球磨机参数选择和计算

球磨机参数选择和计算
一、球磨机生产能力的计算
球磨机的生产能力由要求粉磨的物料量而确定，在设计选型时要有一定的富余能力。

影响球磨机生产能力的因素很多，除了物料的性质（粒度、硬度、密度、温度和湿度）、欲磨细程度（产品粒度）、加料均匀程度和磨机内研磨体装载程度外，还与磨机结构形式（磨机筒体长度与直径比、仓数、隔仓板和衬板的形状）等有关。

因此，从理论上确定磨机的生产能力是比较困难的，通常用实验法与对比法来确定磨机的生产能力。

磨机粉磨的生产能力一般按新生成的小于0.074mm（—200目）级别的粉矿量进行计算。

式中 V ———磨机有效容积，m3；
G2———产品中小于 0.074mm 的物料占总物料的百分数，%；
G1———给矿中小于 0.074mm 的物料占总物料的百分数，%；
q,m———按新生成级别（0.074mm）试算的单位生产能力，t/(3m·h)。

q,m值由试验确定，或采用矿石物性相似、设备及工作条件相同的生产中的标定值。

当无试验数据与生产标定值时，可用式（1-3）计算：
式中 q m———磨机在生产或实验时，按新生成-0.074mm级别计算的实际生产能力，t/（m3·h）；
式中 D i1———需要计算选磨机直径，m；
D i1———标准磨机直径，m；
K,4———磨机给料粒度和产品粒度系数，
G3 G4———分别为新设计的和参数已有的或实验磨机（给矿粒度或产品粒度按新生成
-0.074mm级别计算）的生产能力见表1-6。

上式G1和G2值在计算中应按实际资料计算，若无实际资料，可按表1-7和表1-8选定。

表 1-4 矿石磨碎难易系数 K,1
矿石硬度
难易度系数K,1矿石硬度
难易度系数K,1
普氏系数硬度等级普氏系数硬度等级＜2很软 1.4-2.08-10硬0.75-0.85 2-4软 1.25-1.5＞10很硬0.5-0.7
表 1-5 磨机型式校正系数K,2
表 1-6 给矿粒度与产品粒度相对生产能力 G3或 G4
表 1-7 破碎产品粒度与 0.074 mm 级别含量G1值
表 1-8 不同产品粒度中 0.074mm 级别含量G2值
二、球磨机功率、转速和介质装载量的计算
1. 功率计算
（1）按经验公式计算功率：
式中 G,———装入的介质和物料量 ,t ；
D m———磨机筒体有效内径，m；
K,5———研磨介质系数，查表1-9。

表 1-9 研磨介质系数 K,5
介质种类充填率0.10.20.30.40.5硅质如石13.312.2511.09.57.8
大钢球11.911.09.98.57.0
小钢球11.510.69.58.2 6.8此公式是在工作转速
的条件下试验的结果，未计机械效率，如工作转速与
比值比较相差较大时，可以近似地认为功率增长与转速（低于临界转速）成正比即
（2）干法磨矿作业，研磨介质充填率小于 35% 的条件下，可用式（1-7）来计算功率：
式中 n ———磨机转速，r/min；
G,,———研磨体总量，t；
η———机械效率，中心传动时，η=0.92 - 0.94 边缘传动时η=0.86-0.90。

2. 球磨机转速计算
（1）临界转速
当筒体回转时，磨内最外层研磨介质（体）与筒壁无相对滑动，刚好开始贴随磨机筒体作周转状态运转，
这一瞬时的磨机转速：
式中 n0———磨机工作转速，r/min；
K b———转速比（或转速率），%。

磨机筒体内装有多层研磨介质，设想把介质集中到一层，称为“缩聚层”，使该层研磨介质处于最大落差，即总的冲击能量最大时的磨机计算转速 n j：
所以，在理论上导出合理的工作转速为
各类磨机的工作转速见表1-10。

表 1-10 各类磨机的工作转速
磨机类型球磨机棒磨机管磨机
工作转速n0(0.76-0.88)n j(0.65-0.70)n j(0.68-0.76)n j
在生产实践中，影响研磨介质运动状态的因素很多。

因此，要根据实际情况选取适宜的工作转速。

在确定磨机的实际工作转速时，应该考虑到磨机的规格、生产方式、衬板形式、研磨介质种类、填充率、被磨物料的物理化学性质、入磨物料粒度，要求产品的粉磨细度等的影响。

能够比较全面地反映这些因素的影响，应通过科学实验来确定磨机的实际工作转速。

3. 磨机介质的装载量
（1）装球量
研磨介质的体积占磨机有效容积的百分数，称为研磨介质充填率。

充填的大小，直接影响到粉磨过程中的冲击次数、研磨面积和研磨介质的装载量；同时，也影响到研磨介质本身被提升的高度和对物料的冲击力，以及功率消耗。

磨机装球量可按式（1-14）计算；
式中G ra———研磨介质装载量，t；
ρs———研磨介质松散密度，t/m3。

锻制钢球；ρs= 4.5-4.8t/m3铸造钢球ρs=4.3-4.6t/m3；轧制钢球
ρs=6.0-6.8t/m3；钢段ρs=4.3-4.6t/m3φ———研磨介质充填率，%。

