碎矿与磨矿－ 第八 讲

1. 本堂课主要内容 ◆第九章 磨矿及磨矿机（ §9-1－§9-5） ◇磨矿的概念及工艺指标 ◇磨矿机类型和构造（重点） ◇磨矿机性能和用途（重点） ◇磨矿机安装、使用与维护 ◇磨矿机发展简介 ◆第十章 磨矿介质运动学（§10-1；§10-2） ◇作用于钢球的力和钢球的运动状态 ◇球磨机的临界转速（重点） 碎矿与磨矿－第八讲

2. 第九章 磨矿及磨矿机 大红山铁矿球磨机 大红山铁矿自磨机

3. 一、磨矿的概念 1、磨矿基本概念 ◆对破碎产品进一步加工，达到矿石和矿物单体解离的目的，为选别作业提供合格原料。磨矿是大多数选矿厂的必备作业。由于这一步的能耗高及材料消耗高，且产品质量直接影响后面选别作业的指标，再加上磨矿的处理量实际上决定了选矿厂的处理量，因此磨矿作业是选矿前重中之重的作业。 §9-1 磨矿的概念和工艺指标

4. 2、磨矿方式 ◆粉碎性磨矿－水泥行业，粉碎的越细水泥的质量越高； ◆擦洗性磨矿－建筑用砂，球团。擦洗物料以露出新鲜表面，利于后面物料的粘结； ◆解离性磨矿－选矿、湿法冶金。以使矿物单体解离为目的，并使物料粒度符合选矿要求。

5. 二、磨矿工艺指标 1、数量指标 ◆处理量Q：磨矿机在一定的给矿粒度及产品粒度下每小时处理的矿量，单位为“t/（台·h）”，或称磨机的台时处理量。 ◆单位容积处理量qv：磨矿机在一定的给矿粒度及产品粒度下每小时每立方米处理的矿量，单位“t/（m3·h）”，又称磨矿机单位容积处理量。 ◆磨机－200目利用系数q-200：每小时每立方米磨机容积新生成的－200目数量来评价磨机工作效果，单位为“－200目t/（m3·h）”。

6. 2、质量指标 ◆磨矿效率E。单位为“t（原矿）/kw.h”或“－200目t/kw.h”，表示磨矿能量使用效率的高低。 ◆ 磨矿技术效率E技。与产品粒度相关的效率，未发生磨矿或磨矿过度时，磨矿技术效率为零。磨矿技术效率能够从技术上评价磨矿过程的好坏， E技越高，说明磨矿技术指标越好。

7. 3、钢耗指标 ◆每磨细1t矿石所消耗的钢量，单位为“kg/t矿石”。在磨矿中，磨矿费用约有40%消耗在钢铁上，其中绝大部分为钢球消耗，故将钢球单耗列为考核选厂工作业绩的重要指标之一。

8. 1 按磨矿介质分为四种： ◆ 球磨机-以大小不同的钢球为磨矿介质； ◆ 棒磨机-以钢棒为磨矿介质； ◆砾磨机-河滩上的鹅卵石作为磨矿介质； ◆自磨机-矿块既是被磨对象又是磨矿介质。 §9－2 磨矿机的类型和构造

9. ◆选矿厂广泛使用的磨矿机 １.球磨机　　以钢球为介质 ２.棒磨机　　以钢棒为介质 ◆磨矿机规格 ◇筒体内径Ｄ×筒体长度Ｌ表示，单位mm。 例如：１５００×３０００ １２００×２４００　 ２７００×３６００

10. 2 按磨机排矿方式不同而分为： ◆溢流排矿磨机； ◆格子排矿磨机； ◆筒体周边排矿磨机。 3 按筒体长度（L）与直径（D）之比不同而划分： ◆短筒形磨矿机（L/D≤1）； ◆长筒形磨矿机（L/D≥1-1.5甚至2-3）； ◆管磨机（L/D≥3-5）

