两段磨矿精确化装补球方法的开发及应用研究eebl.docx

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1、前 言言球磨机作作为传统统的粉磨磨设备，已已经有一一百多年年的历史史。球磨磨机作为为将固体体物料细细化制粉粉的重要要设备，广广泛应用用于冶金金、化工工、水泥泥、陶瓷瓷、建筑筑、火电、医医药以及及国防工工业等部部门。尤尤其是冶冶金工业业中的选选矿部门门，磨矿矿作业更更是具有有十分重重要的地地位。在在选矿工工业中，磨磨矿是矿矿石入选选前的一一道重要要工序，它它接受破破碎作业业的产品品，继而而将矿石石磨碎到到选别作作业所要要求的粒粒度。除除少数有有用矿物物单体解解离度高高的砂矿矿和部分分高品位位富矿不不需要磨磨矿外，几几乎都需需要经过过磨矿使使有用矿矿物获得得比较理理想的单单体解离离度及合合适的细细

2、度。随随着全球球性工业业化进程程的加速速，矿产产原料等等粉体需需要量剧剧增，仅仅我国每每年需要要经球磨磨机粉磨磨的物料料就有数数十亿吨吨。国内内外矿产产资源的的大量开开发利用用使得矿矿产资源源日趋贫贫化，那那些优质质、易磨磨和易选选的矿产产资源逐逐渐枯竭竭，代之之而来的的是大量量的低品品位矿产产资源。对对低品位位矿产资资源的利利用，需需要将有有用矿物物与脉石石矿物有有效分离离，并经经过选别别之后，才才能成为为适于工工业应用用的优质质原料。因因此，这这就使需需要用球球磨机处处理的固固体物料料量大大大增加。碎矿和磨磨矿是选选矿厂的的领头工工序，选选矿厂的的作业率率和原矿矿的处理理能力实实际上取取决

3、于球球磨机的的生产率率和处理理能力。球球磨机作作业的优优劣直接接影响着着整个选选矿厂的的经济技技术指标标。磨矿矿生产指指标的改改善，可可使后续续作业的的生产指指标得到到改善，如如提高有有用矿物物的单体体解离度度、降低低有用矿矿物的过过粉碎可可以提高高选别作作业的精精矿品位位和有用用矿物的的回收率率，减少少有用矿矿物的金金属流失失，提高高选矿厂厂的过滤滤效率等等。选矿厂中中的碎矿矿和磨矿矿的投资资占全厂厂总投资资的600%左右右，磁选选厂甚至至达755%以上上，电耗耗也占选选矿的550%60%，生产产经营费费用也占占选厂的的40%以上。同同时，磨磨矿作业业产品质质量的高高低也直直接影响响着选矿矿

4、指标的的高低。因因此，碎碎矿和磨磨矿工段段设计及及操作的的好坏，直直接影响响到选矿矿厂的技技术经济济指标，经经济而合合理的完完成磨矿矿的基本本任务，是是每个磨磨矿工作作者的职职责。众多磨矿矿工作者者长期以以来，围围绕着通通过什么么样的工工艺或方方法来全全面改善善磨矿效效果，其其中最有有实际意意义的是是从磨矿矿介质这这个因素素入手，使使磨矿效效果全面面改善，这这是因为为磨矿作作业是通通过磨矿矿介质实实现的。然而，磨磨矿介质质又受诸诸多因素素如介质质尺寸大大小与形形状、磨磨机装载载量、介介质配比比、合理理补加钢钢球制度度和磨机机转速等等因素的的制约。任任何一个个环节的的细小变变化都会会影响着着磨矿

5、效效果的好好坏。如如钢球尺尺寸过大大，则会会导致钢钢球的破破碎力太太大，容容易造成成贯穿破破碎，产产生过粉粉碎；使使用不同同钢球配配比的装装球制度度其磨矿矿效果明明显比只只装一种种钢球的的效果好好；一天天补一次次或多次次补少量量球比一一星期或或一个月月补加一一次钢球球，其效效果也要要好。国内外选选矿厂的的磨矿流流程应用用最广泛泛的是两两段磨矿矿流程，其其主要优优势就是是具有生生产能力力大、磨磨矿产品品特性好好及选别别指标好好等。然然而，过过去的研研究却忽忽视两段段磨矿的的研究，李启衡教授主编的碎矿与磨矿中介绍的“合理平衡装补球方法”也是介绍一段磨矿的，在装补球制度上对两段磨矿的研究基本没有。课

6、题组于于20003年开开发了一一段磨矿矿中的装装补球方方法，在在许多厂厂矿应用用效果显显著，但但是将此此方法应应用在两两段磨矿矿时，处处理量反反而会大大幅下降降。可见见，在两两段磨矿矿流程简简单机械械的搬用用一段磨磨矿的装装补球方方法是不不行的，必必须针对对两段磨磨矿的具具体特点点分别开发发粗磨段段及细磨磨段的精精确化装装补球方方法。本论文主主要研究究内容为为：在两两段磨矿矿中针对对矿石的的力学性性质调节节磨矿介介质，使使磨矿效效果得到到全面的的改善，从从而提高高整个选选矿厂的的经济效效益。即即研究矿石石的力学学性质尤尤其是岩岩矿抗压压强度的的测定方方法，研研究钢球球在磨矿矿中的作作用并确确定

