一种基于磨矿动力学原理表征不同粒级的相对可磨度的方法

技术领域

本发明涉及一种基于磨矿动力学原理表征不同粒级的相对可磨度的方法，属于磨矿优化技术领域。

背景技术

磨矿作业被广泛应用于选矿、冶金、化工等行业，通过磨矿介质、矿浆、衬板之间的相互作用，可降低磨机中物料的粒度并提高有用组分的单体解离度。磨矿作用主要依靠介质运动完成，而适宜的磨矿介质配比，不仅能优化磨矿产品的粒度组成，提高浮选作业的精矿品位与回收率等指标，而且还可以提高磨机处理量，降低磨矿过程的钢耗与电耗，增加选厂的经济及社会效益。

磨矿是被磨物料粒度逐渐减小的过程，通过磨矿动力学可分析研究各粒级料的破碎速率及磨矿规律。基于磨矿动力学可建立相应的磨矿动力学方程，而方程式的参数值可反应整个磨矿过程的实际工作情况。

其中研究最为深入的是磨矿动力学参数m，m值可反映被磨磨料的(均匀性、强度)以及球荷粒度特性，且与时间的单位、对数种类皆无关。m值可在一定程度表征矿石的相对可磨度。

磨矿动力学在矿物加工领域应用十分广泛，可深入分析研究物料在磨矿过程中的粒级及能量变化具有重要作用，磨矿动力学可用来分析球磨机的给矿粒度、磨矿细度、磨机生产率、磨机实际运行过程等作出理论上的判断。

段希祥、侯英、吴明珠等应用磨矿动力学参数对磨矿速度、磨矿时间、磨矿操作进行了深入的研究，并得到了颗粒粒级在磨矿过程中变化规律。其中段希祥对磨矿动力学参数m值进行了较为深入的研究，指出m值可表征某段时间范围内粗级别物料减少的速度差的大小。何逵等人通过相关试验表明了物料性质是影响磨矿动力学最重要的因素，不同种类的物料所对应的磨矿参数具有相当大的差异。孙军锋等通过采用回归分析法研究每种衬板结构对应的磨矿动力学方程。但上述的研究仅仅解释了磨矿动力学现象，或仅仅停留在参数理论研究上，并未将磨矿动力学参数的应用到表征矿石相对可磨度的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种基于磨矿动力学原理表征不同粒级的相对可磨度的方法。本发明基于众多研究成果的基础上，提供了一种简化表征矿石相对可磨度的方法。本发明通过以下技术方案实现。

一种基于磨矿动力学原理表征不同粒级的相对可磨度的方法，其具体包括以下步骤：

(1)根据磨矿动力学，建立磨矿动力学方程

(2)进行磨矿动力学试验，具体为：

(2.1)对所取皮带给矿与螺旋分级机返砂分别进行充分晒干、混合，然后按照返砂比配矿，对配好的磨矿试样进行相应的粒度筛分，分别得到不同粒级的产品，作为磨矿动力学试验的原矿；

(2.2)将步骤(2.1)不同粒级的产品，进行不同球径与不同的磨矿时间下的磨矿试验，所有磨矿条件均相同，对每组试验产品进行粒度筛分，分别计算试验原矿筛上物料的产率为Q；

(2.3)根据步骤(1)的磨矿动力学方程

所述步骤(2)磨矿动力学试验中粒度筛分均使用符合国家标准套筛。

上述步骤(2.1)中的返砂比与现场相同。

上述公式各标号若没有解释含义，为本领域技术人员公知的含义。

本发明的有益效果是：

(1)无需取相应的力学性质样品与测试，与其他方法测可磨度相比，本方法的工作量较小，操作难度较低。

(2)依据磨矿动力学参数m，可间接反应不同粒级间的相对可磨度的大小，为磨矿过程中钢球配比提供参考。

(3)该方法与容积法、邦德功指数法、汤普孙比表面积法相比，适用性更强，尤其针对细粒级颗粒的相对可磨度的测定。

(4)本发明方法切实可行，通过本方法得到的不同粒级的矿石的相对可磨度，对磨矿过程具有重要的意义，为磨矿钢球配比提供相应的参数。

附图说明

图1是本发明流程示意图；

图2是本发明实施例1中+12mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图3是本发明实施例1中12～8mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图4是本发明实施例1中8～5mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图5是本发明实施例1中5～2mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图6是本发明实施例1中2～0.9mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图7是本发明实施例1中0.9～0.45mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图8是本发明实施例1中0.45～0.3mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图9是本发明实施例1中0.3～0.2mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

图10是本发明实施例1中0.2～0.15mm物料分别对应30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm钢球的lnln(Q

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，该基于磨矿动力学原理表征不同粒级的相对可磨度的方法，其具体包括以下步骤：

(1)根据磨矿动力学，建立磨矿动力学方程

(2)进行磨矿动力学试验，具体为：

(2.1)实验室试验在D×L 240×300mm的不连续湿式球磨机中进行磨矿动力学试验，每次磨矿试验球磨机装球26kg，充填率40％，磨矿浓度75％，给矿1.5kg，充填率和磨矿浓度均与选厂球磨机相当，矿样按照选厂球磨机给矿进行配矿(球磨机给矿由皮带矿与旋流器沉砂按一定的比例组成，而此比例称为返砂比，返砂比可由相应的返砂比公式求得)，每次磨矿试验上述条件均相同，磨矿介质所用的钢球尺寸分别为40mm、50mm、60mm、70mm、80mm，磨矿时间分别为4min、8min、12min、16min，给矿粒度分布，如表1所示。

表1筛上正累计/％

(2.2)将步骤(2.1)不同粒级的产品(+12mm、8mm～12mm、5mm～8mm、2mm～5mm、2mm～0.9mm、0.9mm～0.45mm、0.45mm～0.3mm、0.3mm～0.2mm、0.2mm～0.15mm粒级物料)，进行不同球径(钢球尺寸分别为40mm、50mm、60mm、70mm、80mm)与不同的磨矿时间(磨矿时间分别为4min、8min、12min、16min)下的磨矿试验，所有磨矿条件均相同，对每组试验产品进行粒度筛分，分别计算试验原矿筛上物料的产率为Q；

具体的试验结果表如表2至表6所示。

表2 40mm钢球介质磨矿产品筛上产品的产率Q/％

表3 50mm钢球介质磨矿产品筛上产品的产率Q/％

表4 60mm钢球介质磨矿产品筛上产品的产率Q/％

表5 70mm钢球介质磨矿产品筛上产品的产率Q/％

表6 80mm钢球介质磨矿产品筛上产品的产率Q/％

(2.3)根据步骤(1)的磨矿动力学方程

拟合图如图2至10所示，根据拟合图得到不同直线的斜率m，即得到不同粒级的相对可磨度，具体结果如表7所示。

表7磨矿动力学参数m值

经查相关文献可得，标准铜矿石的可磨度为8.7kW·h/t，实验室利用测得试验所用铜矿石的可磨度为8.25kW·h/t，相对可磨度为0.94。实验室利用邦德功球磨机测得各粒级可磨度，如表8所示.

表8各粒级可磨度

从表8中，可以得到，用磨矿动力学所测得相对可磨度，与试验最大误差低于9％，结果表明，本发明基于磨矿动力学原理表征在不同粒级的相对可磨度的方法是有效的。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。