Bond粉磨功指数研究与应用的进展.pdf

综 述 B o n d粉磨功指数研夯与应用昀进展 吴建明 北 京矿 冶研 究总院 ， 北 京 1 0 0 0 4 4 [ 摘要] 介绍 B o n d 功指数的产生、 发展、 应用和进一步研究中的一些 主要工作， 包括对 Bon d 功指数概 念中各个参数之间的关系之研究、 Bon d 功指数与其他物理机械参 数的关系研究、 特殊测定方法 的研究、 简化测定方法的研究和计算机模拟方法的研究等。指出了各种测定 Bon d粉磨功指数 的简化方法和模 拟方法的优缺点， 提出了其适用范围。 [ 关键词] Bon d 功指数 ； 球磨； 棒磨； 操作功指数 ； 测定 ； 模拟 [ 中图分类号]T D 9 1 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ]1 0 0 3 8 8 8 4 2 0 0 5 0 3 0 0 0 1 0 3 1 粉碎第三理论与功指数 1 9 5 0年， 美国 A l l i s C h a l me r s 公司的 F ． C ． B o n d 和我国的王仁东共同提出了脆性物料粉碎过程的第 三理论即裂缝说， 其基本思想是 粉碎物料颗粒时的 输入功与颗粒上产生的裂缝长度成正 比， 或粉碎物 料颗粒时的有用输入功与产品颗粒直径的平方根成 反比。其基本理论公式为 W 1 0 W t 一 ㈩ 式中 w一输入 功， k W h ／ t ； P 8 0 一产品中 8 0 ％通 过的粒度， m； F 8 0 一给料中 8 0 ％通过 的粒度， m。 w 是表 示物料 对粉 碎的 阻力参 数， 称 为功指 数 k W h ／ t ， 在数值上等于将单位质量的均质物料从 理论上不限定的给料粒度减小到 一1 0 0 m 占 8 0 ％ 一2 0 0目大约 6 7 ％ 时所消耗的功_ 1 j 。 实际上， 物料不是均质的， 不同的粉碎方法和达 到不同的粉碎产 品粒度也会产生不同数值 的功指 数。因此， 在随后 的研究工作中做 了许多改进和完 善， 将功指数分为冲击功指数、 球磨功指数和棒磨功 指数， 后两个磨矿功指数还增加了不同产品粒度的 区别。棒磨功指数粒度范围为 6 ～6 5目， 球磨功指 数粒度范围为 6 5 ～5 0 0目。以上工作在 1 9 6 0年前 后基本完成， 形成了 目前的功指数实验室测定方法 [ 收稿 日期]2 0 0 5 0 1 1 6 [ 作者简介 ] 吴建 明 1 9 5 1 一 ， 男， 北京 市人， 教授级高级工 程师， 大学本科 ， 主要从事粉碎工程研究与开发。 ■色设■2 0 0 5 【 3 和数据处理方法。 在用于粉磨计算时， 由于实际设备参数和工艺 条件干变万化， 而且粉碎工程技术一直处于不断发 展中， 如磨机规格不断大型化等。因此直接应用第 三理论的基本公式就难以适应广泛变化的实际情 况。为此， 美国 l i s C h a l me r s 公司的 F ． C． Bon d 和 C ． A． R o w l a n d先后为其增加了 8个修正系数 E F ～ E F ， 分别修正干式粉磨、 开路球磨、 磨机直径、 过 大给料粒度、 球磨细度、 棒磨粉碎比、 球磨低粉碎比 和棒磨回路等条件变化。输入功的计算公式最终形 成为 W 1 0 W 一 ⋯ s c 2 公式 2 计算结果为磨机小齿轮轴输入功， 乘以 要求的处理量 t ／ h ， 则获得磨机小齿轮轴输入功 率， 再除以电动机和传动系统的效率 刁 ， 方可得到所 需电动机功率。对于闭路磨矿， F 8 0 和 P 8 0 是指整个 闭路流程的给矿粒度和最终产品粒度。 根据 已有的粉碎作业资料数据， 可以计算出操 作功指数 W 0 k W h ／ t ， 计算公式为 焉 - I／W r／ ● ～ 3 式中w一实测功耗， k W h ／ t [ 。 自从 F ． C． Bon d提 出了功指数的概念以来， 经 过半个多世纪发展， Bon d功指数 已经为全世界粉碎 界普遍承认和应用。 