7、精确确计算钢球球尺寸的的公式，运运用破碎碎统计力力学原理理确定钢钢球的种种类及配配比并在在实验室室用四种种方案验验证其正正确性，根据钢球的磨损规律进行精确简易的补加钢球，在粗磨段进行提高粗磨机转速的适应性研究，在细磨段用新型细磨介质替代传统钢球，深化拓展两段磨矿中的精确化装补球方法，使磨机中随时都保持适合矿料组成的钢球配比，使磨机内的球荷特性始终处于最佳球荷范围内。本论文将将开发的的两段磨磨矿精确确化装补补球方法法应用在在云南狮狮子山铜铜矿后，磨磨机台时时能力提提高了115.338吨/时；一一段磨电电耗下降降17.92%，选厂厂电耗降降低211.333%；介介质单耗耗降低330.664%。33

8、0个月月中增收收节支的的经济效效益达774511.988万元。本论文将将在后续续各章节节详细介介绍上述述研究内内容及实实际应用用的效果果。第一章 文献献综述 1.1 磨矿矿作业的的分类与与目的不同的磨磨矿过程程有不同同的性质质和目的的，并且且对磨矿矿机械的的施力状状态也有有不同的的要求。认认真分析析一下各各种粉磨磨作业的的应用情情况，可可以将磨磨矿作业业大致分分为以下下四类1:（1）擦擦洗性磨磨矿。此此类磨矿矿的目的的既不是是解离矿矿物，也也不是粉粉碎矿料料，而是是为了使使矿粒充充分暴露露新鲜表表面，以以利于和和粘结剂剂粘结并并得到好好的粘结结质量。建建筑砂料料的磨矿矿，水泥泥制件砂砂料的磨磨

9、矿，冶冶金球团团工艺中中的润湿湿磨磨矿矿等等均均属擦洗洗性磨矿矿。在此此类磨矿矿中，过过度磨矿矿是有害害的，产产生的矿矿泥将影影响产品品质量，矿矿砂遭受受过度打打击也降降低产品品强度。因因此，充充分暴露露矿粒新新鲜表面面而尽量量减少过过磨是此此类磨矿矿的基本本要求。此此类磨矿矿也属准准备作业业，磨矿矿产品质质量严重重影响后后续作业业的产品品质量。（2）解解离性磨磨矿。此此类磨矿矿的目的的主要是是使矿石石中的有有用矿物物和脉石石矿物以以及有用用矿物之之间实现现充分的的单体解解离，并并在粒度度上符合合后续作作业的要要求。属属于此类类磨矿的的有金属属矿和非非金属矿矿选矿前前的磨矿矿，湿法法冶金浸浸出

10、前的的磨矿等等。有用用矿物和和脉石矿矿物以及及有用矿矿物之间间的充分分单体解解离是矿矿物分选选的前提提条件，而而各种选选矿方法法由于受受粒度限限制，因因而，让让有用矿矿物与脉脉石矿物物及有用用矿物之之间充分分单体解解离，并并在粒度度上符合合选矿的的要求是是选矿前前磨矿的的基本要要求。湿湿法冶金金浸出前前的磨矿矿，必须须使待浸浸出矿物物充分解解离和暴暴露，使使其与浸浸出剂有有接触的的机会，同同时，要要求磨得得细些可可以提高高浸出速速度。解解离性磨磨矿在工工艺上属属准备作作业，然然而磨矿矿产品质质量对后后续作业业的技术术经济指指标影响响极大。解解离性磨磨矿在现现代矿物物工程中中占有极极重要的的地位

11、，它它处理的的矿料也也是最多多的。（3）粉粉碎性磨磨矿。此此类磨矿矿以粉碎碎矿料为为目的，甚甚至粉碎碎得愈细细愈好。如如水泥熟熟料磨得得愈细，水水泥的水水化速度度愈快，质质量也愈愈高。火火电厂磨磨煤机中中也要求求磨得愈愈细愈好好，愈细细的粉煤煤被喷入入燃烧室室后燃烧烧愈完全全。农药药和某些些化工原原料的磨磨细也属属此类磨磨矿。粉粉碎性磨磨矿往往往是矿物物加工的的最终作作业，它它的产品品即是矿矿物加工工的最终终产品。此此类磨矿矿处理的的矿料量量也是很很大的，仅仅次于解解离性磨磨矿。（4）超超细粉碎碎。在前前几类磨磨矿中，产产品粒度度相对是是比较粗粗的。擦擦洗性磨磨矿的产产品粒度度最粗，解解离性磨

12、磨矿受选选别粒度度的限制制也不能能很细，即即使细磨磨和超细细磨的产产品，粒粒度也在在1020m以上上。就是是粉碎性性磨矿，其其产品粒粒度也是是几个m以上上。芬兰兰胡基教授授提出磨磨矿产品品的粒度度范围为为100.0001mmm，即以以lm作为为磨矿的的极限，这这称为“普通磨磨矿”范围。所所谓超细细粉碎就就是产品品粒度比比常规粉粉碎的更更细，产产品粒度度达几个个微米，甚甚至在微微米级以以下，超超出胡基基的“普通磨磨矿”范围。超超细粉碎碎主要用用于非金金属矿物物的深加加工。非非金属矿矿物也称称工业矿矿物，它它们种类类繁多，用用途广泛泛，通常常将它们们粉碎成成微米级级或微米米以下的的粉体而而用作填填

