碎作用,切向碰撞能量对物料起研磨磨矿作用。

球磨机

二、单位时间各种碰撞能量分析

取钢球的层数为11层,对球磨机的填充率进行了详细的计算,并得出了不同转速率所对应的填充率。

在转速率为0.6~0.9范围内,单位时间内径向碰撞能量、切向碰撞能量和总碰撞能量都随转速率的增大先增大后减小;而切向碰撞能量比随着转速率的增大而一直减小。

当转速率为0.79时,单位时间总碰撞能量最大,比最外层钢球、缩聚层钢球抛落高度最大时所对应的转速率分别高1.09%和10.92%。

当转速率为0.84时,单位时间径向碰撞能量最大,同时,切向碰撞能量比高达17.53%,据此可知,仍有部分能量对物料进行研磨破碎,其作用也是不可忽略的。

当转速率为0.62时,单位时间内切向碰撞能量最大,此时的切向碰撞能量比为62.89%,仍有很大一部分能量对物料进行冲击破碎。

当转速率为0.68时,切向碰撞能量比超过50%,大部分的碰撞能量都用于对物料的研磨破碎。

球磨机

三、优转速率

球磨机在以冲击磨矿作用为主时,切向碰撞能量对物料的磨矿能力要比同等的径向动能磨矿能力小得多,但此时的切向碰撞能量比还比较大,所以不能忽略切向碰撞能量的磨削作用,但以研磨磨矿作用为主时的情况与此相反。也就是说,同等的切向碰撞能量和径向碰撞能量在物料破碎形式不同时,其磨矿效果并不同,所以仅以单位时间碰撞能量的高值来求优转速率还不够全面。

采取不同的破碎形式,球磨机的优转速率差别很大。随着冲击破碎的效果增强,球磨机的优转速率增大,而磨矿效率因子的数值先减小后增大。

物料以冲击破碎为主,磨矿效率因子所对应的转速率在0.83~0.84之间,是以冲击作用为主时的优转速率。物料以研磨破碎为主,磨矿效率因子所对应的转速率变化范围较大。

球磨机

四、得出结论

以特定球磨机为例,通过对单位时间切向碰撞能量、径向碰撞能量、总碰撞能量以及磨矿效率的分析,综合考虑物料的具体破碎形式,得出以下结论。

1、在转速率为0.79时,钢球与物料之间单位时间总碰撞能量最大;当为0.84时,单位时间径向碰撞能量最大;当为0.62时,单位时间切向碰撞能量最大。在常用转速率范围内,切向碰撞能量比随转速率的增大而减小。

2、在以冲击破碎为主时,单位时间切向碰撞能量比仍较大,切向碰撞能量对物料的研磨破碎作用不能忽略;在研磨破碎为主时,物料的冲击破碎作用也不能忽略。

3、以冲击破碎为主要破碎形式时球磨机的优转速率在0.83~0.84之间;以研磨破碎为主要破碎形成时大磨矿效率因子所对应的转速率变化范围较大。

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