11. 一、格子型球磨机 1、结构及主要部件 ◆沈阳重型机厂出产的Ｄ×Ｌ２７００×３６００mm格子型球磨机（P129图4-2-1） 1－筒体；2－法兰盖；4－螺钉；5－人孔盖；7－中空轴颈端盖 8－联合给矿器； 9－端衬板；10－轴承内套；11－防尘罩；12－中空轴颈 13－格子衬板；16－中心衬板； 17－轴承内套；18－大齿轮；19－小齿轮；20－传动轴；21－联轴节

12. 格子型球磨机 2、衬板 ◆平滑衬板和不平滑衬板两种。 ◆平滑衬板因钢球滑动较大，磨剥作用较强，宜用于细磨。 ◆不平滑衬板增加钢球的冲击和搅动作用，宜用于粗磨。 各种衬板的形状

13. 格子型球磨机 ◆衬板材料一般为高锰钢，高铬钢，耐磨铸铁。 ◆目前有推广使用橡胶衬板（二段磨）和磁性衬板（铁矿选矿厂）的趋势。 ◆端端衬板，簸箕型衬板，固定在端盖上。 ◆格子板，用螺钉通过筛条固定在排矿端盖上。 ◆格子板：强制排矿和阻挡钢球，磨细的颗粒排出。 磨机端盖及排矿格子板

14. 3、给矿器 ◆鼓式，蜗式，联合式三种。 （1）鼓式给矿器 渐开线的螺旋叶片将矿送入筒体内，适于开路给矿。 （2）蜗式给矿器 通常称为大勺，形似蜗牛，通过勺子把矿浆舀入磨机给矿端盖内。用于第二段闭路磨矿内,主要解决磨机与分级机装配的高差问题. （3）联合式给矿器 鼓式给矿器加大勺，常用于一段闭路磨矿，原矿直接给入鼓式给矿器中，分级机返砂用大勺舀入给矿器中。目前的趋势是取消大勺，降低负荷和磨机功率。用鼓式或螺旋型给矿器，尚有许多技术工作要做。 格子型球磨机

15. 磨矿机给矿器 蜗式给矿器 联合式给矿器

16. 4、轴承 ◆主轴承普遍采用自动调心滑动轴承,轴承座凹形球面,轴瓦表面铸巴氏合金(铅基合金或锡基合金)。 ◆中小型球磨机有使用滚动轴承的趋势，以降低能耗。 5、传动机构 ◆电动机, 减速箱, 联轴节, 大小齿轮等。 主轴承构造

17. 二、溢流型球磨机 ◆与格子型球磨机结构基本相同，取消了格子型，排矿靠溢流排出,排矿端中空轴颈内安装反螺旋叶片，防止钢球和粗粒大矿排出。 溢流型球磨机示意图

18. 三、棒磨机 ◆构造与溢流型球磨机基本相同,介质为与筒体长度接近的圆钢棒。端盖型式与球磨机有区别，排矿轴颈较大。 ◆云南省1987年引进了SIVDALA公司橡胶滚筒转动棒磨机，安装在阿瓦山西盟锡矿。 溢流型棒磨机

19. §9-3 磨矿机性能和用途 一、筒形磨矿机工作原理 ◆圆筒回转时，在摩擦力的作用下，磨矿介质（装入量约为整个筒体容积的40～50%）被筒体的内壁带动，提升到某一高度，然后落下或滚下。磨矿原料从圆筒一端的空心轴颈不断给入，这些物料受到磨矿介质的打击、研磨和压碎。磨碎以后的产物经圆筒另一端的空心轴颈不断排出。 磨矿机工作原理示意图

20. 1、球磨机和棒磨机的性能和用途比较 ◆球磨机的产品粒度细，容易过粉碎。棒磨机的产品粒度均匀，过粉碎较少，开路工作的产品粒度与球磨机闭路工作相近。 ◆棒磨机的主要用途 (1)钨锡矿或稀贵金属重选或磁选厂 (2)作为一段粗磨能力大, 效率高 (3)代替短头圆锥作为细碎使用 ◆使用棒磨机存在的主要问题 (1)加棒困难，需停机，劳动强度大 (2)短棒或断棒易乱棒，影响正常生产 (3)清棒工作量大 二、性能和用途比较

