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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/3mh。 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 qm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/（m3h）； 式中 Di1 需要计算选磨机直径，m； Di1 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 4-8中等硬度1.0 表 1-5 磨机型式校正系数K,2 磨机型式格子型球磨机溢流型球磨机棒磨机 K,21.00.90.85 表 1-6 给矿粒度与产品粒度相对生产能力 G3 或 G4 给矿粒度/mm 产品粒度/mm 0.40.30.20.150.100.074 -0.074mm含量/ 404860728595 40-00.770.810.830.810.800.78 给矿粒度/mm 产品粒度/mm 0.40.30.20.150.100.074 -0.074mm 含量/ 404860728595 20-00.890.920.920.880.860.82 10-01.021.031.000.930.900.85 5-01.151.131.050.950.910.85 3-01.191.161.060.950.910.85 表 1-7 破碎产品粒度与 0.074 mm 级别含量G1值 破碎矿石粘度/mm40-020-010-05-03-0 0.074mm级别含量G1/ 难碎性矿石2581015 中等可碎性矿石36101523 易碎矿石58152025 表 1-8 不同产品粒度中 0.074mm 级别含量G 值 2 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 ； Dm 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11.510.69.58.26.8 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，η0.92 - 0.94 边缘传动时η0.86-0.90。 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； Kb 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 nj 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n00.76-0.88nj0.65-0.70nj0.68-0.76nj 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Gra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ρs4.3-4.6t/m3；轧制钢球ρs6.0-6.8t/m3；钢段ρs4.3- 4.6t/m3φ研磨介质充填率，。湿法磨碎时格子型球磨机π40-45；溢流型球磨机φ40；棒磨机φ35。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，φ28-35 。管磨 机φ25-35。 研磨介质空隙率 υk 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 dmax 钢球的最大直径，mm； amax 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db/mm120100908070605040 给料粒度/mm12-2010-128-105-82.5-61.2-40.6-20.3-1 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Kb0.6。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 12.70.00871110005.1 190.02873290011.4 220.0452070015.6 25.40.0681390020.3 31.80.132711031.7 380.227411045.6 44.50.362257062.1 50.80.495174081.1 63.51.05887127 761.82512183 88.92.9324249 1014.31217324 1278.45111507 棒磨机的圆周速度按经验可选取υ122-168m/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 QP/W 式中 W 比能耗，kWh/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/th-1 给粒粒度/mm25.425.425.425.425.4 产品粒度/目820354865 产品中-200目含量/20-3030-4242-5555-6565-75 简体直径长度/mm 229042607355443627 2590456010880.5655440.5 29004560145.51098772.554.5 32004880139149119.59974 35005490289216.5173.5144108 38205490362273217180135 41206100487.5366.5292242182 42605490476358285236.5177.5 42606100529397317263197 44105490518389310.5258193 44106100574.5434.6345.5286.5214.5 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 / 钢棒直径/mm磨碎产品粒度3.3-6.7/mm磨碎产品粒度0.4-0.6/mm 10012.5- 7525- 40-50 5062.550