13、料、涂涂料、颜颜料、润润滑剂、增增量剂和和陶瓷原原料等等等。工业业矿物的的超细粉粉碎是一一类十分分复杂的的粉碎作作业，其其目的要要求依粉粉体的用用途而异异，甚至至同种矿矿物，因因粉体用用途不同同也有不不同的要要求。因因此，必必须根据据粉体的的用途而而确定目目的要求求，以便便选择专专用粉磨磨设备。从磨矿作作业的分分类可以以看出，我我们通常常所说的的金属矿矿与非金金属矿的的磨矿都都是属于于解离性性磨矿。而而关于入入选前磨磨矿的任任务，世世界著名名选矿学学者A.F.塔塔加尔特特早就指指出22：“磨矿的的功用和和目的依依其所磨磨原料不不同而不不同。在在选矿厂厂主要的的任务是是将矿物物原料粉粉碎，以以使

14、有用用矿物大大部分得得以从脉脉石中解解离出来来，并在在许多情情况下使使两种矿矿物分离离开来；其次一一个任务务就是将将单体的的有用矿矿物依其其粒度的的必要缩缩小程度度，将粒粒度减少少，以使使它们在在下一个个选矿过过程中得得以有不不同的性性态表现现。”我国著著名的磨磨矿专家家李启衡衡教授指指出33：“没有充充分的解解离和发发生了严严重的过过粉碎，都都使选矿矿回收率率和精矿矿品位低低，这就就不难理理解碎矿矿和磨矿矿是怎样样决定着着选矿厂厂的技术术指标了了。因此此，碎矿矿和磨矿矿就是要要为选别别准备好好解离充充分但过过粉碎轻轻的入选选物料，这这就是碎碎矿和磨磨矿的基基本任务务。”两位学学者对磨磨矿的论

15、论述指出出了如下下几点4：.选矿厂厂的磨矿矿是以解解离有用用矿物为为主要目目的的解解离性磨磨矿；.解离矿矿物是磨磨矿的首首要任务务，减小小粒度则则是第二二位的任任务；在磨矿矿中没有有充分解解离的过过粗粒级级及过细细的过粉粉碎粒级级都应该该尽量减减少，磨磨矿应为为选别准准备解离离充分及及过粉碎碎轻的入入选物料料。在实际磨磨矿过程程中，矿矿物的解解离行为为总是伴伴随破碎碎行为发发生的，没没有不发发生破碎碎就出现现的解离离，也没没有发生生了破碎碎而不出出现的解解离，矿矿石发生生破碎而而使粒度度减小，有有用矿物物也就随随之解离离出来。一一般地说说，破碎碎与解离离密切相相关，破破碎的粒粒度愈细细，有用用

16、矿物的的单体解解离度也也就愈高高。但是是，由于于矿石的的破碎中中存在选选择性解解离行为为，故破破碎的粒粒度与有有用矿物物的单体体解离度度之间只只存在密密切的相相关关系系，而不不存在正正比例关关系，解解离和粉粉碎不能能等同5。如如果磨矿矿介质的的力学状状态调整整得好，可可以提高高选择性性解离的的比重，可可以在较较粗的磨磨矿粒度度下获得得较高的的单体解解离度；相反，如如果磨矿矿介质的的力学状状态不佳佳，则可可能使产产品细度度很高但但单体解解离度不不高的现现象出现现。正因因为这样样，根据据矿石的的力学性性质调整整磨矿介介质的力力学状态态就显得得非常重重要。1.2 磨矿矿作业的的研究进进展1.2.1

17、磨矿设设备的改改进研究究磨机直径径越大，所所装的钢钢球就越越少，大大直径的的磨机中中钢球的的位能较较大可以以弥补球球径的不不足。因因此，国国外绝大大部分厂厂矿的球球径都比比较小，很很少超过过1000mm的的。目前前，国外外厂矿的的磨机直直径大都都已达446m，如如Hyddralliftt Sccanmmee设设计的99.6556.55 m大大型磨机机，自119800年投入入生产后后，连续续工作113年，与与传统的的小磨机机相比，磨磨矿费用用减少330%6。磨磨机大型型化的一一个优势势是简化化系列及及设备，节节省建筑筑费用及及操作维维修费用用，从而而降低选选矿成本本。但是是大型球球磨机的的利用系

18、系数却不不如中小小型磨机机高。在在挪威的的克里舍舍斯正在在试运转转的磨机机为DL达66.59.661米的的球磨机机7，虽然然运转未未出现不不正常情情况，但但该机功功率81100千千瓦，钢钢球充填填率仅220%，处理理能力110000吨/时时，算下下来利用用效率不不高。AAlliisChaalmeers公公司的的的Rowwlannd通过过对6.11m8.55m和5.11m5.77m球磨磨机的对对比试验验得出：球磨机机直径超超过5.11m时，经经济技术术指标不不好，能能耗较高高，衬板板磨损较较快，故故建议球球磨机直直径不超超过5mm。Haarriis.CC.C等等在分析析Bouugaiiualll