21. 2、格子型和溢流型球磨机的比较 ◆生产上广泛使用格子型。生产率高，适用于粗磨和细磨；生产率比同规格溢流型高10-25%；单位电耗较低；磨矿速度快，过粉碎相对较少。因此，采用两段磨矿的选厂，其一段磨矿大多采用格子型球磨机。 ◆溢流型构造简单，价格较低，主要适用于细磨（二段或三段磨矿）。 二、性能和用途比较

22. 1.安装 ◆安装在重量为磨机重2-3倍的钢筋混凝土基础上。基础与本土接触。 ◆为保证水平和同心度，需要进行二次浇灌。 ◆安装顺序：(1)主轴承(2)筒体及端盖(3)传动部分(4)二次浇灌 2.操作及维护 ◆注意开、停车顺序 ◆开车:油泵---磨机---分级机---给矿 ◆停车:与开车顺序刚好相反。停车时，磨机内的矿石尽可能排空。 ◆运转时主要注意轴承的温度，减速机温度，筒体是否漏浆。 （详见P142表4-2-2 磨矿机的故障,原因及其消除方法） §9-4 磨矿机的安装、维护和检修

23. 3. 检修 ◆小修－每月末进行 ◆中修－半年或一年进行一次 ◆大修－视设备工作情况而定 ◆注意主要磨损件的磨损周期，需要提前计划采购相应的备品备件。 （详见P143 表4-2-3 球磨机易损零件的平均使用寿命和最小储备量）

24. 1. 设备大型化 ◆国外 8250×15250大型球磨机。美国、加拿大、巴西等国在铁矿山使用。 ◆国内鞍钢调军台选矿厂从美国引进5490×8830球磨机；江西德兴铜矿从美国Fullers公司引进5490×8530球磨机。 ◆攀钢密地选矿厂使用3600×4500球磨机，16个系列 2. 新型衬板的使用 (1)橡胶衬板 (2)磁性衬板(已全面推广) (3)橡胶和硬质合金钢组合的复合衬板 §9-5 磨矿机的发展趋势

25. 3. 滚动轴承代替滑动轴承(中小型磨机)降低磨机功率。 4. 新型磨机不断涌现 (1)无齿轮传动球磨机 (2)周边排矿球磨机 (3)离心磨(行星磨)－P145图4-2-15 (4)振动磨(球磨)－P146图4-2-16 (5)塔式磨（立式螺旋搅拌磨）国内秦皇岛冶金矿山设计院,长沙矿冶研究院研制，产品粒度-10μm~-5μm. 立式搅拌磨示意图

26. (6)喷射磨（射流磨）干式磨矿,超细粉碎 －P147图 4-2-17 (7)搅拌磨(立式磨）－高速旋转破坏介质的离心状态,超细磨矿。 (8)澳大利亚爱萨磨（卧式离心搅拌磨）磨矿介质5~10mm,特殊合金材料，产品粒度可达-5μm~-1μm， 适合于贵金属使用。 (9)超临速磨机－昆明理工大学研制,超过临界转速磨矿,提高处理量,降低单位能耗,工业设备尚处于实验期。 射流磨示意图 超临速磨机

27. §10-1 钢球的运动状态和受力分析 磨机内钢球的运动状态受许多因素的影响，最重要的有磨机筒体的转速n(r/min)及磨机内钢球的填充率。对磨机内钢球的运动状态所作的观察说明： （1）当装球量一定时，随着磨机转速的加快，钢球由泻落变抛落，甚至出现离心运动，说明钢球运动状态与转速密切相关； （2）当磨机转速一定时，只装一个球只会在磨机最低位置跳动，依次增加球数时，球在最低位置排成一条线跳动，一条线排满接着排第二排、三排······直到出现抛落，因此球的运动状态和球的填充率密切相关； 第十章　磨矿介质的运动学

