钢球尺寸不同配比时的选择性磨碎作用

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钢球破碎的统计力学原理说明，对于粒度分布范围宽的矿粒群，使钢球的组成特性与矿粒的组成特性相适应时会有最好的磨矿效果。但是，实际生产过程中常常出现钢球组成特性与矿粒组成特性不相适应的情况，出现钢球的粒度组成过大称为过大球径磨矿制度；出现钢球的粒度组成过小时称为过小球径磨矿制度；而对于钢球粒度组成与矿粒组成相适应的磨矿则称为适宜球径磨矿制度。下面将讨论在这三种磨矿制度下的磨碎情况。

采用2～lmm的石英及2～lmm的磁铁矿各占50%的混合矿料进行磨碎，在磨碎前先用试验方法确定2～lmm石英及磁铁矿所需的最适宜球径（表117)。

表117的试验结果说明，对2～lmm石英及2～lmm磁铁矿而言最适宜的球径均是26mm,而它们的强度差异在这里只反映在产品中-200目产率的大小。

由于2～lmm的石英及磁铁矿最适宜的球径均为26mm,故采用100%的26mm的球组为单一最适宜球组；而100%35mm的球组为单一过大球组；100%20mm球组为单一过小球组，采用 26mm及20mm各占50%的混合球组为偏小配合的球组。四组钢球的重量相同，磨矿条件相同，仅只球径不同。对四组钢球分别进行磨碎试验，并将磨碎产品进行选别，求出混合产品及石英与磁铁矿单一产品的粒度特性，试验结果列于表118。

表118说明，在磨碎同一粒级的混合矿料时有如下情况：

(1)采用过大球径球组的磨矿制度时，由于打击次数少及研磨面积小，故磨碎速度慢，产品中-200目产率最小，但由于它有利于破碎粗粒，故产品中过粗的少，产品的加权平均粒度也小。又由于球的打击力及磨剥力过大，作用力精确性降低，使破碎的选择性降低，软矿物与硬矿物两种产品中的-200目产率差最小，且两种矿物粒子的加权平均粒度差也最小。

(2)采用偏小球径混合球组及单一过小球径球组进行磨碎时，一方面由于打击力及磨剥力不足而使产品的粒度过粗，即磨不细现象严重，另一方面由于打击次数增多及磨剥面积增大而使较易磨碎的软矿物粒子大量磨碎，所以产品中软矿物粒子的-200 目产率最大。由于破碎力小而使硬矿物粒子磨不细增多及使软矿物粒子的一200目产率增加，从而造成软硬两种矿物之间的-200目产率差及加权平均粒度差达到最大值。

(3)采用适宜的球径球组磨碎,这时-200目产率差及加权平均粹度差界于过大球组与过小球组之间。

(4)采用过大球制度有利于磨细硬矿物，而采用过小球制度则有利于加大软硬矿物之间的产率差及粒度差。

(5)本组试验的结果与破碎统计力学原理的分析结论一 致，说明破碎的统计力学原理能解释实际磨碎现象。

采用2～lmm石英50%及1～0.5mm磁铁矿50%的混合矿料进行磨碎，在磨碎前先按试验方法确定1～0.5mm磁铁矿所需要的最适宜球径，试验结果列于表119。

可见，1～0.5mm磁铁矿最适宜的球径为20mm，而2～1mm石英如前所述为26mm。

根据此不同粒度矿物混合物的粒度组成情况(即50%2～1mm石英及50%1～0.5mm磁铁矿的混合物)，最适宜球径的配比应该是26mm及20mm钢球各占50%; 26mm球为100%时则为过大球组；20mm球占100%时则为过小球组。三组球的球荷重量及磨矿条件均相同，三组球的磨碎结果列于表120。

表120说明，在磨碎不同粒度的混合矿料时有如下情况：

(1 )采用过大球径球组有利于破碎粗矿粒，故产品的加权平均粒度最小，但打击次数少及磨剥面积少，故-200目产率也 最少。这一点与磨碎相同粒度混合料时的情形相同。

(2)过小球径球组因打击力不足使磨不碎严重，故加权平均粒度最粗。但产品中的-200目产率也最多，这主要是易磨碎的磁铁矿磨细所产生的，石英的硬度大，各组球径下石英的-200目产率几乎没有什么变化。过小球组也仍然使软硬矿物粒子的-200目产率差最大及加权平均粒度差最大，即也有强的选择性磨碎作用。

