一种高效节能新型多面体磨矿介质确定方法

技术领域

本发明涉及一种高效节能新型多面体磨矿介质确定方法，具体来说是提供一种适用于磨机的新型磨矿介质以及其形状、尺寸的确定，属选矿中的磨矿领域。

背景技术

矿石是重要的战略资源，我国矿石的需求量位居世界前列，我国的各行各业的发展都离不开矿石。每种矿石都具有它独有的性质，若矿石在磨矿阶段没有得到充分的解离，这对矿石后续的选别工艺是极其不利的。矿石若没有得到充分解离，或者其发生过粉碎的现象，都会造成了矿石资源的浪费。

磨矿是在机械设备中，借助于磨矿介质(钢球、钢棒、钢段)和矿石本身的冲击和磨剥作用，使矿石的粒度进一步变小，直至研磨成粉末的作业。目的是使组成矿石的有用矿物与脉石矿物达到最大限度的解离，以提供在粒度上符合下一选矿工序要求的物料。

磨矿作业是实现矿物高效选择性分离的核心单元，而磨矿介质是影响磨机能耗、钢耗与磨矿产品粒度特性最重要的因素。当前的理论、试验、数值模拟研究以及选矿厂的工业应用主要以球形、棒形与短柱形为主，缺少对新型多面体磨矿介质的设计与研究。

在选矿行业中，磨矿介质的形状、尺寸、材质及充填率直接影响到磨矿效率、金属回收率及金属材料的消耗。因此，关于磨矿介质的形状、尺寸、材质的研究一直是本领域研究的重点。

目前磨机中使用最常见的磨矿介质主要有钢球、钢棒等。钢球是典型的点接触磨矿介质，在接触点上的破碎力过大且破碎力精确性差，所以球形磨矿介质选择性解离差，过粉碎现象严重。钢棒作为磨矿介质，具有选择性破碎粗粒以及选择性保护细粒的作用，从而使产品粒度均匀，但其缺点也是明显的，其在生产过程中不能随时添棒，必须在停机时才能补加介质，劳动强度大，而且由于自身的磨损，容易出现乱棒、绞棒现象，影响正常生产，对生产设备造成很大的破坏作用。

对于硬而脆的矿物，线接触总是比点接触的磨矿介质选择性磨矿效果更好，据此推测针对硬而脆的矿料，与待磨矿石的接触面积越大，选择性磨矿效果应该越好。

目前球形介质应用最为广泛，但球形介质在破碎时呈现点接触，在接触点作用力往往过大，容易造成贯穿性破碎，故选择性解离差，磨不细与过粉碎严重。棒形、短柱形介质与球形介质相比，破碎时呈线接触，虽然可减轻过粉碎，但破碎力不如球形大，同样粒度的给矿磨不细较多。

发明内容

本发明的目的：提供一种高效节能新型多面体磨矿介质确定方法，该多面体磨矿介质解决了现阶段磨矿介质存在的破碎力与能量不匹配的问题，可大大提高磨矿效率，从而达到降本增效的目的。

本发明的技术方案：一种高效节能新型多面体磨矿介质确定方法，具体步骤如下：

(1)多面体磨矿介质形状的确定

所述多面体磨矿介质以正四面体的四个顶点为球心，正四面体的棱长为半径的四个球的交线与球面所构成的四面体，由4个球面、4个顶点与6条棱组成，且每个球面之间的夹角为120°。

(2)钢球直径的确定

从入磨皮带上横流截取具有代表性的矿样m吨，进行缩分筛析，获得矿样中粒度分布的信息，并将给矿中各个粒级根据段式球径半理论公式确定所对应的钢球直径D

式中：D

K

Ψ为磨机转速率；

σ

ρ

D

d为磨机给矿95％过筛粒度；

(3)多面体磨矿介质球面的半径确定

同等质量的情况下，多面体磨矿介质球面半径为：

D

(4)多面体磨矿介质配比的确定

通过对给矿中不同粒度所占的比例确定对应多面体磨矿介质的配比。

进一步的，所述多面体磨矿介质形状的确定具体实施步骤为：首先在Solidworks中绘制正四面体；接着以正四面体的四个顶点为球心，正四面体的棱长为半径作出四个球；最后通过布尔运算得到的四个球的交线与球面所构成的四面体。

进一步的，所述在入磨机皮带上横流截取具有代表性的矿样的重量m由入磨矿样的最大粒度决定，m＝Kd

进一步的，所述多面体磨矿介质材料为低/高铬合金、铸铁、陶瓷中的一种。

进一步的，所述多面体磨矿介质制造工艺为铸造、锻造、轧制中的一种。

本发明的有益效果在于：

1、本发明是一种新型多面体磨矿介质，其表面均为半径较大的球面，在传统磨矿介质(钢球)的基础上，增大了与待磨矿石接触时的接触面积，既可以非常有效地提高待磨矿石的破碎效率，并且同时减少待磨矿石过粉碎现象，更加高效节能。