19、e选选矿厂5.55米大型型球磨机机的基础础上，与与PinntoVallleyy等矿进进行对比比，认为为大直径径球磨机机的经济济优越性性可能被被磨机内内混合效效果降低低所抵消消。Roougaaiuaallee选厂的的生产表表明，处处理每吨吨矿石的的动力消消耗比小小规格磨磨机大11/3，建建议球磨磨机直径径不超过过5米88。日本学学者田中中从粉磨磨速度论论的观点点出发，认认为当磨磨机直径径为14米时时，粉磨磨效率随随直径的的增大有有若干提提高，但但当其大大于4米时，粉粉磨效率率反而降低低，并提提出经济济综合平平衡的磨磨机最适适宜直径径为56米。前前苏联学学者查赫赫瓦特金金认为湿湿式球磨磨机大型型化

20、的直直径极限限为5.566.5米米。德国国学者认认为球磨磨机直径径为46米时时经济性性最好。李启衡教授总结了国内外磨机比功耗的情况后指出，大磨机经济上有利的因素主要是简化设备的配置及利于自动化。实际上国外大型磨机的功耗指标（千瓦时/吨）普遍比国内2.73.2m直径磨机的高，因为大型磨机转速及球荷充填率低9。A.C公司的C.A.Rowland也指出，磨矿效率随直径增加的趋势实际上到13.5英尺（3.81米）直径已经停止。所以从节能角度看，采用过大的磨机并无多少好处。我国在20世纪八十年代以前也进行磨矿设备大型化，80年代以后这种趋势已停止。磨矿机上上的改进进研究也也不少。日日本户部部制钢所所、野

21、田田水泥厂厂和野田田工程公公司报道道了干式式再磨水水泥熟料料的辊磨磨机使用用情况，物物料粒度度与球磨磨机相同同，电耗耗却低225330%10。为了了省在传传动系统统的能耗耗损失，国国外研制制了无齿齿轮传动动磨机，挪挪威西瓦瓦兰格公公司为提提高产量量，它装装一台无无传动齿齿轮的6.55m9.665m大大型球磨磨机，磨磨机由环环形电机机驱动，通通过频率率控制而而达到无无级调速速，启动动电流很很低，排排矿端装装有直径径2m的螺螺旋分级级筒，免免去外面面的分级级机和循循环泵。磨磨机转速速2.55133.1 r/mmin，最最高处理理能力110000t/hh。工业业试验表表明，其其衬板和和钢球消消耗以每

22、每吨产品品的能耗耗比普通通磨机低低15%111、12。无齿齿轮传动动磨机出出现后，推推广应用用较快，到到19884年止止大约有有40台台无齿轮轮传动磨磨机投入入运转，主主要用于于水泥熔熔渣矿磨磨矿，布布干维尔尔是世界界上第二二家用于于湿磨的的，铜矿矿是第一一家113。MMagmman铜铜矿选矿矿厂对磨磨机格子子板的孔孔面积、循循环负荷荷及磨矿矿介质重重量开展展并行研研究改进进，结果果使磨机机能耗降降低177.7%，磨矿矿介质耗耗量减少少14%144。美美国Saan MManuual选选矿厂将将格子型型球磨衬衬板改为为螺旋状状衬板，并并取消笨笨重的联联合给矿矿器，所所有给矿矿直接给给入鼓式式给矿

23、器器，节约约能耗117%以以上115。奥奥地利华华格纳比比罗（WWaaggnerrBirro）股股份公司司研制的的角螺旋旋衬板在在3.005m3.005m磨磨机上进进行试验验，结果果比一般般衬板的的生产率率提高11.4%（细度度相同），电电能节省省16.7%，钢钢耗节约约16%166。1.2.2 自磨代代替常规规磨矿对于常规规磨矿来来说，介介质的磨磨损及添添加是一一个不易易把握的的问题，有有人就在在想，如如果在磨磨机内不不加任何何的介质质，让矿矿石磨矿矿石，应应该可以以解决介介质的问问题，于于是产生生了自磨磨。自磨磨工艺研研究始于于二十世世纪三十十年代，但但进入工工业应用用则为五五十年代代，而

24、且且在六、七七十年代代获得大大的发展展。八十十年代有有人作过过统计，自自磨机的的使用占占碎磨设设备的11/3左左右117。多年的自自磨实践践表明，由由于自磨磨机规格格大，可可以简化化系列及及设备，从从而大幅幅度节省省建筑物物及建筑筑费用，减减少操作作维修费费用，从从而降低低选矿成成本，这这是自磨磨的最大大优势，而而且，国国外的研研究认为为，自磨磨机规格格小于88米时，自自磨成本本不如常常规碎磨磨，只有有当自磨磨机规格格大于88米时，自自磨的优优势才显显示出来来，因此此，国外外的自磨磨机发展展到直径径12米米的及155米的，目目前又见见直径116米的的湿式自自磨机投投入试验验生产中中188。多多

