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第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A l LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 采用激光粒度仪研究球磨产品粒度分布① 刘向阳，库建刚 福州大学紫金矿业学院，福建福州3 5 0 1 1 6 摘要以石英砂为试验原料，采用L S C W N 3 型激光粒度仪，利用单一变量法分别对磨矿介质配比、磨矿介质充填率、磨矿量、 磨矿浓度和磨矿时间展开试验。确定了最佳磨矿条件为钢球配比D 3 4 D 3 0 D 2 8 D 趋 3 5 4 3 5 1 8 4 、磨矿介质充填率3 5 ％、磨矿量 5 0 0g 、磨矿浓度4 0 ％。在最佳磨矿条件下，随磨矿时间的延长，磨矿细度呈先快速提高后逐渐变缓的趋势，在磨矿1 4m i n 后石英砂 的粒度随时间的增加而变化不明显，说明球磨机在1 4m i n 后对石英砂的磨矿效果变差，石英砂的细度难以提高。 关键词球磨机；磨矿条件；激光粒度仪 中图分类号T D 9 2 1文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 3 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 一叭1 7 0 3 矿石开采出来后绝大多数必须经过磨矿加工处 理，我国每年需要磨碎的矿料为数十亿吨J 。因此， 磨矿在矿物加工领域中起着举足轻重的作用，并在国 民经济中占有一定的地位。 磨矿过程的影响因素主要包括物料性质、给矿粒 度、产品细度、磨机的类型及结构、装球和补球、磨矿浓 度、给矿速度、球径和球比等旧。4 。。根据影响磨矿过程 的因素，可以从降低矿石可磨性、降低磨机给矿粒度、 改变磨机结构参数、提高分级效率、适当提高分级返砂 量、精确化装补球1 5J 、选择性磨矿M 1 和微阶段化磨 矿一。等途径来提高磨矿效率。 对球磨机磨矿效率的研究一般通过磨矿细度的变 化来衡量，传统的方法是通过筛分获得比较宽的粒级 来判断，其直观性不够强。本文通过研究不同磨矿条 件下球磨产品的粒度大小及分布特征，避免了仅通过 测定磨矿产品不同粒级含量的粗放研究。根据磨矿过 程的影响因素磨矿介质配比、磨矿介质充填率、磨矿 浓度、磨矿量和磨矿时间对磨矿产品细度的影响，获得 了提高X M Q - 中2 4 0 x 9 0 锥形球磨机磨矿效率的方法， 为球磨机调节磨矿条件得到一定的磨矿产品提供理论 依据。 1 试验材料 1 ．1 试验原料 试料为石英砂，因石英砂坚硬、耐磨，是很好的磨 矿试验原料。本文选用的石英砂产自安徽凤阳，其中 二氧化硅含量为9 9 ．3 ％，莫氏硬度为7 ；密度2 ．6 5 x 1 0 3 k g ／m 3 ，含水量0 ．2 ％，粒度4 6 目 3 ．3 5 ～4 ．7 5m l n ，白 色颗粒。 1 ．2 试验仪器 所用仪器包括L S - C W N 3 型激光粒度仪、X M Q 一 中2 4 0 x 9 0 型锥形球磨机、D L 一5 C 2 4 0 1 2 0 盘式真空过 滤机及1 0 1 - 4 A 型电热恒温干燥箱等。 2 试验方案 2 ．1 试验方法 X M Q - 中2 4 0 x 9 0 锥形球磨机的可调磨矿条件有 钢球的配比、磨矿介质充填率、磨矿量、磨矿浓度和磨 矿时间。因X M Q - ①2 4 0 x 9 0 锥形球磨机中各磨矿条 件之间的相互影响不大，所以用单因素变量法来对各 个磨矿条件进行试验。 2 ．