半自磨机最佳充填率的探讨

参考文献 ［１］唐新民．提高磨机处理能力和能源利用率的研究．矿
塞橇藏，２伪３（１） ［２］许伟等．半自磨机钢球大小的研究．冶金设备，２００ｒ７（２） ［３］徐灏．机械设计乎丹Ｉ｝（第二卷，第四卷）．北京：机械工
． Ⅳｌ＝ｇｌ∞民［（＇７０册＋Ｇｏ）ｇ＋．“Ｑ（，冲］，ｋｗ（１）
．式中＾为下落冲击系数，随混合密度ｒ减
小而减小，此类半自磨机，不加钢球取瓜石＝２．７， 按混合密度，Ａ＝Ａ石＋ｏ．２×（ｒ—ｒ石）来选取。 其余参数上述已选取。
偏心力矩负荷：
Ⅳ２＝‰ｒ增ｙ。∞ｓｉ叩，ｋＷ
（２）
式中，儿为实际动态充填面重心Ｓ到中心的 距离ｙｌ。由平均有效半径Ｒ和动态充填率’，。确 定。以《机械设计手册》查取得理论动态充填面
以装①１３０ｍｍ钢球１２０ｔ，实际混合充填率田 ＝２８％左右，实际负荷４３００ｋｗ，处理量Ａ＝３４０ｔ／ ｈ为基准状，按文献［２］＇７。＝２５％推算，下落平均 速度￡，冲＝６．３８Ｉｎ／ｓ，垂直速度ｕ帆＝６．２９Ⅱ∥８，水 平速度Ｕ冲一＝１．０１ ｒｎ／ｓ，下落冲击合力矩力臂ｋ ＝一２．４９ｍ，抛落比玑＝０．４２和实际混合充填率 ，７＝２８．２％与基准状’７＝２８％基本相符。按抛落 量计算公式：
◇８。５３×３。９６ｍ半鸯磨棍试生产，实际混会
的油压和改进其进出料口螺旋，就能确保实际混 充填率由２０％增加到２８％左右，处理量已由 表ｌ瞄．ｓ３ ｘ３．％ｍ半自磨机的处理量和能耗
２ｌｏ∥ｈ增加到３４０∥ｈ左右，钢球砸简体的状况有 所缓解。实际混合充填率增加到３０％友右，钢球 糯大蜀蚤１８０ｍｍ或福当的钢球，在∞∞年３月７ 日全速运转，全天处理１３３８０Ｌ／ｄ，融超设计 １３０００ｔ／ｄ。若钢球不加大把实际混合充填率出 ２８％增加列５０％左右，其处理量鲻由３４０ｔ／ｈ增加 到６７０∥ｈ左右，半自磨用电单耗，由实际混合充 填率冒ｌ＝∞％的１４。６ｋｗｌｌ／ｔ下降到７。０ｋｗｌｌ／ｌ左 右，节电５０％以上。
１［１０￡ａｌ Ｎｏ。１６５ （ｋ洳ｂｅｒ ２０Ｉ簖
冶金设象
麓Ｅ戳王毛ＵＲＧｌＣＡ毛ＥＱＵｌＰｌ谨Ｅｌ畸霉
２蝴年总ｌ第Ｏｌ秀瑟第麓５期
半自磨机最佳充填率的探讨
吴照银１①许伟２唐新民３
铜陵２删） （１：安徽镧陵学院铜凌豁４∞Ｏ；２：安徽农韭大学工学院含肥２３∞３６； 铜陵有色公司铜山矿
摘要文章奔缨了菜铜矿辔曝。５３×３，９６ｍ半自磨橇实际混合究填率鸯１８％增纛蓟２８％左右，经瑗整圭 ２００∥ｈ增加到３４０如左右。按网维破磨理论分析，当实际混合充填率≤２８％会产生钢球寓接砸筒体衬板，造
以Ｒ。＝４．１９ｍ，ｎ＝１１．６ｒ／ｍｉｎ、卢＝２５。，田ｏ＝
１６％、２ｌ％、２５％、３０％、４２％、４５％，和ｑ＝Ｏ．１５。 按上所述，计算出各质点的抛落规律和相关数 据，分别代入相关计算公式，得到①８．５３×３．９６ｍ 半自磨机转速而＝１１．６ｒ／ｍｉｎ，装中１３０ｍｍ钢球共
１２０ｔ，不同的混合充填率状况下的处理量和能耗。 如表１。
——１４一
万方数据
１．２．３试生产第三阶段（２００６年３月至ｌｏ月） 在２００６年３月初，不排空停车检测，实际混