25、数研究究者也认认为，自自磨的能能耗高于于常规碎碎磨。FFlavvel 阐明了了粉碎能能利用率率的重要要性和它它对精矿矿成本的的影响，并并指出自自磨流程程耗电比比常规碎碎磨流程程超过335%，磨矿矿粒度相相同时自自磨需要要的能量量比一般般磨矿多多一倍多多。随着着矿石品品位的降降低，自自磨对生生产成本本的不利利影响显显著增大大，因为为能源价价格上涨涨的速度度高于磨磨矿介质质的上涨涨速度19。在自自磨中，给给矿粒度度组成对对生产能能力影响响太大，生生产能力力随给矿矿粒度组组成变化化而变化化很大。为为了保持持足够的的破碎力力及生产产稳定，目目前多有有将自磨磨改为半半自磨的的态势。由由于半自自磨生产产能

26、力大大而稳定定，能耗耗也将低低于自磨磨。根据据美国AAeroofalll MMilll Leed 试试验数据据200，半半自磨单单位能耗耗比全自自磨要降降低400%（当最最佳球荷荷充填率率为8.5%时），并并解释为为：在半半自磨机机中冲击击力与磨磨剥力达达到了自自然平衡衡条件，产产品粒度度特性严严格遵守守著名的的GauudinnSchhumaan 粒粒度特性性方程式式。因此此，近年年来美国国和加拿拿大倾向向于从自自磨转为为半自磨磨211。BBasssaorrfarr 认为为，国外外自磨的的发展趋趋势是：半自磨磨加球磨磨，自磨磨加球磨磨，自磨磨加砾磨磨222。因因为自磨磨要磨到到更细粒粒度时生生

27、产能力力降低，能能耗升高高，所以以后面再再接上球球磨或砾砾磨更划划算。即即使这样样，前面面的自磨磨流程功功率仍然然比较高高，有人人认为非非经工业业试验有有十分把把握才能能选用，否否则会冒冒风险23。1.2.3 合理的的磨矿分分级流程程研究磨矿机是是与分级级机联合合工作的的，分级级效率的的高低直直接影响响磨机生生产率，也也就影响响磨矿电电耗。过过磨是磨磨矿过程程中能量量损失的的主要因因素之一一。导致致过磨的的重要原原因是分分级效率率低。磨磨矿回路路中的分分级设备备，我国国绝大多多数选矿矿厂仍采采用螺旋旋分级机机，分级级效率只只有20030%，研研究和使使用各种种型号水水力旋流流器取得得了一定定进

28、展，但但分级效效率也只只能为33O40%。由由于分级级效率低低，在返返砂量中中夹杂相相当数量量的合格格产品度度，有的的选矿厂厂高达77O%，返返回磨机机再磨，既既影响产产量，又又使矿物物过磨增增加能耗耗。芬兰兰海诺宁宁教授研研究表明明244：分分级效率率从5OO%提高高到8OO%，可可使球磨磨机效率率提高225%，电电耗减少少20%。近几年，国国内外一一直致力力于改善善分级，提提高分级级效率，尤尤其是提提高细粒粒产品的的分级效效率。芬芬兰哈马马斯拉蒂蒂铜矿采采用二次次分级，分分级效率率达7OO85%，使使磨机产产量提高高420%，能能耗降低低1020%；南斯斯拉夫麦麦坦佩克克选矿厂厂采用二二次

29、分级级，使磨磨矿效率率提高77.7%，节节电6.9%255；印印度斯坦坦铜公司司卡克哈哈铜选厂厂采用水水力旋流流器进行行二次分分级，使使循环负负荷从3335%降至2270%，使选选厂能耗耗降低。瑞瑞典学者者经研究究证明，采采用圆锥锥分级机机对水力力旋流器器沉砂进进行辅助助分级，可可以改善善分级效效率，降降低磨矿矿能耗220%。长长沙矿冶冶研究院院研制的的高频细细筛代替替水力分分级机，分分级效率率提高11O29个百百分点，磨磨矿处理理能力提提高34%266。鞍鞍钢齐大大山选矿矿厂用直直线振动动筛取代代双螺旋旋分级机机使分级级效率提提高100200%，使使磨浮车车间年节节电l110104kwh。鞍

30、鞍钢大孤孤山选矿矿厂用KKZSII 6332型直直线振动动筛取代代12000型双双螺旋分分级机，分分级效率率提高11024%，磨磨矿能力力提高11.58t/h，年年节电llOlO4 kwwh27、28。1.2.4 新型衬衬板的研研制衬板是磨磨矿消耗耗的主要要备件之之一，是是研磨的的主体，衬衬板的材材质和型型式是影影响磨矿矿生产成成本、磨磨矿效率率及磨矿矿作业率率的重要要因素。目目前仍以以高锰钢钢衬板为为主，它它具有较较高的韧韧性和良良好的加加工硬化化特性。但但在加工工硬化的的同时又又引起衬衬板的膨膨胀，发发生弯曲曲变形，易易使衬板板的连接接螺栓切切断、钢钢耗大、成成本高和和效率低低等缺陷陷。高

