研究球磨機工作原理的現(xiàn)實意義

由于球磨機在磨礦過程中的參變數(shù)眾多，給設備的理論研究工作造成一定的困擾。長期以來，選礦及粉碎工作者們對磨機磨礦介質(zhì)方面進行了大量研究，也獲得了較為顯著的成績；但對球磨介質(zhì)而言，僅能對球介質(zhì)作拋落運動的特殊狀態(tài)進行定量的數(shù)學描述，對球介質(zhì)的瀉落運動狀態(tài)只能進行定性的描述。即使是出現(xiàn)更早的棒磨機，也只能對棒介質(zhì)的運動作定性描述。自磨機雖然已有幾十年的發(fā)展歷史，但對于該設備的工作原理仍存在不小的爭論，有的認為以沖擊為主，有的認為以磨剝?yōu)橹?。因此，即使是出現(xiàn)上百年而且研究比較多的球磨機，其工作理論也仍然是研究得很不透徹，甚至連球的尺寸確定這樣基本的問題在這以前也只得借助經(jīng)驗及經(jīng)驗公式來解決。球磨介質(zhì)工作理論的這種現(xiàn)狀，為選礦及粉碎工作者提出了任重而道遠的研究任務。

縱觀近期對球磨介質(zhì)進行的工作理論研究，主要是集中在研究磨機內(nèi)鋼球怍拋落運動的情況。這一方面的研究始于20世紀30年代，其研究的方法是在具有玻璃端蓋的實驗室磨機中用快速攝影照相攝下磨機內(nèi)鋼球的運動軌跡，確定了鋼球作拋落運動時，軌跡由圓及拋物線組成，然后用數(shù)學分析方法建立鋼球的圓運動及拋物運動基本方程式，并用此組方程式求解在鋼球運動軌跡上各特殊點的幾何位置，進而能從數(shù)學上定量地描述鋼球運動的軌跡。按照他們的研究成果，只要知道磨機規(guī)格、轉(zhuǎn)速及裝球率，就可以求解鋼球運動的各種問題包括臨界轉(zhuǎn)速率、由瀉落運動進入拋落運動的界限、鋼球運動的動能、最大的落下高度、適宜的裝球率、鋼球能態(tài)的調(diào)節(jié)，直至計算磨機需用的功率等等。應該說，E. W戴維斯等人的鋼球運動理論是嚴密的及完整的，而且迄今為止也還沒有更完善的理論可代替它們。當然也應該看到，這個傳統(tǒng)的理論也有它們的缺陷，因為它們是在假設磨機內(nèi)只裝鋼球且鋼球無滑動及相互間沒有作用的前提下推導出來的，其假設前提與實際有出入。但是，實驗及生產(chǎn)實踐表明，當磨機內(nèi)存在水及礦砂并且球荷充填率達到40%-50%時鋼球基本無滑動，與理論推導假設的前提條件相符，而且工業(yè)生產(chǎn)中球荷的充填率多在40%-50%，恰好符合上述理論的要求。因此，這個傳統(tǒng)理論還是有適用價值的。如果磨機內(nèi)的球荷充填率低于40%，鋼球出現(xiàn)嚴重的滑動現(xiàn)象，已超出該理論推導時的假設前提條件，自然不能用該理論來解決問題。如后來出現(xiàn)的高轉(zhuǎn)速及超臨界磨礦，因高轉(zhuǎn)速及超臨界下的球荷充填率已減至40%-20%，鋼球存在嚴重滑動現(xiàn)象，球荷之間受球與襯板之間存在劇烈的相對滑動，這是使用該理論時應注意的地方。

正因為戴維斯等人的傳統(tǒng)理論有一定缺陷，所以多年來有諸多研究者企圖修正它，使它更完善。如：有的考慮了鋼球的滑動而對球的上升高度進行修正，有的認為磨機內(nèi)的球荷運動狀態(tài)不只是拋落及瀉落兩種，而應該還有介于兩者之間的混臺式，并認為這三種運動狀態(tài)隨磨礦條件的變化而彼此互相轉(zhuǎn)化，甚至進一步提出與戴維斯等人理論不同的見解，認為磨機內(nèi)介質(zhì)和物料存在一個“微微移動的內(nèi)核”，下落的運動軌跡不是拋物線．是條復雜曲線，最后還出介質(zhì)和礦石的運動軌跡方程式等等

但是，這些修正工作量大并且無實質(zhì)性的突破，對于球磨機的實際應用的效果也不大。實際上，現(xiàn)有的研究已證實，磨機為鋼球的運動狀態(tài)主要由磨機的轉(zhuǎn)速率及球荷充填率來決定，同時它又受襯板形狀、礦料性質(zhì)、磨礦濃度、磨礦介質(zhì)狀態(tài)等等因素影響。R . F麥基弗(Mclvor)對鋼球的運動作了研究，認為球荷運動軌跡與磨機直徑無關，故在考慮磨機內(nèi)鋼球的運動狀態(tài)時可以不管磨機規(guī)格的大小。因此，鋼球的運動狀態(tài)是個多變量的函數(shù)，而且是個連續(xù)狀態(tài)，不是一二種或三四種狀態(tài)所能總結得了的。而重要的問題是，如何根據(jù)磨礦的性質(zhì)及目的來選擇鋼球的運動狀態(tài)。以及如何調(diào)節(jié)各個影響因素而實現(xiàn)需要的運動狀態(tài)，研究后面這兩個問題比花費不少功夫去修正前面的理論更有意義。

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