合充壤率为２１．５％。更换筛孔热宽的凄料格子 板。到９月份平均处理量３４９∥ｈ，平均负荷 ４３５２ｋＷ，平均功耗１２．５ｋＷｈ／ｔ。１０月初不排空停 车硷测，实际混合充填率为弱．１％。在这段时 间，间断听到钢球砸衬板的响声，就立即加大给 矿量，实际混合充填率增加，这响声就消除了。 未爵到镪球殛衬板鹩响声，实际负荷４５∞ｋｗ左 右。处理量３５０∥ｈ左右，停车检测实际混合充填 率３０％左右。这段时间返砂量明显增加，系统产
＝１１．６∥疵珏，受替３５∞跚志在，处理蠢２瀚ｔ／魏
左右。负荷加大到３６００ｋＷ左右，处理鬣２１０∥ｈ 左右。均经常不断听到钢球砸衬板的响声。 重。２．２试生产第二阶段（２∞５年３旁至２∞６年 ２月）
在２００５年２月底，不排空停车检测：钢球量 ９４．５￡，实际混合充填率为１８。１％，混合密度为４．
２∥ｍ３。改装西１３０、中１１０、‘朔Ｏ、们５ｍｍ钢球各
审鬻分类号霉掰鞠
文藏标谖碣矗
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍｅ Ｂｅｓｔ Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｒａｔｉｏ醒 Ｓｅｍｉａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇ“ｎｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
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砸筒体衬板的现象。它的充填率多少才能钢球 不砸衬板？处理量和能耗与充填率是何关系？ 其最佳充填率应为多少？现按文献［１】以某铜矿 美国进霞的大型半自磨机为例，对这些问题探讨
①作者简介：吴照银，嬲，１９舒年出嫩，毕业于中园地质大学，王学学士，实验师，现从事机械专监实验教学工作
万方数据
一１３一
总第１６５期
３０ｌ，装球率１１．２％。仍按球矿毙１．８９接算，实际 混合充填率为２１．４％，混合密度为４．１∥ｍ３，实际 负荷４１００ｋｗ左右，处理量２８０乞／ｈ左右。其中 ２∞５年１０隽，平均处理鬟荔２∥ｈ，乎均受荷 ３９７０ｋｗ，平均功耗１４．６ｋｗｈ／ｔ。实际混合充填率 ２０％左右，常听到钢球砸衬板的响声。
３．３校核安全运行可靠性
按装１２０ｔ钢球，实际混合充填率叼＜４０％的 一１５—
总第１６５期
冶金设备
２０ｃｒ７年ｌＯ月第５期
状况下，以文献［３］技术数据，校核其主要零部件 合充填率≤６０％状况下安全经济运行。
的机械强度和刚度及高静压油托主轴承的油压， ４结论
符合安全要求。当＞∞％，只要糖应加大主轴承
篱体衬板厚度７５黼，突包齑度毳＝ｌ鳓ｍｍ，平坞
厚度１２５ｍｍ，对应半径分别为尺。＝４．１９ｍ、Ｒ＝ ４。１４ｍ、‰＝４。０３ｍ。费氏临界转速＆＝３０÷足。¨ ＝１４．６６∥ｍｉｎ。简体长度五＝３。９６ｍ，篱体容积ｙ ＝２１３ｍ３。简体转速自动可调厅＝０一¨．６ｒ／ｍｉｎ， 珏＝Ｏ—Ｏ。７９ｌ毽。进出料主轴承势高压油托轴承， 轴承半径懿＝１．Ｏｍ，摩擦阻力系数ｇ。＝Ｏ．００２。 筒体总成自重质量ｃ０＝３６０ｔ。 薹。２试生产实际