31、锰锰钢衬板板在第一一段磨机机上平均均使用寿寿命为66100个月，在在第二段段磨机上上平均使使用寿命命为100188个月。更更换磨机机衬板要要占用大大量工作作时间，影影响整个个选矿厂厂的作业业率。因因此，研研究和应应用新型型磨机衬衬板，延延长衬板板使用寿寿命，降降低衬板板消耗，提提高磨机机作业率率，一直直很受重重视。角螺旋衬衬板又称称为节能能衬板，系系二十世世纪六十十年代初初期的产产物，最最早由奥奥地利的的比鲁公公司所研研制应用用。至119822年末，已在在奥地利利、美国国、澳大大利亚、智智利、秘秘鲁、赞赞比亚、菲菲律宾、朝朝鲜等国国家的建建材和金金属矿山山约500余台磨磨机装上上了角螺螺旋衬板

32、板。大量量的生产产实践证证明229、30，采用用角螺旋旋衬板后后，单位位产量电电耗下降降l025%，磨磨机台时时产量提提高l5520%，单单位产量量球耗下下降l0020%，此此外还具具有运转转平稳、产产品过粉粉碎少、噪噪音小(比普通通衬板磨磨机下降降45分贝)等优点点，所以以自问世世以来发发展很快快。当前前国外使使用这种种衬板的的磨机最最大直径径已发展展到5.5m，我国国使用这这种衬板板的磨机机直径已已达2.8m。我国国首先采采用角螺螺旋衬板板的单位位是甘肃肃金川有有色金属属公司选选矿厂，于于19775年l0月将将一台2700mmm36000mmm磨机装装上角螺螺旋衬板板，运转转一年六六个月，

33、节节省电能能68.5 kkwhh，能耗耗下降119.9%。19984年年以后又又先后在在湖北大大冶有色色金属公公司丰山山铜矿等等6个矿山山进行了了工业试试验，都都取得了了不同程程度的节节能效果果31133。早在二十十世纪二二十年代代美国就就着手研研制磨矿矿橡胶衬衬板，119366年开始始应用于于矿山生生产,成成功地应应用在球球磨、砾砾磨、棒棒磨以及及自磨机机上,至至今国外外已有550多个个国家在在30000多台台各类湿湿式磨机机上安装装使用了了橡胶衬衬板。橡橡胶衬板板的比重重为1.11.2，同等等规格的的磨机，橡橡胶衬板板的重量量约为锰锰钢衬板板的四分分之一，所所以节能能效果十十分显著著，节电

34、电率都在在1O%以以上。由由于橡胶胶比较耐耐磨，一一般金属属矿二段段磨矿作作业一套套橡胶衬衬板配用用两套压压条使用用寿命可可达35年，这这就大大大降低了了磨矿成成本。通通常橡胶胶衬板的的厚度较较锰钢衬衬板薄，增增加了磨磨机有效效容积，致致使磨机机生产能能力也有有所提高高。此外外，橡胶胶衬板还还具有成成本低、噪噪音小、减减少球耗耗、磨机机运转平平稳、产产品过粉粉碎少、改改善劳动动强度等等优点。进进入八十十年代以以后，橡橡胶衬板板在金属属矿山大大型球磨磨机上应应用，取取得了明明显的节节能效果果，其节节电率为为1O15%，单单机年节节电30050万kwh，噪噪音下降降51O分贝贝。至今今首钢、鞍鞍钢

35、、武武钢等各各大钢铁铁公司和和金川、白白银、铜铜陵、中中条山等等各有色色金属公公司等770多家家单位都都成功地地使用了了橡胶衬衬板。大大量的生生产实践践证明，金金属矿山山二段磨磨矿或粗粗精矿(中矿)再磨作作业使用用橡胶衬衬板是非非常成功功的。至至于第一一段磨矿矿作业，因因原矿粒粒度粗，钢钢球直径径大，尚尚处于工工业试验验阶段3436。磁性衬板板首先在在瑞典的的基律纳纳铁矿二二段磨矿矿作业一一台59000m77000mmm砾磨机机进行试试验，结结果降低低能耗11.14%，运运转50000多多个小时时未见磨磨损。之之后便很很快在一一段磨矿矿作业上上应用也也获得了了成功，至至此北美美各国都都在推广广

36、。我国国近些年年来，在在磁性衬衬板的研研制方面面也取得得了可喜喜的进展展。长沙沙矿冶研研究院研研制的金金属磁性性衬板，在在河北邯邯郸炼铁铁厂的15000mmm3O000mm球球磨机上上进行工工业试验验，取得得了满意意的结果果，其耐耐磨度为为普通锰锰钢衬板板的l55倍，节节约衬板板耗量330%，节节省球耗耗22.8%，提提高产量量10%，节节能单耗耗达100%以上上。北京京矿冶研研究总院院研制的的磁性橡橡胶衬板板在首钢钢大石河河铁矿27000mmm36000mmm二段磨磨矿作业业运转一一年多，衬衬板表面面未见磨磨损，使使用寿命命肯定会会超过普普通锰钢钢衬板和和橡胶衬衬板337440。1.2.5

