襯板是用來保護(hù)筒體，使筒體免受研磨體和物料直接沖擊和磨擦，同時也可利用不同形式的襯板來調(diào)整研磨體的運(yùn)動狀態(tài)，以增強(qiáng)研磨體對物料的粉碎作用，有助于提高磨機(jī)的粉磨效率，增加產(chǎn)量，降低金屬消耗。本文主要針對襯板結(jié)構(gòu)對磨礦產(chǎn)品粒度的影響進(jìn)行了一些研究，文章是一篇工程論文發(fā)表范文。
　　摘要： 對兩種高度三種面角共六種不同型式襯板進(jìn)行磨礦實(shí)驗(yàn)，分析研究襯板結(jié)構(gòu)對磨礦效果的影響情況。研究結(jié)果表明：對于高度一定的襯板提升條，存在一個最佳的面角，在此最佳面角的作用下，磨機(jī)的磨礦效果最佳，對于實(shí)驗(yàn)中兩種高度襯板，最佳面角均為?茲=70°;襯板高度越大，所能提升的介質(zhì)層數(shù)越多，但襯板高度過大時，則會降低磨礦效果，對于面角相同的襯板，存在一個最佳的襯板高度，實(shí)驗(yàn)中最佳襯板高度為H=20mm。

　　Abstract： This paper carries out the grinding experiments on six types of liners which have two kinds of heights and three kinds of face angles， analyze and researches the effect of grinding by the structure of liners. The research results show the follows： firstly， there is an optimum face angle when the height of liner is certain， and the grinding effect is best， then the optimum face of two kinds of heights of liners is 70°; secondly， the greater height of liners， the more the medium layer we can improve， but if the height of liner exceeds a certain value， the grinding effect is reduced. It has an optimum height of liners for the same face angle of liners， the optimum in erperiments is 20mm.

　　關(guān)鍵詞： 球磨機(jī),襯板結(jié)構(gòu),襯板面角,產(chǎn)品粒度

　　Key words： ball mill;the structure of liner;the face angle of liner;the size of product

　　0 引言

　　通過對介質(zhì)運(yùn)動的研究表明襯板的設(shè)計對研磨介質(zhì)的能量傳輸具有很大的影響，襯板結(jié)構(gòu)的改變可以引起高達(dá)40%的產(chǎn)品生產(chǎn)率[1]，當(dāng)襯板的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理時，可使研磨效率達(dá)到最大，此時的能量消耗也最小。

　　論文通過?準(zhǔn)600×400mm型球磨機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)來分析研究襯板結(jié)構(gòu)對磨機(jī)研磨狀況的影響，提出如何通過改善襯板設(shè)計來提高磨礦效率及襯板壽命。

　　襯板形狀是影響球磨機(jī)磨礦效率的一個重要因素，當(dāng)使用平滑襯板時，鋼球滾動與滑動作用較強(qiáng)，鋼球不易被提升到較高的位置，因此鋼球不能對礦物形成較大打擊效果。相反，當(dāng)使用非平滑襯板時，由于非平滑襯板表面存在一定的角度(面角)，能將介質(zhì)提升到更高的位置，增大了介質(zhì)在磨機(jī)中的勢能，同時也減少了介質(zhì)的滑動，對礦物具有較大的沖擊作用。所以，平滑襯板一般適用于細(xì)磨，而非平滑襯板適用于粗磨。一般球磨機(jī)磨礦溢流細(xì)度要求越粗，則對筒體襯板的不平滑性要求就越高，相反，如果磨礦溢流細(xì)度要求很細(xì)，則筒體襯板的不平滑性要求則越低。即襯板提升條的表面形狀與磨礦產(chǎn)品細(xì)度要求之間存在著一定的相對應(yīng)關(guān)系[2]。

　　本論文將研究襯板結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品粒度的具體影響狀況，并分析如何通過改善襯板表面結(jié)構(gòu)來獲得較佳的磨礦效率。

　　1 粉磨效率的評價標(biāo)準(zhǔn)

　　粉磨過程中產(chǎn)品細(xì)度、磨機(jī)產(chǎn)量及能耗等均與粉磨速度有關(guān)，通常粉磨速率越大，則對應(yīng)的的磨機(jī)產(chǎn)量則越大。一般選擇物料的某一組粒度等級的粉磨效率作為評價的指標(biāo)。