2、同等体积情况下，本发明新型多面体磨矿介质的排列与球形介质的排列不同，其堆密度提高，这种更紧凑的排列方式，降低了磨矿介质所占磨机的体积，可大大提高磨机的处理能力。

3、本发明的新型多面体磨矿介质在磨机内具有良好的转动性能，可平滑的进行移动，进而在磨机运转过程中能使磨矿介质和待磨矿石保持良好的流动性。

4、本发明的多面体磨矿介质确定方法简单实用，无需进行大量繁琐的计算，却可以获得更好的磨矿效率。

附图说明

图1是本发明高效节能新型多面体磨矿介质确定方法的流程图；

图2是本发明多面体磨矿介质的三维结构示意图；

图3是本发明多面体磨矿介质的主视图；

图4是本发明多面体磨矿介质的左视图；

图5是本发明多面体磨矿介质的俯视图；

图6是实施例1中两种磨矿介质条件下磨矿产品粒度特性分析图；

图7是实施例2中两种磨矿介质条件下磨矿产品粒度特性分析图；

图8是实施例3中两种磨矿介质条件下磨矿产品粒度特性分析图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对一种高效节能新型多面体磨矿介质确定方法进行详细说明。

如图1所示，一种高效节能新型多面体磨矿介质确定方法，具体步骤如下：

(1)多面体磨矿介质形状的确定

所述多面体磨矿介质以正四面体的四个顶点为球心，正四面体的棱长为半径的四个球的交线与球面所构成的四面体，如图2-5所示，由4个球面、4个顶点与6条棱组成，且每个球面之间的夹角为120°。多面体磨矿介质形状是基于Solidworks三维建模软件确定，首先在Solidworks中绘制正四面体；接着以正四面体的四个顶点为球心，正四面体的棱长为半径作出四个球；最后通过布尔运算得到的四个球的交线与球面所构成的四面体。本多面体磨矿介质研磨面积较钢球增加了约10％，接触半径增加了29％，堆密度提高了10％。因此，磨机处理量提高，过粉碎程度降低，高效节能。

(2)钢球直径的确定

从入磨皮带上横流截取具有代表性的矿样m吨，m由入磨矿样的最大粒度决定，进行缩分筛析，获得矿样中粒度分布的信息，并将给矿中各个粒级根据段式球径半理论公式确定所对应的钢球直径D

式中：D

K

Ψ—磨机转速率；

σ

ρ

D

d—磨机给矿95％过筛粒度，cm；

(3)多面体磨矿介质球面的半径确定

同等质量的情况下，多面体磨矿介质球面半径为：

D

(4)多面体磨矿介质配比的确定

通过对给矿中不同粒度所占的比例确定对应多面体磨矿介质的配比。

具体的，所述在入磨机皮带上横流截取具有代表性的矿样的重量m由入磨矿样的最大粒度决定，一般为了保证试样代表性，所必需的最小质量m＝Kd

具体的，所述多面体磨矿介质材料为低/高铬合金、铸铁、陶瓷中的一种。

具体的，所述多面体磨矿介质制造工艺为铸造、锻造、轧制中的一种。

实施例1

本实施例中，K

根据最大入磨粒度为50mm，对应P

表1球磨机初装介质配比计算表(实施例1)

试验数据分析结果见图6，从图中可以看出，采用新型多面体介质后，+0.45mm过粗粒级产率减少了2.95％，-0.074+0.038mm中间易选级别的产率提高了3.94％，-0.038mm过粉碎的产率降低了1.15％，-0.074mm合格粒级的产率提高了5.79％，大大改善磨矿产品质量。

实施例2

本实施例中，K

根据最大入磨粒度为45mm，对应P

表2球磨机初装介质配比计算表(实施例2)

试验数据分析结果见图7，从图中可以看出，采用新型多面体介质后，+0.20mm过粗粒级产率减少了0.65％，-0.074+0.018mm中间易选级别的产率提高了4.25％，-0.010mm过粉碎的产率降低了8.5％，-0.074mm合格粒级的产率提高了4.21％，改善磨矿产品质量。

实施例3

本实施例中，K

根据最大入磨粒度为60mm，对应P

表3球磨机初装介质配比计算表(实施例3)

试验数据分析结果见图8，从图中可以看出，采用新型多面体介质后，+0.20mm过粗粒级产率减少了7.04％，-0.074+0.032mm中间易选级别的产率提高了4.79％，-0.032mm过粉碎的产率降低了3.19％，-0.074mm合格粒级的产率提高了7.98％，改善磨矿产品质量。

本发明的高效节能新型多面体介质研磨面积较钢球增加了约10％，接触半径增加了29％，堆密度提高了10％。因此，磨机处理量提高，过粉碎程度降低。

上面结合实例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。