37、磨矿介介质制度度的研究究进展41球磨机中中的球荷荷特性是是影响产产品质量量的重要要因素。当当磨机开开始连续续工作以以后，钢钢球逐渐渐被磨损损，球荷荷的重量量不断减减少，为为了补偿偿球的损损失，保保持磨机机内球荷荷特性基基本不变变，需要要定期向向磨机按按一定的的配比添添加一定定数量的的钢球。磨矿介质制度是指在工业生产中根据矿石性质、给料及磨矿产物粒度特征以及其他工作条件而选定的磨机中的介质形状、材质、尺寸、配比、充填率以及合理补给。在磨矿介介质优化化的理论论基础研研究方面面，利用用照相机机、摄影影机等记记录球磨磨机中球球的运动动，并通通过离散散元方式式分析球球的运动动规律，然然后再通通过试验验验

38、证。这这一方法法可较好好的预测测球的冲冲击力、速速度、磨磨损及能能量消耗耗等，且且与工业业试验结结果相吻吻合。通通过磨机机转速、处处理量及及球径等等不同磨磨矿条件件的单体体解离度度测试结结果，确确定矿物物解离的的最佳条条件。还还有简单单的磨矿矿模型计计算破裂裂速度并并用影像像分析技技术来分分析矿物物的解离离，建立立解离模模型。BB.K.Missra和和 Raaj.KK.Raajammai利利用离散散元数学学法和计计算机对对磨机介介质运动动形态进进行了模模拟研究究，并且且建立了了介质运运动的数数学模型型422、43。模型型中，球球介质的的冲击频频率是作作为一种种能量函函数来定定义的。因因此，根根

39、据模型型可以得得到磨机机中介质质冲击能能量的分分配和高高、中、低低冲击能能的位置置，而这这正是磨磨矿介质质优化的的关键之之一。这这一模型型被用来来模拟工工业磨机机中的介介质行为为，并且且根据模模型推导导的结果果均合理理地接近近实验测测定值。在确定磨磨机适宜宜介质尺尺寸和形形状方面面，东北北大学的的陈炳辰辰教授创创立了一一种新的的计算机机模拟算算法444，即即应用磨磨矿动力力学原理理和线性性迭加原原理，根根据所要要求的磨磨矿产物物粒度，利利用实验验室试验验结果，可可以计算算出合适适的介质质尺寸和和配比，这这一做法法已被工工业实践践所证实实。昆明明理工大大学的段段希祥教教授从钢钢球冲击击动能必必须

40、大于于矿石破破碎所需需能量这这一力学学基本要要求出发发，根据据Davvis钢钢球抛落落运动理理论，推推导出了了选择计计算球磨磨机介质质的球径径半理论论公式45，该公公式考虑虑了众多多磨矿因因素，包包括磨机机转速率率、矿石石抗压极极限强度度、磨机机直径、给给料粒度度和钢球球有效密密度等，并并且对岩岩矿力学学性质的的不均匀匀性、粘粘度等采采用了综综合经验验修正系系数，因因此，这这一半理理论公式式较以前前的许多多公式更更为准确确有效，通通用性也也更高，并并且在实实际推厂厂应用中中取得了了一定的的经济效效益。东东北大学学的于福福家和韩韩跃新通通过对细细磨过程程中介质质优化的的研究，认认为在细细磨阶段段

41、宜采用用小尺寸寸介质和和小尺寸寸介质配配比构成成的介质质群446。对对于介质质形状的的研究，东东北大学学采用柱柱球、柱柱、球等等三种不不同类型型的磨矿矿介质进进行磨矿矿实验后后发现:不论在在粗磨或或是细磨磨过程中中，柱球球磨矿效效果均优优于球，而而在粗磨磨中甚至至柱介质质的磨矿矿效果也也比球好好。苏惠惠明和王王雅富分分别将椭椭球体和和棒球与与圆球的的磨矿效效果进行行了对比比，根据据实验考考查和生生产数据据统计，证证明所选选介质磨磨矿效果果均优于于圆球介介质447、48。昆明明理工大大学的段段希祥教教授则从从细磨过过程的原原理及要要求出发发，采用用短圆柱柱体和截截头圆锥锥体铸铁铁锻取代代传统的的

42、球介质质，并在在云南、广广西、四四川、甘甘肃等几几十个选选厂中推推广应用用，取得得了良好好的经济济效益4951。在装补球球方面，以以前选矿矿厂在补补球时为为图方便便省事，常常常只补补加一种种大球，造造成磨机机内球荷荷平均粒粒度的增增大、磨磨矿细度度不够等等缺点。意意识到这这一问题题的严重重性，国国外厂矿矿在加球球时也趋趋向合理理化加球球。如巴巴布亚新新几内亚亚布干维维铜矿公公司利用用9台55.56.44m及22台5.57.33m大直直径溢流流型磨机机将-112.55mm给给矿磨至至1719%+3000m，磨磨机补加加80mmm和50mmm钢球球各一半半；金阳阳光公司司用4.56.11m磨机机将

43、金矿矿磨至335%+1500m，磨磨机补加加64mmm和50mmm钢球球各占一一半；美美国田纳纳西洲马马戈托克克斯公司司研究的的球磨机机自动添添加系统统有助于于改善磨磨矿过程程和显著著提高效效益55255。球磨机机的装补补球方法法以原苏苏联研究究得最多多也最系系统，220世纪纪40年代代原苏联联的选矿矿工作者者研究出出合理平平衡装球球法。550年代代初，我我国从东东北地区区开始，曾曾掀起推推广合理理平衡装装球的热热潮，普普遍取得得了提高高磨机生生产率110%左右的的显著效效果。直直到六七七十年代代，还有有厂矿进进行合理理平衡装装球的工工业试验验。但是是，由于于此方法法过程繁繁琐，试试验工作作量