目前， 不但常规粉碎流程的设 计和设备选择中使用 Bon d功指数， 而且一些其它 1 维普资讯 综 述 设备如 自磨 半 自磨 机、 辊磨机、 辊压机 高压辊磨 机 和立式冲击破碎机等的选用和选择计算中， 也使 用或参考了 B o n d功指数。B o n d 功指数已成为粉碎 工程设计和应用中不可缺少的重要参数和指标。 2 B o n d 粉磨功指数的测定 2 ． 1 B o n d棒磨功指数的测定 B o n d功指数可 以在实验室 内使用一定的设备 和通过 一定 的方 法 测定。B o n d粉 磨功 指数包 括 B o n d 棒磨功指数和 B o n d 球磨功指数。 B o n d 棒磨功指数的测定设备是 B o n d功指数棒 磨机， 规格为 1 3 0 5 m m6 1 0 mm， 转速为 4 6 r ／ ra i n ， 内装 6根钢棒， 总质量 3 3 ． 3 8 k g 。测定的矿样粒度 为 0 ～1 2 ． 7 m m 1 ／ 2 ， 测定产品粒度 P 1 IT I 由生 产工艺要求的产品粒度确定， 一般为 1 0目或 1 4目。 测定 步骤 为 ① 对 测定 矿 样进行 筛 析， 求 出 8 0 ％通过的粒度值 F 8 0 ／．t m ； ②在功指数球磨机中 加入 1 2 5 0 c m 0 矿样， 运转一定转数后将物料卸 出， 用筛孔尺寸为 P 的筛子筛出产品， 计算 B o n d棒磨 可磨性即每转新生成的产品量 G g ／ r ； ③将筛上 物料放回球磨机， 并用测定的矿样补足 7 0 0 c m0 。 根 据上一循环的 G 值和按 1 0 0 ％循环负荷计 的预期 产品量确定转数并运转。重复进行上面步骤。 直到 最后 2 ～3个循环达到平衡为止； ④筛析平衡后的产 品， 求出 8 0 ％通过的粒度值 P 8 0 ／．t m 。取最后 2 ～3 个循环的 G 值 的平均值为最终 G印 值。棒磨功指 数 W k W h ／ t 由式 4 计算 4 p o 。 G 【 一 } 0 P 8 o 0 F s o | 北京矿冶研究总院历年来测定的 B o n d棒磨功 指数见表 1 。 表 1 北京矿冶研究总院历年测定的 B o n d 棒磨功指数 粒度 功指数 粒度 功指数 1 I u _ T 十 口 l “ J l 止u I 口 J 1 l 1 ． 仟由仲 目 mm k W h ／ t 目 mm k W ‘ h ／ t ⋯ 2 0 0． 9 0 9． 97 ⋯ 乌拉嘎 花岗岩 2 0 0 ． 9 0 1 3 ． 3 7 。 4 0 0 ． 4 5 1 1 ． 0 7 金矿 片岩 2 0 0 ． 9 0 7 ． 5 4 2 0 0 ． 9 0 1 6 ． 7 3 1 9 8 4 山东煤矸石 1 0 2 1 3 ． 1 1 1 9 8 3 海南铁矿 4 0 0 ． 4 5 1 6 ． 1 6 1 9 8 4 凌源 4 7 5厂石英砂岩 2 0 0 ． 9 1 6 ． 0 9 自磨产品 2 0 0 ． 9 0 1 6 ． 2 4 1 9 8 4 德兴铜矿 1 0 2 1 4 ． 6 9 2 0 0． 90 1 3． 1 7 ⋯ 一‘ ， r 1 0 2 1 1． 5 0 氧化矿4 0 0 ． 4 5 1 2 ． 4 6 。 1 4 1 4 3 0 1 0 ．83 6 0 0． 28 1 2． 4 7 ⋯， ．． ． 1 号样 1 0 2 1 5 ． 6 3 2 0 0 ． 9 0 8 ． 7 7 。 2号样 1 0 2 1 7 ．4 9 ⋯ 司家营 原生矿4 0 0 ． 4 5 9 ． 3 1 1 9 8 6 尖 山铁矿 1 0 2 铁矿 6 0 0 ． 2 8 9 ． 1 7 1 9 8 7 大峪石磷矿 1 0 2 1 0 2 1 0 ． 2 2 1 9 9 3 大厂锡矿 9 2号矿体 6 3 ． 2 2 0 0 ． 9 0 1 2 ． 