28. （3）磨机内筒体的衬板形状也影响着球的运动状态，衬板的凸棱高时，对球荷的提升力大。而平滑衬板对球的提升作用弱； （4）磨机内只装钢球时，钢球之间滑动厉害，如装进矿砂，小刚球相对滑动减弱。即磨机内矿浆浓度c(%)也影响着钢球的运动状态； （5）由于磨机内钢球大小不同，所受摩擦力大小也不同，大者居内，小者居于外层，即钢球尺寸d亦影响着钢球的运动状态； （6）磨机是干磨还是湿磨，乃至矿料的性质等等也影响着钢球的运动状态。

29. 一、钢球的运动状态 ◆根据钢球运动拍摄的照片（戴维斯Davis），分为三种：泻落式，抛落式和离心运转。 1. 泻落式 ◆球荷的倾斜角超过钢球在球荷表面的自然休止角时，钢球沿斜坡滚下，该运动状态称为泻落。 2. 抛落式 ◆磨机的转速足够高，钢球自转着随筒体内壁作圆曲线运动上升至一定高度，然后作抛物线下落，该运动状态称为抛落。 第十章　磨矿介质的运动学

30. 一、钢球的运动状态 ３. 离心式 ◆磨机的转速高到超过某一临界值，钢球贴在衬板上不再落下，随筒体一起转动，该运动状态称为离心运转。 磨机内钢球的三种典型运动状态 a-泻落式；b-抛落式；c-离心运转

31. 二、作用于钢球的力 ◆钢球受力分析：（1）重力G，切向分力Gsinα，法向分力Gcosα；（2）离心力C；（3）摩擦力F。 ◆在Ａ３点，离心力Ｃ与法向分力Ｎ大小相等，方向相反，摩擦力Ｆ＝０，此时钢球脱离筒壁，作抛物线下落。 ◆若磨机转速过高，球上升至顶点Ｚ，Ｃ比Ｇ大，钢球不下落与筒体一起转动，发生离心运转。

32. §10-2　球磨机的临界转速 一、临界转速 ◆A点：C=N，F=0，钢球作抛物落下。 ◆离心运转条件，Z点，C≥G。 ◆A点开始离心，临界条件C=N，C=ma，N=Gcosα=mgcosα 钢球受力分析图

33. 离心加速度 a=v2/R ∴ 代入：mv2=Rmgcosα 化简： v2=Rgcosα 又： 转/分 ， 则 则 离心运转 Z点 α =0 ，有： D-磨机直径，m ◆磨机的临界转速 是使最外层也不会发生离心化的最高转速。 一、临界转速

34. ◆磨机的实际转速与临界转速的比率Ψ α ----脱离角。转速率与脱离角成反比关系。转速率越高，脱离角越小，转速率为100%时，脱离角α =0，ψ =1，cos α =1。此时钢球处于离心运转状态。 二、转速率

35. ◆使用平滑衬板,装球率较低时, n≥nc时，由于钢球的滑动作用,仍不会离心. ◆磨机转速超过临界转速时的磨矿，称为超临界转速磨矿。 ◆超临界转速运转的问题 （1）功率增加 （2）传动部件强度增加（3）润滑要求提高（4）分级负荷增加（5）衬板及钢球磨损增加。 ◆R.T胡基教授用2700×3600磨机超临界转速下自磨。目前，尚未见生产上使用的超临速磨机。昆工文书明教授课题组正在进行相应的研究。 三、超临界转速磨矿

36. 某铁矿选矿厂采用阶段磨矿、阶段选别工艺的原则流程选矿，第一段磨矿采用φ2700×3600的球磨机进行磨矿，第二段采用φ2100×3000的球磨机磨矿，一、二段磨矿机的转速率分别为86%和88%，试计算该选矿厂一、二段磨矿机的临界转速和实际转速。某铁矿选矿厂采用阶段磨矿、阶段选别工艺的原则流程选矿，第一段磨矿采用φ2700×3600的球磨机进行磨矿，第二段采用φ2100×3000的球磨机磨矿，一、二段磨矿机的转速率分别为86%和88%，试计算该选矿厂一、二段磨矿机的临界转速和实际转速。 本讲作业