研究球磨機(jī)工作原理的現(xiàn)實(shí)意義

由于球磨機(jī)在磨礦過程中的參變數(shù)眾多，給設(shè)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(jī)磨礦介質(zhì)方面進(jìn)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(yùn)動的特殊狀態(tài)進(jìn)行定量的數(shù)學(xué)描述，對球介質(zhì)的瀉落運(yùn)動狀態(tài)只能進(jìn)行定性的描述。即使是出現(xiàn)更早的棒磨機(jī)，也只能對棒介質(zhì)的運(yùn)動作定性描述。自磨機(jī)雖然已有幾十年的發(fā)展歷史，但對于該設(shè)備的工作原理仍存在不小的爭論，有的認(rèn)為以沖擊為主，有的認(rèn)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(jī)，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(yàn)及經(jīng)驗(yàn)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(yuǎn)的研究任務(wù)。

縱觀近期對球磨介質(zhì)進(jìn)行的工作理論研究，主要是集中在研究磨機(jī)內(nèi)鋼球怍拋落運(yùn)動的情況。這一方面的研究始于20世紀(jì)30年代，其研究的方法是在具有玻璃端蓋的實(shí)驗(yàn)室磨機(jī)中用快速攝影照相攝下磨機(jī)內(nèi)鋼球的運(yùn)動軌跡，確定了鋼球作拋落運(yùn)動時，軌跡由圓及拋物線組成，然后用數(shù)學(xué)分析方法建立鋼球的圓運(yùn)動及拋物運(yùn)動基本方程式，并用此組方程式求解在鋼球運(yùn)動軌跡上各特殊點(diǎn)的幾何位置，進(jìn)而能從數(shù)學(xué)上定量地描述鋼球運(yùn)動的軌跡。按照他們的研究成果，只要知道磨機(jī)規(guī)格、轉(zhuǎn)速及裝球率，就可以求解鋼球運(yùn)動的各種問題包括臨界轉(zhuǎn)速率、由瀉落運(yùn)動進(jìn)入拋落運(yùn)動的界限、鋼球運(yùn)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(jì)算磨機(jī)需用的功率等等。應(yīng)該說，E. W戴維斯等人的鋼球運(yùn)動理論是嚴(yán)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(dāng)然也應(yīng)該看到，這個傳統(tǒng)的理論也有它們的缺陷，因?yàn)樗鼈兪窃诩僭O(shè)磨機(jī)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(dǎo)出來的，其假設(shè)前提與實(shí)際有出入。但是，實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)磨機(jī)內(nèi)存在水及礦砂并且球荷充填率達(dá)到40%-50%時鋼球基本無滑動，與理論推導(dǎo)假設(shè)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(jià)值的。如果磨機(jī)內(nèi)的球荷充填率低于40%，鋼球出現(xiàn)嚴(yán)重的滑動現(xiàn)象，已超出該理論推導(dǎo)時的假設(shè)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(yán)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(yīng)注意的地方。

正因?yàn)榇骶S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(jìn)行修正，有的認(rèn)為磨機(jī)內(nèi)的球荷運(yùn)動狀態(tài)不只是拋落及瀉落兩種，而應(yīng)該還有介于兩者之間的混臺式，并認(rèn)為這三種運(yùn)動狀態(tài)隨磨礦條件的變化而彼此互相轉(zhuǎn)化，甚至進(jìn)一步提出與戴維斯等人理論不同的見解，認(rèn)為磨機(jī)內(nèi)介質(zhì)和物料存在一個“微微移動的內(nèi)核”，下落的運(yùn)動軌跡不是拋物線．是條復(fù)雜曲線，最后還出介質(zhì)和礦石的運(yùn)動軌跡方程式等等

但是，這些修正工作量大并且無實(shí)質(zhì)性的突破，對于球磨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用的效果也不大。實(shí)際上，現(xiàn)有的研究已證實(shí)，磨機(jī)為鋼球的運(yùn)動狀態(tài)主要由磨機(jī)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(yùn)動作了研究，認(rèn)為球荷運(yùn)動軌跡與磨機(jī)直徑無關(guān)，故在考慮磨機(jī)內(nèi)鋼球的運(yùn)動狀態(tài)時可以不管磨機(jī)規(guī)格的大小。因此，鋼球的運(yùn)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(jié)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(yùn)動狀態(tài)。以及如何調(diào)節(jié)各個影響因素而實(shí)現(xiàn)需要的運(yùn)動狀態(tài)，研究后面這兩個問題比花費(fèi)不少功夫去修正前面的理論更有意義。

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