2 8 1 9 9 7 大红山铁矿 自磨产品 1 0 2 4 0 0 ． 4 5 1 1 ． 7 3 2 0 0 4 晋北铝土矿 2 0 0 ． 9 0 6 0 0． 28 1 0． 1 2 2 ． 2 B o n d球磨功指数的测定 B o n d 球磨功指数的测定设备是 B o n d功指数球 磨机， 规格为 1 3 0 5 mm3 0 5 mm， 转速为 7 0 r ／ rain 。 内装 2 8 5个、 总质量 2 0 ． 1 2 5 k g的钢球。测定矿样 粒度为0 ～3 ． 3 5 mm 6目， 测定产品粒度 P1 i n 的确定方法是 根据生产要求的 8 0 ％通过的产品粒 度 P 取相应的最大产 品粒度。如果该粒度不在 标准筛孔尺寸上， 可取与之较接近的筛孔尺寸。如 果与标准筛孔尺寸差距较大， 则需选取与之最接近 的较粗的筛孔尺寸。 2 测定 步骤 为 ① 对测 定 矿样 进行 筛 析， 求 出 8 0 ％通过的粒度值 F 8 。 ,u m ； ②在功指数球磨机 中 加入 7 0 0 c m 0 矿样。 运转一定转数后将物料卸出。 用 筛孔尺寸为 P 的筛子筛出产品， 计算 B o n d球磨可 磨性即每转新生成的产品量 G b 。 g ／ r ； ③将筛上物 料放回球磨机， 并用测定矿样补足 7 0 0 c m3 ， 根据上 一 循环的 Gb 。 值和按 2 5 0 ％循环负荷计 的预期产品 量确定转数并运转。重复进行上面步骤， 直到最后 2 ～3个循环达到平衡为止 ； ④筛析平衡后的产品。 求出 8 0 ％通过的粒度值 P 8 。 ,u m 。取最后 2 ～3 个 有色设■2 0 0 5 3 维普资讯 综 述 循环的 Gb 值的平均值为最终 Gb 值。球磨功指数 W b k W h ／ t 由式 5 计算 W i b- ． 。 5 ． 2 3 P ． G 2 1一 J 在 B o n d粉磨功指数测定中， 如果矿样中达 到 产品粒度的物料含量超过 了预期产品量， 则第一个 测定循环的给料应先筛去细粒， 用测定矿样补足筛 去的部分， 然后进行第一个循环的测定。另外， 所有 筛子的筛孔必须为方孔。 北京矿冶研究总院历年来测定的 B o n d球磨功 指数见表 2 。 表 2 北京矿冶研究总院历年测定的B o n d 球磨功指数 。 粒度 功指数 粒度 功指数 巴 I u J 什 口 、 u I 口 J 自 、 目 mm k W 。 h ／ t 目 mm k W 。 h ／ t 1 0 0 1 47 1 0． 6 4 ⋯， ， 、 ． ．． 。 60 28 0 8． 7 4 ⋯． 2 0 0 7 4 1 3． 2 3 l y b 大 了 仟 2 00 7 6 1 0 1 4 。 口 I 哥 2 70 5 3 1 4 3 3 6 0 2 80 1 0． 3 2 3 25 4 3 1 5． 05 ⋯， ，『 、 ． I． 1 0 0 1 54 1 0． 4 9 ⋯． }★ 1 00 1 4 7 1 5． 93 l y b O 大 茯 2 0 0 76 1 1 1 6 。 目 一 l l 霸 2 00 7 4 1 6 8 6 3 2 5 4 3 1 3． 4 1 1 0 0 1 5 4 1 1． 1 6 ⋯ m 口k 1 0 0 1 5 4 9． 8 0 氧化矿 2 0 0 7 6 1 3 ． 3 0 。 A_ I甘 2 0 0 7 6 9 ．8 3 2 7 0 55 1 4． 6 6 1 00 1 5 4 8． 9 7 一 ] 1 0 0 1 5 4 8 ． 9 5 1 9 8 7 凡 口铅锌矿 1 5 0 1 0 0 1 0 ． 7 7 1 9 8 2 原生矿 2 0 0 7 6 1 1 ． 0 5 2 0 0 7 6 1 1 ． 1 1 2 7 0 55 1 4． 7 0 ⋯ J ． 原料 1 0 0 1 5 4 2 2 ． 1 6 1 0 0 1 5 4 9 ． 1 3 ” 混合矿 1 0 0 1 5 4 1 4 ．55 混合矿 2 0 0 7 6 1 1 ． 