　　在選礦廠設(shè)計上，通常用-200目(-75?滋m)的含量來說明礦料的細(xì)度[3]，因此我們選定75?滋m為粉磨效率的評價等級，來研究不同襯板結(jié)構(gòu)時200目粒度的篩下累積產(chǎn)率(負(fù)累積產(chǎn)率)變化情況，分析襯板結(jié)構(gòu)對磨礦效率的影響。

　　2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及方法

　　論文將襯板高度H=20mm的襯板定義為H20型襯板，同理，將高度H=30mm的襯板定義為H30型襯板。本次球磨機(jī)規(guī)格為?準(zhǔn)600×400mm，實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置見表1所示。

　　實(shí)驗(yàn)中采用的提升條面角分別為50°、70°和90°，論文規(guī)定襯板的型號按“高度×寬度×面角”來表示，所以六種型式襯板結(jié)構(gòu)及型號見表2和圖1所示。

　　實(shí)驗(yàn)用被磨物料為礫石，密度為2.89g/cm3，磨礦時間為60min。根據(jù)表1中參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合分析，并研究襯板結(jié)構(gòu)對磨礦產(chǎn)品粒度的影響。

　　3 H20襯板結(jié)構(gòu)與粉磨效率的實(shí)驗(yàn)研究

　　3.1 H20型襯板不同面角時的粉磨效率實(shí)驗(yàn)

　　20×20型三種不同襯板-200目產(chǎn)品產(chǎn)率變化曲線如圖2所示。由圖2可知，三條曲線變化趨勢基本相同，在磨礦初期，-200目產(chǎn)品增加速率較快，當(dāng)磨礦到達(dá)一定的時間后，200目以下產(chǎn)品的增加速度逐漸變慢，并基本達(dá)到一穩(wěn)定值不變。

　　從圖2可看出， 20×20×50°型襯板的-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率增加速率轉(zhuǎn)折點(diǎn)為35min，而20×20×90°型襯板到達(dá)該轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時間為50min，20×20×70°型襯板在60min磨礦時間內(nèi)，-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率基本上一直處于線性增加階段。所以比較而言，20×20×70°型襯板其磨礦得到-200目以下產(chǎn)品的能力最高。 　　比較磨礦到達(dá)-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率增加速率轉(zhuǎn)折點(diǎn)時的產(chǎn)率大小，發(fā)現(xiàn)20×20×70°型襯板最大，20×20×50°襯板次之，20×20×90°型襯板最低。

　　3.2 H30型襯板不同面角時的粉磨效率實(shí)驗(yàn)

　　30×30型三種不同襯板-200目產(chǎn)品產(chǎn)率變化曲線如圖3所示。由圖3可知，H30型襯板-200目產(chǎn)品產(chǎn)率具有相同的變化趨。

　　從圖3可看出， 30×30×50°型和 30×30×90°型襯板的-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率增加速率轉(zhuǎn)折點(diǎn)均為55min，而30×30×70°型襯板在60min磨礦時間內(nèi)尚未出現(xiàn)速率轉(zhuǎn)折。

　　比較磨礦達(dá)到-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率增加速率轉(zhuǎn)折點(diǎn)時的產(chǎn)率大小，30×30×70°型襯板最大，30×30×50°襯板次之，30×30×90°型襯板最低。產(chǎn)率值大小分布和型襯板相似。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

　　4.1 襯板高度對磨礦效率的影響分析

　　提升條高度一般根據(jù)介質(zhì)半徑的奇數(shù)倍選取，通常提升條高度采用1到3倍磨料或介質(zhì)的平均半徑[4]。本次實(shí)驗(yàn)所采用球徑為?準(zhǔn)20mm，?準(zhǔn)30mm和?準(zhǔn)40mm，球徑配比采用個數(shù)相等法，因此介質(zhì)的平均半徑=15mm，同時考慮到對?準(zhǔn)40mm介質(zhì)能產(chǎn)生較好的提升效果，所以實(shí)驗(yàn)中采用的襯板高度分別為H=20mm和H=30mm。