湿法磨碎时：格子型球磨机
π=40%-45%；溢流型球磨机φ=40%；棒磨机φ=35%。

干法磨碎时：物料混入磨介之间使研磨介质膨胀，而
且采用干法时物料流动性较差，物料流动受到研磨介质的阻碍，故充填率选得较低，φ=28%-35% 。

管磨机φ=25%-35%。

研磨介质空隙率υ
k =0.38-0.42 ，被粉碎物料质量约占研磨介质质量的 14% 左右。

（2）装球的大小及配比
在球磨机中，钢球的大小和配比，对磨机的生产率和工作效率影响很大，对粗粒和硬性物料，应选用较大
的钢球，对细粒和松脆的物料，用较小直径的钢球，钢球在磨机中的冲击次数，随着球径的减小而增多，
球与球间的研磨间隙，随球径的减小而密集。

因而最好选用质量较大，直径较小（松散密度大）的球为磨
介。

球的大小主要取决于待磨物料的粒度，其次可适当考虑磨机的直径和转速。

式（1-15）为球径与给料
粒度的经验公式。

式中 d max———钢球的最大直径，mm；
a max———给料粒度的最大尺寸，mm。

在求出最大钢球直径后，可参照图1-33求出磨机中的钢球配比（适用于水泥磨机，其他磨机可参考）。

图 1-33 磨机钢球配比曲线
在按照工艺要求、物料性质、磨机规格性能及各种参数，选定钢球的最大直径和最小直径后，再接配比级
别，运用曲线，查得装入磨机中各相应钢球的质量累计百分数，计算出实占质量百分数，求得各级钢球的
装入质量。

根据生产企业的生产实践，钢球直径与物料粒度之间的关系如表1-11所示。

钢球在磨碎物料的过程中逐渐被磨损。

抛落状态的钢球的磨损与其冲击力有关。

研磨状态的钢球的磨损与
钢球的表面积有关。

一般磨碎机中钢球兼有冲击和研磨作用，故磨损与钢球直径的n次方成正比，n的数
值在2-3之间。

表 1-11 生产实践中钢球直径与物料粒度之间的关系
钢球直径d b/mm120100908070605040给料粒度/mm12-2010-128-105-8 2.5-6 1.2-40.6-20.3-1
各种尺寸锻造钢球的质量和表面积见表1-12。

由于钢球在磨机生产过程中的磨损，为了保持磨机的稳定工作。

需要定期补加钢球。

补加钢球的最大直径仍用前面讲的方法确定，在补加大球的同时，应根据生产经验配加若干种直径较小的
钢球。

三、棒磨机的计算
1. 棒磨机的转速
棒磨机主要以泻落式状态进行工作，其转速率低于球磨机，通常选取K b=0.6。

棒磨机的工作转速n和棒磨
机筒体圆周速度υ的经验公式如下：
表 1-12 锻造钢球的质量和表面积
钢球直球/mm每个钢球质量(x)/kg每吨钢球的个数每个钢球的表面积(y)/cm2
12.70.0087111000 5.1
190.028********.4
220.0452070015.6
25.40.0681390020.3
31.80.132711031.7
380.227411045.6
44.50.362257062.1
50.80.495174081.1
63.5 1.05887127
76 1.82512183
88.9 2.9324249
101 4.31217324
1278.45111507
棒磨机的圆周速度按经验可选取υ=122-168m/min。

2. 棒磨机的充填率
棒磨机中钢棒的充填率在采用干法或湿法磨碎工艺时是不同的，采用干法磨碎时钢棒充填率φ取为35%左右，湿法磨碎时钢棒充填率较高，φ通常取40%-50%。

计算钢棒荷重时，可以接钢棒松散密度为ρ =6-6.5t/m3进行计算。

3. 棒磨机生产能力的计算
（1）按筒体单位容积的生产能力计算
计算方法同计算球磨机生产能力的方法相似。

（2）直接从产品说明书查出近似生产能力按给料粒度和产品粒度在表1-13上查找湿法磨碎时各规格棒磨机的生产能力。

采用干法磨碎时要从表中数据减去（30-50）%。

产品粒度是指产品中细粒累积含量（95-98）% 时的粒度。

（3）按棒磨机功率P及磨碎物料的比能耗W计算生产能力
Q=P/W
式中 W ———比能耗，kW·h/t 可以用可磨性试验方法并结合实际生产数据加以修正而求出。

4. 钢棒的直径与长度
（1）钢棒的直径
钢棒的直径应该选择适当，既能破碎大块料，又能有足够的表面积。

直径小的钢棒其表面积较大，而且对衬板的磨损也较小。

但是，单位重量的小直径钢棒的售价较高，且寿命短，因很快将小直径钢棒磨损到 25
-40mm 的废弃尺寸。

钢棒磨损到该尺寸后易于折断而弯曲。

表 1-13 棒磨机的生产能力/t·h-1
当最大钢棒直径为 100-115mm 时，钢棒直径磨损至 38mm 后，往往即折断，折断的碎钢棒在操作时可排出机外。

当最大钢棒直径仅为 50-65 时，磨损的钢棒易弯曲，操作时需定期取出小于已达废弃直径的钢棒。

常用的钢棒直径为50-100mm。

（2）钢棒的长度
钢棒的长度为有效筒体长度（即筒体长度减去端盖衬板厚度后的净长度）减去150mm，或从名义筒体长度减去300-400mm。

（3）钢棒载荷尺寸的配比
最初装的钢棒载荷的尺寸配比方法，同球磨机中钢球尺寸的配比方法相似。

表1-14 是工厂采用的棒荷尺寸配比情况。

表 1-14 棒荷配比 / %
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

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