基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨机钢球尺寸的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，属于选矿中的磨矿技术领域；本发明专利技术测定了矿石的最大单轴抗压强度σ

【技术实现步骤摘要】
基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨机钢球尺寸的方法


[0001]本专利技术涉及选矿
，具体涉及一种基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨机钢球尺寸的方法。

技术介绍

[0002]半自磨磨矿是一个极其复杂的过程，与球磨机不同，半自磨给矿粒度P
80
往往在100mm以上有的甚至高达150mm，在半自磨磨矿的过程中，通常认为矿石以自身的冲击碰撞为主，大余100mm的矿块可作为自磨介质，而钢球的主要作用是消除或减弱磨机内部的临界粒子的积累。
[0003]半自磨机在磨机生产的过程中会产生一些难磨粒子或临界粒子(俗称顽石)，通常任务
‑
80+25mm粒级的矿石为难磨粒子，因为尺寸和形状的影响，该粒级的矿石不具备磨矿介质的作用，同时需要较大的冲击力才能破碎，容易在磨矿循环过程中不断累积而占用磨机的有效容积，致使半自磨的效能不断下降。
[0004]磨矿介质既是矿石破碎的实施体，又是矿石破碎所需能量的传递体，其运动规律决定了钢球在磨机内冲击矿石的能量大小。钢球尺寸偏大时，给矿中+100mm粒级的自磨矿块被消耗的速度过快，磨矿过渡依赖钢球必然导致钢耗过高，在相同充填率下钢球的个数必然减小，球荷的总表面积小，矿粒磨碎的机会减少，排矿产物粒度较粗。钢球尺寸偏小时，虽然球荷对矿块的打击次数变多，但由于钢球携带的能量较小，满足不了矿块被破碎的标准，任然不能有效地磨碎矿块。需将钢球在磨机内对矿石的冲击动能与矿石破碎所需要能量相匹配计得一个适合特定性质矿石的钢球尺寸，该适宜的钢球尺寸既可以提高磨矿产品质量也可以减少能量损耗进而实现提质降耗的目的。
[0005]目前国内外半自磨钢球计算的公式主要有Azzaroni公式和1958年的邦德公式，这两个公式都是以选矿厂生产经验为依据而推导的，在欧美地区广泛使用，但这两个公式在我国厂矿中应用却不方便。一方面是均采用了矿石的实验室功指数，而不是生产回路的功指数，对于任一给定回路，两者之间的差异往往是很明显的，而国内选厂普遍使用普氏硬度系数；另一方面他们的给矿粒度用的是80％过筛粒度，而我国长期使用的是95％的过筛粒度。针对国内半自磨机钢球尺寸一直没有准确的推导公式，往往依靠生产经验配球，介质的选择往往直接关乎着选矿厂的正常生产和经济效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，解决传统的选矿方法在实际生产过程中不适用的问题。
[0007]为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，其特征在于：根据半自磨机内径，磨机转速率，从原矿矿石性质和矿块颗粒出发，通过矿块抵抗破碎能力的角度出发推导出适宜的半自磨机钢球尺寸，包括以下步骤：
[0009]1)确定钢球运动速度；
[0010]2)测定矿石性质；
[0011]3)选定磨矿条件；
[0012]4)确定综合修正系数；
[0013]5)确定矿块抵抗破碎的能量；
[0014]6)钢球尺寸计算。
[0015]进一步的，步骤2)中，测定矿石性质包括矿石单轴抗压强度σ
压
，矿石单轴抗压强度σ
压
通过岩矿力学性质测定。
[0016]进一步的，步骤3)中，选定磨矿条件包括半自磨机内径R和磨机转速率ψ。
[0017]进一步的，在步骤)中，选定磨矿条件的时候，确定钢球密度ρ和被破碎矿石直径d。
[0018]进一步的，步骤1)中，根据戴维斯钢球运动理论钢球在磨机内主要以抛落且钢球的径向分速度用于冲击矿石做功，设在矿浆中的有效密度为ρ
e
密的钢球在磨机内运动，其径向分速度v
n
为冲击矿石的分速度为：v
n
，则：钢球落下高度H的绝对值为：
[0019][0020]由运动速度推出：
[0021]y
B
＝
‑
4R sin2αcosα；
[0022][0023]H＝4.5R sin2αcosα；；
[0024]钢球被抛出后，X轴方向做自由落体运动，到达回落点B的垂直速度Vy为：
[0025][0026]而