　　圖4為六種襯板磨礦60min時-200目產(chǎn)品產(chǎn)率曲線。由圖可知，磨礦時間相同時20×20，型襯板磨礦所得-200目產(chǎn)品質(zhì)量均大于30×30型襯板。觀察60min時各類型襯板-200目產(chǎn)品產(chǎn)率值，可知面角相同時，20×20型襯板-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率的值高于30×30型襯板。由此可知，20×20型磨礦效率優(yōu)于30×30型。

　　分析原因，有以下幾點(diǎn)：一是由于較大的襯板高度減小了筒體內(nèi)的有效容積，從而減小了介質(zhì)有效工作空間，使磨機(jī)效率降低;二是當(dāng)襯板高度較大時，在筒體與襯板的接觸區(qū)域會形成了研磨死角區(qū)域，使得大量介質(zhì)與礦料貯藏在該區(qū)域而無法參與磨礦工作，從而降低了磨礦效率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果， H=20mm型襯板的磨礦效果優(yōu)于H=30mm型襯板。

　　4.2 襯板面角對磨礦效率的影響分析

　　具有一定形狀和角度的襯板能夠減少磨球與襯板的相對滑動，而且當(dāng)襯板的角度選擇合理時，能為磨球提供最佳的脫離點(diǎn)，使介質(zhì)脫離后在底腳區(qū)碰撞時有最大的沖擊作用，即介質(zhì)對礦粒有最好的破碎效果。

　　所以襯板存在一個最佳的面角，在這個面角最佳襯板作用下可使介質(zhì)從一個最佳的脫離點(diǎn)拋落。從前節(jié)分析已知無論對于20×20型襯板或30×30型襯板，其最佳的面角均為70°，面角過大或過小都不能使介質(zhì)運(yùn)動達(dá)到最佳狀態(tài)，因此也不能對礦料產(chǎn)生最好的破碎效果。

　　根據(jù)球磨機(jī)筒體內(nèi)介質(zhì)運(yùn)動形態(tài)劃分介質(zhì)運(yùn)動區(qū)域如圖5，圖中實(shí)線部分為介質(zhì)的瀉落運(yùn)動區(qū)，虛影線部分屬于介質(zhì)的拋落運(yùn)動區(qū)，靠近球磨機(jī)中心的部分為腎形蠕動區(qū)，在腎型區(qū)鋼球僅作蠕動，磨礦作用微弱。拋落運(yùn)動區(qū)域外部的月牙形部分屬于空白區(qū)，此區(qū)域是屬于鋼球未到達(dá)之處，不存在磨礦作用[5]。實(shí)際工礦中，介質(zhì)對物料的有效作用主要靠對物料區(qū)域的碰撞，因此介質(zhì)沖擊作用的大小用磨球碰撞時垂直方向所具有的動能來衡量，亦即用作自由落體運(yùn)動時介質(zhì)下落高度H來衡量。

　　據(jù)此衡量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)介質(zhì)在轉(zhuǎn)動筒體及襯板的作用下開始發(fā)生拋落運(yùn)動的瞬間，介質(zhì)的初速度將沿與襯板接觸面的法線方向，隨后在自身重力的作用下作自由落體。因此在相同的拋落高度時，襯板面角的大小決定了介質(zhì)拋落運(yùn)動的軌跡及介質(zhì)在筒體里的最終落點(diǎn)。而不同的介質(zhì)落點(diǎn)則會對筒體內(nèi)礦料產(chǎn)生強(qiáng)度不同的磨礦作用。由圖5可知，當(dāng)面角?茲=50°時，介質(zhì)的拋落軌跡為O1A1A，落點(diǎn)A剛好處于拋落區(qū)與腎型區(qū)的交匯處，介質(zhì)從脫離點(diǎn)O1到落點(diǎn)A的豎直距離較短，即介質(zhì)下落高度H較小，所以對礦料的沖擊作用較小，磨礦效率較低。當(dāng)面角?茲=70°時，介質(zhì)的拋落軌跡為O1B1B，介質(zhì)落點(diǎn)B處于介質(zhì)拋落運(yùn)動的中間區(qū)域，當(dāng)介質(zhì)在此處落下時，介質(zhì)下落高度H較大，能夠?qū)ξ锪袭a(chǎn)生較大的沖擊作用，磨礦效率較高。當(dāng)面角?茲=90°時，介質(zhì)的拋落軌跡為O1C1C，落點(diǎn)為C，C點(diǎn)處在介質(zhì)拋落運(yùn)動的最外層，雖然落點(diǎn)為C的介質(zhì)下落高度較大，但在重復(fù)多次的運(yùn)動過程中，有一部分介質(zhì)會撞擊在筒體壁或襯板上，使介質(zhì)動能不能得到有效利用，從而降低了球磨機(jī)的磨礦效率。