Ｇｏｕｒｄ Ｈｉｌｌ Ｃ叩ｐｅｒ Ｍｉｎｅ ｉｎ｜Ｉ．０ｎ彬ｌｌｇ．ＡｃｃｏｆｄｉＩｌｇ ｔｏ ｔｈｅ ４·斑黜璐ｉｏｌｌａｌ撕旆ｌｌｇ ｔｈｅｏｒｙ，ｔ｜地８州ｂａ珏啪ｙ ｄｉ糙ｃ畦ｙ
ｂ糟ａｌ‘ｔ№ｂ∞ｋ ｌｉｒｌｉ嘴０ｆ ｔｈｅ ｎｌｂｅ ｗｈ蚰ｔＩｌｅ喇小ｙ ｍ奴ｅｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉＢ ｎｏｔ ｍｏ糟ｔｌｌ蛐２８％，∞ｄ坨ｑ蝴ｍ畸０ｆ ｐｒ∽姻ｓ ｉ８
成处理璧低，能耗极高。提出装钢球１２０ｔ不变，实际混合充填率由２８％增加到处理能力最大能源利用率最
高的最馕实际混合充填率５０％左右，其照鬓鬣又壶３豹ｔ／ｈ增纛囊耐Ｏ∥ｌｌ左右。半自磨臻电肇耗壶实酴混合
充填率２０％左右的１４．６ｋ聊以下降到７．Ｏｋｗｈ／ｔ左右，带电５０％以上。
关键词丰自磨机最佳充填率钢球碾衬板处理量能耗
品粒度＜７３岬占６７％左右。
１．２．４加大钢球增加充填率达产阶段 ２００６年ｌｌ月初按０。５ｌ【∥ｌ单耗补趣零１５０狂ｌｌｌｌ
钢球，负荷和处理量逐步增加，１１月１９日全速 １１．６ｒ／ｍｉｎ运行，负荷４５００ｋｗ左右，处理量增加
刭ｌｌｌ∞∥ｄ，孚穗４酾∥魏。２激年２舅底牙始补
加自重与①１８０ｍｍ钢球相当的葫芦形钢球，处理 量又不断增加，到了３月７日，负荷略大于４５００ｋｗ 全速运行，实酥混合充填率３０％一３５％左右， ≤４０¨ｍ微粒占２５．７％。系统产品粒度＜７３灿ｍ 占≥６７％。 ２避免钢球磋篱体衬扳 ２．１绘制钢球（矿石）的运动轨迹图
ＡＢＳ聪认ＣＴ 隅ｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ ｔｌｌ砒ｔＩｌｅ嘲ｕｙ戚ｘｅｄ ｆｉｌｌｉｎｇ蜥ｉｏ ０ｆ ｔｈｅ啪８．５３×３．９６ｍ ８ｅｍｉ醐ｔｏｍａｔｉｃ 龋ｎｄｉｎｇ黼馥ｉ艟ｈ鹬ｉ黼瑚ｓｅｄ融娃１８％｜ｏ ２８％，ａｎｄ掣黼ｌｉ塔疆≯躐ｅ鹅ｈａｓ ｄｏ酣舶趣２∞ｔ／ｈ抽３４０ｔ／ｈ汹Ｗ娃
按文献［２】掰述，绘制半自磨机动态充壤率 为１６％和２５％运动轨迹示意图，如图ｌ、图２。 ２．２钢球不砸简ห้องสมุดไป่ตู้衬扳
图ｌ枷＝１６％钢球矿石运动轨迹示意圈
吴照银等：半自磨机最佳充填率的探讨
２０ｃｒ７年ｌＯ月第５期
当动态混合充填率‰＝１６％，其Ａ２’和Ｂ：７均 在筒体的衬扳上，被突包提升作用下的钢球，均 直接砸在筒体衬扳上。当吼＝２５％，Ａ：接近那实 际动态充填表面与简体交汇处，被筒体衬板突包
．彦绘哩
《一
图２铂＝２５％钢球矿石运动轨迹示意图 带起的钢球也有可能砸在筒体衬板上。当发生钢 球直接砸衬板的现象，冲击破碎能力就白白消耗 在砸衬板上，极大影响处理量和能源利用率。图 １和图２表明，只有当叼ｏ≥２５％才能避免钢球砸 衬扳。 ３半自磨机处理量和功耗理论计算
３．１冲击破碎能力消耗系数及相关数据的推算 及选取 ３．１．１ 冲击破碎能力消耗系数Ｂ聃
的重心ｓ ７到中心的距离儿’。由图２所示，实际儿
＜），’其修正系数％，按吼＝２０％一５０％，ｋ＝０．８８ 一Ｏ．９８５选取。
