一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法，属于选矿中的磨矿技术领域。本发明专利技术通过点载荷试验测量半自磨机各个粒级顽石的抗拉强度，建立断裂概率与抗拉强度的关系，选取断裂概率为95％时的抗拉强度为极限抗拉强度，带入经本方法优化后适宜半自磨机的球径半理论公式，以此计算半自磨机磨碎不同粒级顽石所需的精确球径及最佳钢球级配。该方法简单易行，工作强度小，计算结果精确。计算结果精确。计算结果精确。

【技术实现步骤摘要】
一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法


[0001]本专利技术涉及一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法，属于选矿中的磨矿


技术介绍

[0002]磨矿是选矿厂中一个极为重要的作业，磨矿产品质量的好坏直接影响后续选别指标的高低，磨矿作业的基建投资、生产费用、电能消耗和钢材消耗所占的比例最大。半自磨机凭借其处理量大，维修管理方便，粉尘污染小等优势，已经成为碎磨作业的重要设备，截至目前为止，全球有超过1000台半自磨机在国内外各大选矿厂应用。
[0003]在半自磨机的磨矿过程中，矿石以自身的沖击破碎为主，钢球主要作用是消除磨机中顽石的累积，而钢球级配是决定磨矿效果的关键因素，其关系到矿石及磨机衬板所受冲击、挤压和研磨作用程度，当处理不同粒度的混合矿物时，磨碎它们需要的力不同，因而需要多种不同尺寸的介质。半自磨机在运转的过程中，磨矿介质被筒体衬板提升至被抛落，在脚趾区会造成强烈的冲击破碎作用。不同尺寸、配比的钢球对顽石的破碎效果不同，钢球尺寸太小时，冲击破碎能力不足，顽石不能及时排出筒体，容易产生顽石累积；钢球尺寸太大时，钢球对磨机的衬板冲击能量过大，严重时甚至会损伤筒体机械结构。因此，如何选取合适的钢球尺寸对半自磨机的正常运转十分重要。通常半自磨的给矿为粗碎后的产品，粒度上限至为200～300mm，使用球磨机的球径计算时，球径往往误差较大。
[0004]目前尚未有明确的理论或公式计算最佳的半自磨磨矿钢球尺寸，选厂传统估算钢球尺寸方法是采用Azzaroni公式，计算公式如下所示。
[0005][0006]式中：D
b
为最大钢球尺寸，mm；
[0007]F
80
为给矿中80％通过时粒度，m；
[0008]ρ为给矿密度，t/m3；
[0009]W
i
为邦德磨矿功指数，kWh/t；
[0010]D为半自磨机有效内径，m；
[0011]v为临界转速，r/min。
[0012]该公式主要依据邦德磨矿功指数计算半自磨机钢球级配，此公式在国外应用较多，但该公式需要测定邦德功指数，步骤繁琐、工作强度大，并未在国内推广应用。