　　以上是以單個介質(zhì)為研究對象，針對不同面角襯板時介質(zhì)在筒體內(nèi)的運(yùn)動軌跡所作的理論分析。在實(shí)際的磨礦過程中，對于三種不同面角的襯板而言，介質(zhì)運(yùn)動軌跡都存在如圖5中的三種情況，但襯板面角不同時，處于不同運(yùn)動軌跡狀態(tài)的介質(zhì)總量有所不同，所以對磨機(jī)效率的影響也是不相同。在襯板面角?茲=70°時的磨礦過程中，沿軌跡O1B1B下落的介質(zhì)較多，所以磨礦效率較高。當(dāng)襯板面角?茲=50°時，沿軌O1A1A跡下落的介質(zhì)較多，但由于介質(zhì)下落高度H較小所以介質(zhì)對物料的沖擊作用小于前者，因此磨礦作用也小于前者。當(dāng)?茲=90°時，由于較多的介質(zhì)沿軌跡O1C1C下落，使得介質(zhì)所具有的較大動能以與筒體壁和介質(zhì)的碰撞和磨損的形式所消耗掉，而不能產(chǎn)生有效的磨礦作用，所以，此時的磨機(jī)效果低于前兩種面角的襯板。

　　4.3 最佳襯板面角擬合求解

　　分別擬合求取20×20型和30×30型不同面角襯板在60min磨礦過程中-200目產(chǎn)品產(chǎn)率變化如圖6和圖7所示。

　　觀察圖6、圖7，隨著時間的進(jìn)行，不同面角襯板磨礦過程中-200目產(chǎn)品產(chǎn)率變化趨勢相同，開始曲線陡峭，表明-200目產(chǎn)品產(chǎn)率增加速度較大，隨著磨礦的進(jìn)行，曲線逐漸變平，磨礦速度減慢。除襯板面角大小其他參數(shù)相同的條件下，通過觀察磨礦結(jié)束時-200目產(chǎn)品產(chǎn)率值可發(fā)現(xiàn)，該值有一個最大值，表明襯板面角存在一個最優(yōu)值。在一定的磨礦時間內(nèi)，在這個面角最優(yōu)襯板作用下可以得到-200目產(chǎn)品產(chǎn)率最大值，說明在該襯板的作用下，可以得到最佳的磨礦效率。本實(shí)驗(yàn)得到的最佳襯板面角為?茲=70°。 　　5 結(jié)論

　　論文通過對襯板高度H=20mm和H=30mm且分別對應(yīng)面角?茲=50°、?茲=70°和?茲=90°的六種襯板類型進(jìn)行了磨礦實(shí)驗(yàn)。在本次實(shí)驗(yàn)條件及確定參數(shù)下，經(jīng)研究分析得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

　　①-200目產(chǎn)品累計產(chǎn)率在磨礦初期增加較快，隨著磨礦的進(jìn)行，其增加的速度逐漸變慢，并保持某一恒定值。

　　②對于一定高度的襯板提升條，存在一個最佳的面角，并在此最佳面角的作用下，磨機(jī)的磨礦效果最佳。對于本次實(shí)驗(yàn)的兩種高度襯板，最佳面角均為?茲=70°。

　�、垡r板高度越大，所能提升的介質(zhì)層數(shù)越多，但當(dāng)襯板高度過大時，則在襯板與筒體的接觸區(qū)域形成研磨死角區(qū)，減少了參與磨礦工作的介質(zhì)與礦料，降低了磨礦效果。所以對于同一襯板面角時，存在一個最佳的高度。本次實(shí)驗(yàn)最佳的高度為H=20mm。

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