(3)过大球组由于破碎力过大，选择性磨碎作用差，故软硬两种矿物粒子的-200目产率差小，加权平均粒度差也小。但也应看到，这种球组破碎粗粒的选择性又较强，同时，它能缩小两种矿物粒子的粒度差，这也可以说成是一种选择性，在选择性磨矿中有时也有要求减少两种矿物粒度差的情况。

(4)在多种软硬不同的矿物混合矿料磨碎中，若要破碎硬矿物及保护软矿物时宜采用过大球制度磨矿；若要磨细软矿物及保护硬矿物时则宜采用过小球制度。

(5)粒度不同的矿物混合物在不同球径配比时的磨碎规律与粒度相同的矿物混合物的磨碎规律相同，也符合破碎统计力学解释的破碎现象。

为了考查混合矿料在不同球径制度下的磨碎规律在更细级别中的反应，接着用更细级别的混合矿料进行了磨碎考查，混合矿料为1～0.5mm的石英及0.5～0.3mm的磁铁矿各占50%。

按照前面的试验研究方法，在磨碎混合矿料前，先用单级别纯矿物进行试验，确定1～0.5mm石英最适宜的球径为20mm, 0.5～0.3mm磁铁矿最适宜的球径为16mm。因此，对此混合矿料而言,最适宜的球径配比为20mm球及16mm球各占50%;100%20tnm球即为过大球组；100%的16mm球组即为过小球组。三组球的磨矿条件相同，磨碎试验的结果列于表121所示。

表121的磨砟结装说明，粗粒级混合矿物在不同球径下的选择性磨碎规律在更细级别的混合矿物磨碎中依然存在，但是，无论加权平均粒度差或-200目的产率差均趋于缩小， 这是由于粒级更细时各种矿物机械强度差缩小之故。可见，粗级别时选择性磨碎作用更强。

以上的试验研究结果说明：

(1)钢球对矿粒的破碎现象遵循破碎统计力学原理，可以用破碎统计力学原理分析不同球径配比下的磨碎现象及磨碎结果，以及进一步分析磨矿产品特性及选择性磨碎规律。

(2)矿物的机械性质一般地说是不可以改变的（有的方法虽可以改变，但过程复杂及不经济；故一般认为矿物机械强度不可以改变），但改变磨矿条件可以改变矿物的选择性磨碎现象，其中重要的途径就是改变钢球的尺寸及配比。钢球的尺寸大小决定破碎力的精确程度，钢球尺寸的不同配比又决定着钢球对矿粒 破碎概率的分布。因此，调整磨机内的钢球尺寸及比例就可以调节矿物的破碎作用及选择性磨碎作用。

(3)用破碎统计力学原理来解释球磨机中的破碎现象目前还是一种尝试，由于影响磨矿的因棄错综复杂，目前还很难提出准确的定量数学模型，本文提出的破碎统计力学原理还只能定性地说明破碎过程的一些现象。尽管如此，本文的研究还是说明了按统计力学原理组配的钢球组可以控制选择性磨碎作用，具体的控制原则是：采用过大球制度进行磨矿可以减小磨矿产品中的最大粒度及加权平均粒度，可以加速硬矿物及粗矿粒的磨碎速度，但这种装球制庋装球的个数少，球的打击次数少，研磨面积也小，因而磨机生产率低，并且软硬矿物粒子之间的粒度差小，-200目产率差缩小，选择性磨碎作用减弱；采用过小球制度进行磨矿可使产品的最大粒度及加权平均粒度加粗，可以使易磨碎矿物磨碎速度加快,可以使软硬矿物粒子之间的粒度差及-200目产率差加大，具有强的选择性磨碎作用。或者说，要破碎硬矿物及保护软矿物时采用过大球制度工作；要加快破碎软的及保护硬的矿物则采用过小球制度。