技术实现思路

[0013]针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法。本专利技术通过点载荷试验测量半自磨机各个粒级顽石的抗拉强度，建立断裂概率与抗拉强度的关系，选取断裂概率为95％时的抗拉强度为极限抗拉强度，带入经本方法优化后适宜半自磨机的球径半理论公式，以此计算半自磨机磨碎不同粒级顽石所需的
精确球径及最佳钢球级配。本专利技术通过以下技术方案实现。
[0014]一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法，其具体步骤如下：
[0015]Step1、选取试验矿样
[0016]取半自磨机给矿粒度为
‑
80+25的顽石，将顽石分为
‑
35+25mm、
‑
45+35mm、
‑
60+45mm和
‑
80+60mm四个粒级；
[0017]Step2、测量不规则矿样的抗拉强度
[0018]分别对
‑
35+25mm、
‑
45+35mm、
‑
60+45mm和
‑
80+60mm四个粒级进行点载荷试验，试验时，试验时测量矿石质量m(g)、最大尺寸L(cm)、最小尺寸l(cm)、矿石体积V(cm3)、矿石破坏后的峰值载荷F(kN)和上、下加荷点中心的距离D(mm)；通过上述参数计算每个粒级的抗拉强度，具体公式如下：
[0019]等球直径虚拟面积等体积球体的表面积S0＝4.836V
2/3
；形状系数抗拉强度
[0020]Step3、建立抗拉强度与断裂概率的关系
[0021]计算
‑
35+25mm、
‑
45+35mm、
‑
60+45mm和
‑
80+60mm四个粒级在不同抗拉强度σ
拉
下的断裂概率为
[0022][0023]式中，i是某矿石抗拉强度在全部试样强度按升序排列中的排名；n是样品个数。
[0024]以抗拉强度σ
拉
为横坐标，断裂概率为纵坐标，建立拟合曲线，通过该拟合曲线选取该粒级断裂概率为95％时的抗拉强度为该粒级的极限抗拉强度；
[0025]Step4计算各粒级顽石所需的球径
[0026]将极限抗拉强度σ
拉
带入优化后的半自磨机球径半理论公式
[0027][0028]式中，D
b
为磨碎特定粒级所需的钢球直径，em；
[0029]ψ为磨机转速率，％；
[0030]σ
拉
为矿石极限抗拉强度，通过Step3计算得到，kg/cm2；
[0031]ρ
e
为钢球有效密度，g/cm3，其中ρ为钢球密度g/cm3，ρt为矿石密度g/cm3，C为矿浆重量百分浓度(％)；
[0032]D0为“球荷中间缩聚层”直径，D0为“球荷中间缩聚层”直径，直径，R1，R2为别为最外层和最内层的球层半径；k＝R2/R1，k与转速率ψ和半自磨机混合充填率有关，k由表1查取。
[0033]表1各种半自磨机混合充填率和转速率ψ时参数k值
[0034][0035]d
f
为半自磨机给矿中顽石粒级的平均粒度，
[0036]K
C
为其他影响因素的综合修正系数，此处d
f
单位取mm
[0037]Step5计算半自磨机钢球级配
[0038]通过Step4计算各粒级顽石所需的球径，再根据各粒级顽石级别产率质量比例为各粒级最佳球径的比例，获得半自磨机钢球级配。
[0039]所述Step1中每个粒级选取质量相近的矿石为40块以上。
[0040]所述Step2中拟合曲线使用Logistic模型、Weibull模型、Lognormal模型或Boltzmannl模型进行拟合。
[0041]本专利技术的工作原理是：在研究球磨机所需的钢球直径的各学者中，考虑因素最全面的是段希祥教授，他在推导钢球直径理论公式时给了6假设，其中第6条：钢球破碎矿块时属动载荷特性，矿块抗动载荷的能力比抗静载荷的能力低，但抗压强度极限σ
压
(静载荷)易测，且现场一般有此材料，现场往往无抗冲击极限强度σ
冲
(动载荷)材料，根据大量实践测定资料，一般10σ
冲
＝σ
压
，即以σ
压
作计算依据，可转换得σ
冲
。
[0042]半自磨机破碎矿石时，属点接触破碎，Reichmuth对岩石试件点荷载破坏机理研究指出，点接触破碎时，试件在拉应力作用下发生断裂，因此，计算钢球直径时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用点载荷计算半自磨机钢球直径的方法，其特征在于具体步骤如下：Step1、选取试验矿样取半自磨机给矿粒度为
‑
80+25的顽石，将顽石分为
‑
35+25mm、
‑
45+35mm、
‑
60+45mm和
‑
80+60mm四个粒级；Step2、测量不规则矿样的抗拉强度分别对
‑
35+25mm、
‑
45+35mm、
‑
60+45mm和
‑
80+60mm四个粒级进行点载荷试验，试验时，试验时测量矿石质量m、最大尺寸L、最小尺寸l、矿石体积V、矿石破坏后的峰值载荷F和上、下加荷点中心的距离D；通过上述参数计算每个粒级的抗拉强度，具体公式如下：等球直径虚拟面积等体积球体的表面积S0＝4.836V
2/3
；形状系数抗拉强度Step3、建立抗拉强度与断裂概率的关系计算
‑
35+25mm、
‑
45+35mm、
‑
60+45mm和
‑
80+60mm四个粒级在不同抗拉强度σ
拉
下的断裂概率为式中，i是某矿石抗拉强度在全部试样强度按升序排列中的排名；n是样品个数。以抗拉强度σ
拉
为横坐标，断裂概率为纵坐标，建立拟合曲线，通过该拟合曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖庆飞，李云啸，肖云，李庆恒，刘向阳，周强，金赛珍，
申请(专利权)人：金徽矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：