磨礦工藝是通過破碎研磨使礦石變小的一個過程，研磨工藝一般會根據(jù)礦石粒度的變化分為幾個階段，其核心設備有球磨機、棒磨機、半自磨機等。這些磨機均通過磨介對礦物的沖擊、擠壓和摩擦而產(chǎn)生磨碎作用，所用磨介一般是由一定直徑和數(shù)量的鋼球組成。對處于不同階段的磨機，磨礦介質(zhì)的運動狀況決定了對礦塊的沖擊或剝磨作用的強弱程度，并影響磨機的粒度和產(chǎn)量。

研究介質(zhì)運動規(guī)律的一個方法就是，下面開展不同磨介粒度組成、提升條排數(shù)等相關(guān)影響因素下磨礦介質(zhì)運動規(guī)律的計算分析，并在磨機上對其中的典型方案進行驗證，然后確定不同磨礦階段的磨機轉(zhuǎn)速。介質(zhì)運動軌跡影響因素分析詳情如下：

1、離散元方法及磨機介紹

磨機內(nèi)部磨介和礦石均由大量離散個體組成，目前對這類對象開展研究的主要方法是離散元法。這種方法的基本原理是通過一定的接觸模型，在得到某時間步上發(fā)生碰撞的離散單元間的重疊量后，計算出相互之間的接觸力，繼而利用牛頓第二定律確定單元下一步的運動，如此往復，便得到系統(tǒng)中每時刻、每個顆粒的運動軌跡以及顆粒與顆粒間的碰撞情況。

磨機一端采用透明端蓋，可觀察筒體內(nèi)部鋼球的運動情況。筒體沿周向均勻布置8塊可更換襯板，不同襯板帶有單波形或雙波形提升條。下面通過離散元法分別對同轉(zhuǎn)速下，磨介尺寸、襯板波形等因素對介質(zhì)運動的影響開展研究，對在相同磨介尺寸和襯板波形條件下，不同磨機轉(zhuǎn)速對介質(zhì)運動的影響進行計算分析。

2、同轉(zhuǎn)速不同介質(zhì)尺寸對介質(zhì)運動軌跡的影響

觀察細級配磨介和粗級配磨介在單波峰襯板、筒體轉(zhuǎn)速為80%臨界轉(zhuǎn)速率下穩(wěn)定運行時的運動軌跡可見，在此轉(zhuǎn)速率下，鋼球磨介料堆形狀基本相同，鋼球均做滑落運動，沒有被提升條拋起，肩部與豎直軸線間夾角分別為105°和103°，趾部與豎直軸線間夾角分別為31°和33°。

由此可知，在相同襯板條件下，鋼球級配不同對鋼球磨介運動軌跡影響不大，其主要影響的是礦石磨礦產(chǎn)品粒度大小，即相對于粗粒鋼球組成的磨介，相同填充率下，細粒鋼球組成的磨介具有更大的表面積，對礦石的研磨作用更為明顯，但缺點是小鋼球的沖擊能量較大鋼球低。

3、同轉(zhuǎn)速不同襯板形狀對介質(zhì)運動軌跡的影響

襯板提升條使磨介得到連續(xù)提升，實現(xiàn)磨礦作用。為了對比提升條數(shù)量對磨介運動規(guī)律的影響，分別對細、粗級配鋼球在雙波襯板筒體中的運動軌跡進行計算，并與其在單波襯板筒體中的運動狀況進行比較。

在相同鋼球級配和轉(zhuǎn)速下，相對于單波襯板，鋼球在雙波襯板條件下的提升高度明顯要高些。如細級配磨介在單波和雙波襯板條件下，肩部與豎直軸線間夾角分別為105°和135°，趾部與豎直軸線間夾角分別為31°和30°；粗級配在單波和雙波襯板條件下，肩部與豎直軸線間夾角分別為103°和143°，趾部與豎直軸線間夾角分別為33°和41°。

另外，在單波襯板條件下，鋼球處于完全滑落狀態(tài)；在雙波襯板條件下，無論是細級配還是粗級配，只有部分鋼球處于滑落狀態(tài)，而另一部分處于拋落狀態(tài)。處于拋落狀態(tài)的鋼球大約占到鋼球總數(shù)量的32%。

以上對比說明，襯板提升條在筒體周向的數(shù)量，對鋼球的提升高度、拋落或滑落狀態(tài)都有重要影響，但經(jīng)典鋼球運動理論卻并未考慮到這個因素。如前所述，磨介運動軌跡對不同粉磨階段的產(chǎn)品粒度有影響，不同工藝階段的磨機襯板應設計有不同的周向排數(shù)，如粗磨階段的磨機周向襯板排數(shù)可比細磨階段多一些，以使磨介得到充分提升，使大顆粒礦石得到充分的沖擊破碎。

4、相同襯板形狀，不同轉(zhuǎn)速對同級配介質(zhì)運動軌跡的影響

筒體轉(zhuǎn)速越高，在單位時間內(nèi)提升條阻礙鋼球自由運動的次數(shù)就越多，磨介級配和襯板條件相同時，鋼球的提升高度也就越高。為了定量說明轉(zhuǎn)速的影響，轉(zhuǎn)速設定為臨界轉(zhuǎn)速率的50%、60%、70%和80%，直至更高轉(zhuǎn)速率的87%，對粗級配鋼球在單波襯板條件下的運動情況進行多種離散元計算。選取4種轉(zhuǎn)速下的鋼球運動截圖，隨著轉(zhuǎn)速率的增加，鋼球料堆肩部夾角由88.7°增加到了103°。這說明在相同條件下，隨著筒體轉(zhuǎn)速的增加，波形提升條對鋼球提升高度基本呈線性上升態(tài)勢，即轉(zhuǎn)速率越高，鋼球被帶起的高度就越高。

5、計算驗證

為了充分研究鋼球磨介在不同因素影響下的運動規(guī)律，對計算結(jié)果進行對比分析。驗證時，轉(zhuǎn)速從臨界轉(zhuǎn)速率的50%開始，一直調(diào)整到87%為止。使用離散元方法開展的計算模擬工況較多，由于篇幅所限，僅對2組工況進行了對比。這2組工況為粗級配磨介在單波和雙波襯板下的運動。

當粗級配磨介在15%填充率，80%臨界轉(zhuǎn)速率時，單波襯板條件下的鋼球運動，鋼球處于滑落狀態(tài)。料堆外形相似，料堆肩部與豎直軸線間夾角為105°，趾部與豎直軸線間夾角為31°；雙波襯板條件下的鋼球運動時，在此工況下，部分鋼球被提升條提起后發(fā)生拋落，另一部分鋼球則處于滑落狀態(tài)。鋼球運動外形也較為相似，肩部與豎直軸線間夾角為146°，趾部與豎直軸線間夾角為45°。

通過相同工況下的計算與對比認為，離散元計算是吻合的，同時也說明運用離散元方法可以較好地對磨機內(nèi)部鋼球磨介的運動軌跡進行描述。因而，使用這種方法對工業(yè)磨機進行磨介及礦石運動軌跡的運算也是可行的。更多工業(yè)磨機咨詢電話：0371-67772626。