44、大，试试验周期期也长，加加上取得得的效果果不太显显著，因因此，风风行一时时以后也也就停用用了。段段希祥教教授创立立的精确确化装补补球方法法在一段段磨矿中中应用效效果显著著，初装装球一次次完成，补补加球简简易操作作56。本论论文就是是将精确确化装补补球技术术延伸到到两段磨磨矿作业业中，使使此技术术在所有有磨矿作作业都能能广泛适适用。1.2.6 助磨剂剂的实验验研究在磨矿过过程中，使使用某些些化学添添加剂能能降低矿矿物的硬硬度，或或改变矿矿浆的流流变性质，从从而提高高磨矿效效率，在在磨机内内添加的的化学药药剂称为为助磨剂剂。关于助磨磨剂的研研究，最最初始于于20世纪纪30年代代，19931年年，列

45、宾宾捷尔在在测定物物料硬度度时发现现固体表表面覆有有介质薄薄膜后，其其硬度小小于表面面光滑的的固体。于于是系统统地考察察了周围围介质对对物料破破坏过程程中力学学性能的的影响57。对水水、无机机盐、表表面活性性剂的试试验研究究结果表表明:方解石石硬度降降低程度度与加入入物浓度度的关系系曲线具具有吸附附等温线线特征。他他还着重重研究了了表面活活性剂的的吸附对对降低固固体强度度的效应应。列宾宾捷尔的的这一研研究成果果，奠定定了一门门新兴边边缘学科科物理理化学力力学的基基础。继继此之后后，很多多研究者者先后开开展了各各种化学学药剂对对固体力力学性能能影响的的探讨58。19755年第十十一届国国际选矿矿

46、会议上上发表了了前苏联联和保加加利亚共共同对保保加利亚亚乌尔梯梯若夫矿矿床铁矿矿石进行行的研究究59，用低低分子脂脂肪酸做做助磨剂剂，促进进了中矿矿颗粒的的解离，有有利于选选择性磨磨矿，使使铁精矿矿品位提提高11.55%，回回收率增增加23%；同同时还提提高了磨磨矿机的的处理能能力。119777年在十十二届国国际选矿矿会议上上公布了了克里帕帕尔使用用助磨剂剂XF-42772的研研究结果果60062。他全全面地考考察了助助磨剂与与矿浆浓浓度、矿矿浆粘度度和磨矿矿速率之之间的关关系。XXF-442722为一种种聚合物物，具有有分散作作用的化化合物。该该药剂已已在美国国、智利利和加拿拿大一些些铜矿和

47、和铁矿完完成工业业试验。试试验结果果证明是是一种效效果好、适适应性强强，对浮浮选、脱脱水、直直至精矿矿烧结、团团矿均无无不利影影响的助助磨剂。1984年，伊尔一歇尔撰写的有机药剂助磨剂的作用机理一文中，详细地探讨了十二烷基氯化钱对石英磨细时的作用机理63。研究结果表明，在碱性矿浆中，即pH =10.5时，石英磨碎容易，磨矿速度增大，矿浆流动性获得较大改善，但易絮凝。国外一些些人的研研究指出出，在磨磨矿过程程中添加加抗腐蚀蚀剂（亚亚硝酸钠钠、铬酸酸钠和硅硅酸钠等等），可可使锻钢钢球的磨磨损减少少49%之多64、65。据李启启衡教授授的研究究，磨矿矿中的电电耗与钢钢耗是成成正比的的66，抗腐腐蚀剂

48、能能显著降降低钢耗耗，则也也必然能能显著降降低电耗耗。我国国对助磨磨剂的应应用研究究始于六六十年代代。杨家家仗子铝铝矿选厂厂于19967年年开始，将将水玻璃璃加到分分级机返返砂中，提提高了磨磨矿分级级效率，改改善了浮浮选指标标。此外外还有广广东凡口口铅锌矿矿选厂，荆荆襄矿务务局王集集磷矿选选厂等均均进行工工业半工工业性试试验，取取得良好好的指标标67770。1.2.7 磨矿自自动控制制的研究究71177球磨机磨磨矿是能能量密集集的单元元作业，在在一般选选厂，其其能耗通通常占总总能耗很很大比例例。因此此，通过过对磨矿矿回路的的优化设设计并使使其在最最佳工艺艺条件下下运行就就可获得得很大的的经济效效益，这这就要求求有精确确的模拟拟控制技技术。磨磨矿过程程的自动动控制不不仅是节节省劳动动力的问问题，更更重要的的是稳定定操作，把把条件控控制在最最佳水平平，以达达到提高高产量，降降低消耗耗的目的的。磨矿矿过程自自动控制制自200世纪500年代美美国、原原苏联和和日本等等国率先先实现了了磨矿分分级机组组给矿、分分级溢流流浓度的的单参数数回路模模拟仪表表