2 试验参数的设定 实验室现有直径分别为3 4 ，3 0 ，2 8 ，2 2m m 的钢 球，利用阿基米德原理测得球磨机容积为6 7 0 0m L ，本 试验钢球配比计算采用等表面积法邛j ，球磨机原始钢 球配比为D 3 4 D 3 0 D 2 8 D 2 2 1 7 3 4 3 5 1 4 2 ，计算可知 其充填率为3 0 ％，所以在钢球配比试验时以充填率 3 0 ％计算出以下四种配比分别为D 弘D 如D 。 3 6 4 7 5 3 、D 3 4 D 2 8 D 2 2 4 0 5 9 7 5 、D 3 0 D 2 8 D 2 2 5 2 6 2 1 0 0 、D 3 4 D 3 0 D 2 8 D 2 2 3 0 3 7 4 4 7 2 。 2 _ 3 试验步骤 依次对钢球的配比、磨矿介质充填率、磨矿量、磨 矿浓度和磨矿时间5 个因素进行试验，每个因素的试 验步骤都是相同的。首先，用电子天平称取试验所需 石英砂的质量，调节好球磨机的磨矿条件，加入石英 砂，开始磨矿并计时，达到计划时间后停止，然后将磨 ①收稿日期2 0 1 4 0 5 2 1 作者简介刘向阳 1 9 9 1 一 ，男，陕西安康人，硕士研究生，主要研究方向为铅锌金银浮选回收。 通讯作者库建刚 1 9 7 9 - ，男，河南南阳人，博士，副教授，从事磁性矿物分离和复杂矿综合利用研究。 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 好后的矿浆抽滤后烘干，并利用堆锥四分法将烘干后 的石英砂混匀缩分至lg ，将缩分好的石英砂转移至烧 杯加水后用超声波清洗器处理4r a i n ，最后，将处理好 的石英砂加入循环进样系统，利用激光粒度仪测得 结果。 3 试验数据的处理和分析 本次试验所用到的粒度分析工具为激光粒度仪。 激光粒度仪是利用颗粒对光的散射 衍射 现象测量 颗粒大小的，即光在行进过程中遇到颗粒 障碍物 时，会有一部分偏离原来的传播方向；颗粒尺寸越小， 偏离量越大；颗粒尺寸越大，偏离量越小。激光粒度仪 正是利用这种偏差来对颗粒粒度进行区分的一J 。 本次试验通过分析磨矿产品的粒度曲线，确定最 佳的磨矿条件。 3 ．1 钢球配比对磨矿产品细度的影响 在钢球充填率为3 0 ％，磨矿量为5 0 0g ，磨矿浓度 为5 0 ％，磨矿时间为4 ．5m i n 条件下，钢球的配比对磨 矿细度的影响见表1 和图1 。 表1 钢球配比 粒径／岬 图1钢球配比与石英砂粒度的关系 由图1 可以得出，在改变钢球配比的条件下，第3 组石英砂磨矿产品粒度最小，且粒径范围最窄，所以第 3 组石英砂的磨矿效果是最好的。 3 ．2 磨矿介质充填率对磨矿产品细度的影响 磨矿量为5 0 0g ，磨矿浓度为5 0 ％，磨矿时间为4 ．5 m i n 时，介质充填率对磨矿产品细度的影响见图2 。 粒径／岬1 图2 磨矿介质充填率与石英砂粒度的关系 由图2 可知，磨矿介质充填率为3 5 ％时，石英砂的 粒径范围最窄，且细颗粒较其他组多，因此此组石英砂 磨矿效果最好。所以当磨矿介质充填率为3 5 ％时，石 英砂磨矿效果是最好的。 3 ．3 磨矿量对磨矿产品细度的影响 在钢球配比为D 3 4 D 3 0 D 勰D 2 2 3 5 4 3 5 1 8 4 ，介 质充填率为3 5 ％，磨矿浓度为5 0 ％，磨矿时间为4 ．5 m i n 时，磨矿量对磨矿产品细度的影响见图3 。 粒径／j m l 图3 磨矿量与石英砂粒度的关系 由图3 可知，磨矿量为5 0 0g 时，石英砂的粒度范 围最窄，表明该组石英砂磨矿效果最好。磨矿量太少 时，球与球相互碰撞的几率增大，与石英砂之间的碰撞 几率减小，矿石不易磨细；磨矿量太多，造成磨机涨肚， 不利于石英砂的磨细。 3 ．4 磨矿浓度对磨矿产品细度的影响 在钢球配比为D 3 4 D 3 0 D 2 8 D 2 2 3 5 4 3 5 1 8 4 ，介 质充填率为3 5 ％，磨矿量为5 0 0g ，磨矿时间为4 ．