3 2 1 9 9 1 大峪 口磷矿 2 0 0 7 6 1 0 ． 0 4 27 0 5 5 1 3． 9 3 ⋯ A 1 00 1 5 4 1 2． 4 9 ⋯ 、 1 00 1 5 4 1 O． 65 l y y z l周 不 丘 _盘 2 0 0 7 6 1 3 ．81 。 日 x 2 0 0 7 6 1 4 ． 6 4 1 9 9 2 山西铝矿 1 5 0 1 0 0 1 2 ． 2 5 ． 1 0 0 1 5 4 1 0 ． 4 0 1 9 9 2 孝义铝矿混合样 1 5 0 1 0 0 1 6 ． 6 6 水 口山 2 0 0 7 6 1 2 ． 6 8 1 9 9 2 山西铝矿混合样 1 5 0 1 0 0 1 8 ． 4 0 ” 铅锌矿 2号样 2 0 0 7 6 1 4 ． 8 7 1 9 9 2 杨家坝铁矿 1 0 0 1 5 4 9 ． 7 7 3号样 2 0 0 7 6 1 2 ． 4 5 1 9 9 3 艾维尔沟石灰石 1 5 0 1 0 0 1 0 ． 7 6 1 0 0 1 5 4 1 4 ． 7 4 1 9 9 3 大厂锡矿 9 2号矿体 1 0 0 1 5 4 1 2 ． 8 7 1 9 8 3 海南铁矿 2 0 0 7 6 1 5 ． 4 1 1 9 9 5 金堆城钼矿 1 5 0 1 0 0 1 3 ． 8 0 自磨产品 2 0 0 7 6 1 4 ． 6 2 1 9 9 7 大红 山铁矿 自磨产品 1 0 0 1 5 4 1 2 ． 6 2 焙烧矿 2 0 0 7 6 1 0 ． 3 7 2 0 0 1 邢台磁铁矿精粉 3 2 5 4 5 1 9 ． 9 3 1 9 8 4 三 原 矿 2 0 0 7 6 1 1 ． 6 9 2 0 0 2 阿 舍 勒 铜 矿 2 0 0 7 4 1 0 ． 0 4 苡 最佳矿 2 0 0 7 6 9 ．4 7 ⋯ 会泽 硫化矿 1 0 0 1 5 4 7 ． 2 0 1 9 8 4 冀东水泥厂 生料 1 9 0 8 0 1 6 ． 2 9 铅锌矿 混合矿 1 0 0 1 5 4 7 ． 3 7 1 0 0 1 5 4 1 5 ． 6 9 2 0 0 2 越南生权铜矿 1 5 0 1 0 0 1 2 ． 0 6 乌拉嘎 2 0 0 7 6 1 5 ． 8 2 2 0 0 3 镍钴矿 2 0 0 7 4 1 2 ． 2 5 金矿 1 0 0 1 5 4 1 0 ． 6 1 2 0 0 3 广安石灰石 2 5 0 6 1 8 ． 2 9 ， 1 自 2 0 0 7 6 1 2 ． 2 6 2 0 0 3 长森石灰石 1 0 0 1 5 4 7 ． 6 9 ⋯． 凌源 4 7 5厂 1 0 0 1 5 4 1 3 ． 7 6 2 0 0 3 呷村银多金属矿 2 0 0 7 4 1 1 ． 4 5 1 o 石英砂岩 2 0 0 7 6 1 8 ． 0 8 ． ⋯ ， ． 1 5 0 1 0 0 2 1 ． 1 4 ⋯． ． I． 6 0 2 80 1 8． 1 6 u ” 日扎 阳 上 25 0 61 2 2 ．8 8 。 暇 l饿 2 0 0 7 6 1 9 ． 1 1 2 0 0 4 印度铝土矿 2 5 0 6 1 2 0 ． 0 7 4 0 4 5 0 1 1 ． 3 7 2 0 0 4 阳泉铝土矿 2 5 0 6 1 1 4 ． 4 6 1 9 8 5 水厂铁矿 1 0 0 1 5 4 1 3 ． 4 5 2 0 0 4 贵阳铝土矿 2 5 0 6 1 1 1 ． 8 6 2 0 0 7 6 1 5 ． 8 8 2 0 0 4 平果铝土矿 2 5 0 6 1 2 3 ． 1 1 ⋯ ， l 、 ．I ． ．口 6 0 28 0 9． 39 ． 3 25 4 3 2 8． 40 。。 大 茯 可仟 2 0 0 7 6 1 1． 1 6 ” ” 贝 偎 日 但 5 0 0 3 0 ．8 3 1． 79 有色设■2 0 0 5 3 未完待续 3 维普资讯