[0027]v2＝gR cosα；
[0028]v
y
＝3v sinα；
[0029]钢球被抛出后，Y轴方向的水平速度Vx为：
[0030]v
x
＝v cosα；
[0031]故合速度为：
[0032]v
p2
＝v
x2
+v
y2
＝v
2 cos2α+9v
2 sin2α；
[0033][0034]将Vp的水平分速度Vx和垂直分速度Vy投向径向分速度Vn的方向上有：
[0035][0036]将此式展开及化简后，整理得：
[0037]v
n
＝8v sin3αcosα。
[0038]进一步的，步骤3)中，选定磨矿条件时，磨机线速度v与钢球脱离角α有如下关系：
[0039][0040]因G＝mg且球磨机转速率与钢球脱离角α存在关系整理上式可知钢球冲击矿石动量为：
[0041][0042]进一步的，步骤5)中，在半自磨磨矿的过程中，钢球对矿块主要以冲击粉碎为主，磨剥为辅，因此用矿块的抗冲击能力来表示它们的抗破坏性能，矿块的抗冲击强度是单轴抗
[0043]压强度的十分之一，即：
[0044][0045]设矿块均为直径为d的球形状，其截面面积为：
[0046][0047]则矿块具有抗冲击破坏力F
抗
为：
[0048][0049]根据P.A.罗金提出的粉碎假说，粉碎直径为d的矿块所需要的破碎功，在数值上相当于矿块的抗冲击破坏力作用在钢球直径d的距离上，矿块才能被分离开来，矿块破碎功的表达式为：
[0050][0051]步骤6)中，当钢球所携带的动量大余矿块抗破碎能量时，矿块发生破碎行为，即：
[0052][0053]钢球的质量为：
[0054][0055]针对特定粒径的矿块，结合段氏球径半理论公式中综合修正系数K
c
,半自磨最佳钢球尺寸
[0056]为：
[0057][0058]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0059]本专利技术将钢球运动能量与矿石抵抗破碎变形能力相匹配来计算半自磨机最佳钢球直径；本方法充分考虑了钢球在磨机内的运动影响因素包括磨机转速率、磨机半径、顽石粒径大小、综合修正系数等因素再结合原矿矿石力学性质，通过该方法计算出的钢球尺寸
可以有效缓解半自磨机的顽石积累，提高磨矿系统的能量利用率和磨矿效能，为后续选别作业提供有利的条件；本专利技术较国外普遍使用的Azzaroni公式和邦德公式有着更贴近于国内行业生产的使用价值。
附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，其特征在于：根据半自磨机内径，磨机转速率，从原矿矿石性质和矿块颗粒出发，通过矿块抵抗破碎能力的角度出发推导出适宜的半自磨机钢球尺寸；包括以下步骤：1)确定钢球运动速度；2)测定矿石性质；3)选定磨矿条件；4)确定综合修正系数；5)确定矿块抵抗破碎的能量；6)钢球尺寸计算。2.根据权利要求1所述的基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，其特征在于：步骤2)中，测定矿石性质包括矿石单轴抗压强度σ
压
，矿石单轴抗压强度σ
压
通过岩矿力学性质测定。3.根据权利要求1所述的基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，其特征在于：步骤3)中，选定磨矿条件包括半自磨机内径R和磨机转速率ψ。4.根据权利要求1所述的基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，其特征在于：在步骤3)中，选定磨矿条件的时候，确定钢球密度ρ和被破碎矿石直径d。5.根据权利要求1所述的基于钢球与矿石碰撞能量确定半自磨钢球尺寸的方法，其特征在于：步骤1)中，根据戴维斯钢球运动理论钢球在磨机内主要以抛落且钢球的径向分速度用于冲击矿石做功，设在矿浆中的有效密度为ρ
e
密的钢球在磨机内运动，其径向分速度v
n
为冲击矿石的分速度为：v
n
，则：钢球落下高度H的绝对值为：由运动速度推出：y
B
＝
‑
4Rsin2αcosα；H＝4.5Rsin2αcosα；钢球被抛出后，X轴方向做自由落体运动，到达回落点B的垂直速度Vy为：而v2＝gR cosα；v
y

【专利技术属性】
技术研发人员：骆忠，肖庆飞，方雨，李永祥，陈天乐，李娜，周强，李海斌，朱有军，张红星，
申请(专利权)人：昆明理工大学云南铜业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：