5r a i n 时，磨矿浓度对磨矿产品细度的影响见图4 。由图4 可知，在磨矿浓度为4 5 ％和4 0 ％的两组石英砂粒度曲线 中，粒径范围相差很小，几乎相同，但是磨矿浓度4 0 ％的 图像最高点高于磨矿浓度4 5 ％曲线的最高点，所以磨矿 浓度4 5 ％曲线中小于5 0 肌颗粒较多，则表明泥化相对 严重。得出磨矿浓度为加％为最佳磨矿浓度。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月刘向阳等采用激光粒度仪研究球磨产品粒度分布 1 1 9 粒径／m 图4 磨矿浓度与石英砂粒度的关系 3 ．5 磨矿时间对磨矿产品细度的影响 在钢球配比为D 3 4 D 3 0 D 勰D 2 2 3 5 4 3 5 1 8 4 ，介 质充填率为3 5 ％，磨矿量为5 0 0g ，磨矿浓度为4 0 ％ 时，磨矿时间对磨矿产品细度的影响见图5 和图6 。 磨矿时间／m i n 图5 磨矿时间与磨矿细度曲线 粒径／t m l 图6 磨矿时间与石英砂粒度的关系 由图5 可知，在只改变磨矿时间时，D ，， 小于某粒 径的颗粒占总量的7 5 ％ 随磨矿时间的增加逐渐减 小，而其变化速率也是递减的，这样可以表明磨矿细度 随磨矿时间的增加而变细，但是其下降的速率在变小， 根据图5 中的公式算得，当时间达到1 4m i n 后D ，，随 时间的增加而减少的速率趋近于零，表明1 4m i n 后磨 矿时问对磨矿效果的影响程度在降低，即石英砂越来 越难磨。由图6 也可以看出，随时间的增加磨矿产品 的粒度减少的幅度越来越小。在选择磨矿时间时，需 根据后续浮选作业的要求来设定，时间太长也会引起 过磨，从而产生泥化，影响后续选别作业。 4 结论 采用单因素条件试验对X M Q - m 2 4 0 x 9 0 锥形球 磨机所磨石英砂的粒度进行了研究，确定最佳磨矿条 件钢球配比为D 3 4 D 3 0 D 篮D 2 2 3 5 4 3 5 1 8 4 、磨矿 介质充填率为3 5 ％、单次磨矿量为量5 0 0g 、磨矿浓度 为4 0 ％。在最佳磨矿条件下，随磨矿时间的延长，磨 矿细度呈先快速提高后逐渐变缓的趋势，在1 4m i n 后 石英砂的粒度随时间的增加而变化不明显，说明球磨 机在1 4m i n 后对石英砂的磨矿效果变差，石英砂的细 度难以提高。 参考文献 [ 1 ] 彭操，刘江林．降低磨矿能耗技术在选矿厂中的应用剖析[ J ] ． 云南化工，2 0 0 8 ，3 5 2 6 5 - 6 9 ． [ 2 ] 李启衡．碎矿和磨矿[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 0 ． [ 3 ] 刘树英．破碎磨碎机械设计[ M ] ．沈阳东北大学出版社，2 0 0 0 ． [ 4 ]司亚梅，吕一波．磨机中磨矿介质的运动规律[ J ] ．中国非金属矿 工业导刊，2 0 0 6 6 4 0 4 3 ． [ 5 ] 段希祥，周平，潘新潮．球磨机精确化补装球方法[ J ] ．有色金 属，2 0 0 4 ，5 6 3 7 5 7 8 ． [ 6 ] 段希祥．选择性磨矿及其应用[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 1 ． [ 7 ] 朱维生．微阶段磨矿技术在铜矿山的应用研究[ J ] ．矿冶工程， 2 0 0 5 ，2 5 5 2 7 2 9 ． [ 8 ]夏恩品，董为民．影响球磨机介质运动规律的试验研究[ J ] ．矿山 机械。2 0 1 0 1 8 2 8 5 ． [ 9 ] 刘树，张兆芝，潘志东，等．国内外激光粒度仪结构与性能介 绍[ J ] ．中国仪器仪表，2 0 1 2 1 6 3 6 6 ． 万方数据