冲击合力矩负荷：
Ⅳ３＝厶（一Ｌ合）∞Ｑｕ冲，ｋｗ
（３）
式中，ｋ为冲击合力矩力臂，其余参数按上
述选取。
用电单耗：
（Ⅳｌ＋Ⅳ２＋＾『３）÷Ａ，ｋ可ｒ门∥ｔ
（４）
３．２计算处理量和能耗
钢球砸衬板的响声存在，其大小和频率随负 荷增加及相应充填率增加简减小和降低。处理 量随受荷增加露增加。 １．２．１试生产初期
２００４年ｌＯ月开始试生产。按半自磨试验篱 体转速搏ｌ＝Ｏ．７３７糟。＝１０．８ｒ／ｍｉｎ，并按３：３．５：３．５ 配比装国１２５、中１００、邮５ｎＨｎ钢球共ｌｏｏｔ，装球率 ９。４％，球矿毙ｌ。８９。按此推簿，实际混合充壤率 为１８．６％，混合密度４．２∥ｍ３。实际负荷３２００ｋＷ 左右，处理量１８０∥ｈ。后来，转速加快到全速，ｌ：
姥ｒ５０％。
Ｋ秘愀ａ唰瞒Ｓｅ畦船细ｍ醛ｅ龋蕊ｌｌｇ撇ａｃｈｉ舱 Ｂｅ鲢锺ｉｎｇ蜥。 赫ａｌ【ｂ８ｃｋ嚣ｎｉｌｌｇ醣ｇ溉ｌ罐Ｐ黻煳ｓ ｑ哪ｔｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎ８ｕｍｐｔｉ明
半自磨税替代常规粗、中、细三段碎矿流程 设备。它与球磨机比较，人磨矿石粒度大，产品 救度要求也较大，球矿毙少褥多。现用半嬲磨机 的实际混合充填率普遍偏少，常常出现钢球直接
冶金谶备
２００７年１０月第５期
如下。 ｌ设计及试生产实际 ｌ。ｌ选择设计
北京有色设计研究总院，按瑞典ＳＶＥＤＡＬＡ 公司提交的某铜矿半自磨试验报告的最大净功 耗７．１５ｋＷＶｌ和处理笼力Ａ＝１３∞０∥纛＝５彀∥ｈ，
选用美囡进口的４８５０ｋＷ电机拖动的蛾８ｆｔ×１３ｎ
（１ｆｔ＝０．３０４８ｍ）半自磨机。筒体内径①８．５３ｍ，
薹ｏｗ野蛐ｄ ｔｋ ｅｎｅ鞠ｒ ｅ雌ｓ珏ｍ搏ｉ傩妊曲ｅｒ．ｋ粕ｓ ｐ８ｐｅｒ盘ｅ藏Ｈ畦娜ｐｕｌ融啪斑矗８耋熊棚呈ｄ ｉ黜莹ｅ８￥ｅ出ｅ孢ａ珏ｙ砖ｘｅｄ ６珏堍细ｍ ２８％ｌｏ ５５％试壤籼ｒｅｍａｉ斑ｎｇ￥ｔｅｅｌ ｂ碰１２０ｌ。髓璐ｇｅｔ ｇｒｅａｔ ｐ麟潞ｓ堍幽ｌｉｔｉ麟诫ｃｈ ｃ躺勰撇｜ｌ
６７０∥ｈ ｉ腮ｔｅａｄ ０ｆ ３４０∥ｈ肌ｄ ｔｌＩｅ ｅｌｅｃ缸ｉｃｉｔ）ｒ ｃ０鹏ｕｍｐｔｉｏｎ ｃａｎ伽ｆ而ｍ １４．６ｋＷｈ／ｔ ｔｏ ７．ＯｋＷｈ／ｔ ＷｉｔＩＩ ｅｎｅｒ舒绷ｒｉｎｇ ｏ－
Ｑ＝玑ｒ仃以（尺。２一Ｒ‘２）÷６０＝２６．６∥８ 式中，ｒ为混合密度，随球矿比减小而减小， 此状取ｒ＝３．８∥ｍ３；ｎ为筒体转速。 代入计算公式得： 曰旃＝ＱＵ冲２÷Ａ＝３．２ｍ２ｈ８一’ 同样，半自磨机的处理量Ａ＝Ｑ Ｕ冲２÷如＝
万方数据
３４０∥ｈ。
３．１．２计算公式及相关数据 主轴承摩擦阻力负荷：
表１说明，负荷随着实际混合充填率增加而 增大；当实际混合充填率为４２％左右时，负荷最 大为４６００ｋＷ左右；当实际混合充填率超过４２％
左右时，随着实际混合充填率增加，负荷反而下 降。处理量随着实际混合充填率增加而增加；实 际混合充填率为５０％左右时，处理量最大为
６７０∥ｈ左右，能耗最低为６．８ｋＷｈ／ｔ；当叼≥５１％ 处理量随充填增加而减少。因此，认定垂８．５３× ３．９６ｍ半自磨机的最佳实际混合充填率为５０％。