一種精確選擇棒磨機鋼棒直徑的方法與流程
2023-09-17 19:18:05 1
本發明涉及一種精確選擇棒磨機鋼棒直徑的方法，屬於選礦中的磨礦領域。
背景技術：
棒磨機作粗磨機處理特定粒度礦石時它的生產能力比同規格的球磨機生產能力高15～20％。棒磨機主要是利用鋼棒滾動時研磨和擠壓作用將礦石破碎。棒磨機運轉時，鋼棒在磨機內互相轉移位置，與礦物顆粒呈線性接觸，會優先破碎夾與棒間的粗顆粒，而使細顆粒從鋼棒的縫隙間通過，所以鋼棒具有選擇性破碎粗粒及選擇性保護細粒的作用，因而磨礦產品粒度均勻性較好，過粉碎現象少。
棒磨機中棒的介質力學尚不清楚，目前建立計算鋼棒直徑的運動方程式較難。國外計算鋼棒直徑有兩個經驗公式，奧列夫斯基公式dR＝(15-20)d0.5，邦德公式這兩個公式考慮的因素不多，計算出的誤差也很大。
專利申請CN 201010608513.2介紹了一種將鋼球直徑計算公式採用轉變思維的辦法，得出棒徑的半經驗公式為王彩霞、羅春梅等人的論文中也應用到了這個公式，且計算結果確實比國外兩個公式要準確一些，這種公式是把鋼棒的線接觸轉化為鋼球的點接觸考慮從而在球徑公式前面加了個係數0.48～0.5，但棒磨機的工作狀態與球磨機明顯不一樣，單純加個係數顯然並不符合實際情況。
目前還沒有一個真正從理論上推導出來的精確計算棒磨機鋼棒直徑公式。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種精確選擇棒磨機鋼棒直徑的方法，通過礦石的力學性質綜合參數，精確計算所需鋼棒直徑，再做鋼棒磨礦對比試驗驗證，為棒磨機鋼棒直徑的精確選擇提供一種可行的方法。
本發明的技術方案是：
一種精確選擇棒磨機鋼棒直徑的方法，具體步驟如下：
(1)礦石的力學性質綜合參數Kc的計算：
挑選長寬高均大於20cm的代表性礦石10～20塊，測定割線泊松比，按割線泊松比的平均值來計算整體礦石集合體的力學性質綜合參數Kc：
Kc＝4.55×割線泊松比的平均值；
(2)鋼棒直徑的確定：
測定棒磨機給礦95％過篩粒度值d，巖礦最大單軸抗壓強度σ壓，鋼棒在礦漿中的有效密度ρe，鋼棒有效長度l，鋼棒中間縮聚層直徑D0，磨機轉速率ψ，再將上面計算得到的Kc值代入鋼棒直徑計算公式，計算精確確定的鋼棒直徑Dr：
(3)鋼棒磨礦對比試驗驗證：
將計算確定的Dr直徑與其它大小的鋼棒在同等條件下進行磨礦對比試驗，以最佳磨礦效果來驗證Dr的精確性。
在粗碎前挑選長寬高均大於20cm的代表性礦石，礦石必須無裂紋，可做成標準試件。
所述礦石的力學性質綜合參數Kc，是根據礦石割線泊松比平均值來計算的。
所述在同等條件下進行磨礦對比試驗，以最佳磨礦效果來驗證Dr的精確性，其最佳磨礦效果的判別依據為棒磨機磨礦產品粒度組成特性，該特性依礦石種類及工藝要求而定。
本發明的原理是：
假設一堆礦石均為球體，其95％過篩最大礦塊直徑為d，礦塊的巖礦最大單軸抗壓強度σ壓，礦塊能承受的抗破壞能量E抗：
棒徑為Dr(cm)，長為l(cm)的鋼棒，重力加速度g，ρe為鋼棒在礦漿中的有效密度，鋼棒的有效質量me為：
已知鋼棒有效質量me，最外層鋼棒半徑R1，鋼棒的脫離角α，鋼棒到達落回點速度的徑向分速度為vn，則法向動能所以：
又因最外層鋼棒直徑D＝2R1，故上式為：
在已知最內層鋼棒半徑R2，最內層鋼棒半徑與最外層鋼棒半徑的比例係數k，由於「中間縮聚層」半徑「中間縮聚層」直徑D0＝2R0，則鋼棒的衝擊動能En為：
當棒的打擊能大於礦塊的抗破碎能時即發生破碎：
即：所求鋼棒直徑
化簡為：
ψ為磨機轉速率，cosα＝ψ2則sinα＝1-ψ4，sin2αcosα＝ψ2-ψ6，上式化簡得：
上式為拋落式求出的值，鋼棒運動主要以瀉落式為主，拋落式為輔，則整體數值需放大70％，再乘上力學性質綜合參數Kc：
本發明的有益效果是：
1、所有以前的經驗公式或者僅考慮礦石的抗壓強度，或者僅考慮邦德功指數，但這兩個參數並不能代表礦石磨碎的難易程度，比如有的礦石(煤、滑石等)邦德功指數很大，但卻很容易磨碎；有的礦石(金、銀等)抗壓強度很小，但由於韌性很大，仍然很難磨碎。本方法不僅考慮了礦石力學性質的抗壓強度，而且考慮了其韌性的影響，把韌性中的脆性、彈性、延展性、柔性、撓性的所有因素綜合起來作為一個力學性質綜合參數來衡量，普適性及針對性更強；
2、棒磨機鋼棒與礦塊的破碎需考慮的因素多達十幾個，國內外其他的經驗公式考慮因素太少，沒有針對性。本方法是從能量的角度按鋼棒的運動規律，考慮因素眾多，再結合力學性質綜合係數，理論上推導出來的公式，計算結果再進行磨礦對比試驗，以最佳效果來驗證通過計算所選擇的鋼棒直徑的精確性，針對性強。
附圖說明
圖1是本發明精確選擇棒磨機鋼棒直徑方法的流程圖。
具體實施方式
實施例1
一種精確選擇棒磨機鋼棒直徑的方法，如圖1所示，具體步驟如下：
處理的礦石為中鋁河南鄭州氧化鋁廠氧化鋁礦，棒磨機規格為3.6×5.0米。
(1)礦石的力學性質綜合參數的測定：
在粗碎前挑選長寬高均大於20cm的代表性礦石15塊，製成標準試件後在材料實驗機上測定各塊礦石的割線泊松比，分別為：0.250、0.305、0.265、0.311、0.303、0.266、0.321、0.241、0.202、0.262、0.322、0.243、0.232、0.246、0.288。按平均割線泊松比值0.27選計算礦石的力學性質綜合參數Kc為1.23。
(2)鋼棒直徑的確定：
測定棒磨機給礦95％過篩粒度值d為3.75cm，巖礦最大單軸抗壓強度σ壓為1300kg/cm2，鋼棒在礦漿中的有效密度ρe為5.82g/cm3，鋼棒有效長度l為495cm，鋼棒中間縮聚層直徑D0為247cm，磨機轉速率ψ為65％，將所測值代入鋼棒直徑計算公式，計算鋼棒直徑Dr：得Dr＝7.94cm，為更好的與鋼棒廠鋼棒規格一致，取Φ80mm鋼棒作為最終確定的鋼棒直徑。
(3)鋼棒磨礦對比試驗驗證：
將計算確定的Φ80mm直徑與其它大小的鋼棒(Φ100mm、Φ90mm、Φ85mm、Φ75mm、Φ60mm，其中Φ100mm鋼棒為現廠採用的直徑)在同等條件下進行磨礦對比試驗，以最佳磨礦效果來驗證其精確性。對比試驗結果見表1。
表1棒徑磨礦對比試驗結果
對比試驗結果說明：(1)隨著鋼棒尺寸的逐漸降低，磨碎-0.9mm粗顆粒的能力也逐漸增大，可見現廠Φ100mm鋼棒尺寸過大，但棒徑減小到Φ60mm就會出現亂棒現象，說明棒徑太細則破碎力不足；(2)-0.074mm顆粒隨棒徑的減小開始逐漸增大，到Φ80mm棒徑時最大，再減小棒徑，產率反而會降低，說明棒徑Φ80mm較為合適，比現廠100mm棒徑提高了6.51％；(3)Φ80mm鋼棒磨粗粒的能力-0.9mm顆粒產率為93.22％，比現廠Φ100mm的89.22％提高4.48％，Φ80mm棒磨機磨碎粗粒的生產能力q–0.9mm為0.814t/(m3·h)比Φ100mm鋼棒q–0.9mm的0.777t/(m3·h)提高4.76％。
綜上，確定該規格棒磨機在該廠最適合的鋼棒直徑為Φ80mm。
上面結合附圖對本發明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。