鋼球尺寸不同配比時的選擇性磨碎作用

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鋼球破碎的統計力學原理說明，對于粒度分布范圍寬的礦粒群，使鋼球的組成特性與礦粒的組成特性相適應時會有最好的磨礦效果。但是，實際生產過程中常常出現鋼球組成特性與礦粒組成特性不相適應的情況，出現鋼球的粒度組成過大稱為過大球徑磨礦制度；出現鋼球的粒度組成過小時稱為過小球徑磨礦制度；而對于鋼球粒度組成與礦粒組成相適應的磨礦則稱為適宜球徑磨礦制度。下面將討論在這三種磨礦制度下的磨碎情況。

一、鋼球尺寸不同配比時的選擇性磨碎作用--磨碎同樣粒度混合物的選擇性磨碎作用

采用2～lmm的石英及2～lmm的磁鐵礦各占50%的混合礦料進行磨碎，在磨碎前先用試驗方法確定2～lmm石英及磁鐵礦所需的最適宜球徑（表117)。

表117的試驗結果說明，對2～lmm石英及2～lmm磁鐵礦而言最適宜的球徑均是26mm,而它們的強度差異在這里只反映在產品中-200目產率的大小。

由于2～lmm的石英及磁鐵礦最適宜的球徑均為26mm,故采用100%的26mm的球組為單一最適宜球組；而100%35mm的球組為單一過大球組；100%20mm球組為單一過小球組，采用 26mm及20mm各占50%的混合球組為偏小配合的球組。四組鋼球的重量相同，磨礦條件相同，僅只球徑不同。對四組鋼球分別進行磨碎試驗，并將磨碎產品進行選別，求出混合產品及石英與磁鐵礦單一產品的粒度特性，試驗結果列于表118。

表118說明，在磨碎同一粒級的混合礦料時有如下情況：

(1)采用過大球徑球組的磨礦制度時，由于打擊次數少及研磨面積小，故磨碎速度慢，產品中-200目產率最小，但由于它有利于破碎粗粒，故產品中過粗的少，產品的加權平均粒度也小。又由于球的打擊力及磨剝力過大，作用力精確性降低，使破碎的選擇性降低，軟礦物與硬礦物兩種產品中的-200目產率差最小，且兩種礦物粒子的加權平均粒度差也最小。

(2)采用偏小球徑混合球組及單一過小球徑球組進行磨碎時，一方面由于打擊力及磨剝力不足而使產品的粒度過粗，即磨不細現象嚴重，另一方面由于打擊次數增多及磨剝面積增大而使較易磨碎的軟礦物粒子大量磨碎，所以產品中軟礦物粒子的-200 目產率最大。由于破碎力小而使硬礦物粒子磨不細增多及使軟礦物粒子的一200目產率增加，從而造成軟硬兩種礦物之間的-200目產率差及加權平均粒度差達到最大值。

(3)采用適宜的球徑球組磨碎,這時-200目產率差及加權平均粹度差界于過大球組與過小球組之間。

(4)采用過大球制度有利于磨細硬礦物，而采用過小球制度則有利于加大軟硬礦物之間的產率差及粒度差。

(5)本組試驗的結果與破碎統計力學原理的分析結論一 致，說明破碎的統計力學原理能解釋實際磨碎現象。

二、鋼球尺寸不同配比時的選擇性磨碎作用--磨碎粒度不同的礦物混合供時的選擇性磨碎作用

采用2～lmm石英50%及1～0.5mm磁鐵礦50%的混合礦料進行磨碎，在磨碎前先按試驗方法確定1～0.5mm磁鐵礦所需要的最適宜球徑，試驗結果列于表119。

可見，1～0.5mm磁鐵礦最適宜的球徑為20mm，而2～1mm石英如前所述為26mm。

根據此不同粒度礦物混合物的粒度組成情況(即50%2～1mm石英及50%1～0.5mm磁鐵礦的混合物)，最適宜球徑的配比應該是26mm及20mm鋼球各占50%; 26mm球為100%時則為過大球組；20mm球占100%時則為過小球組。三組球的球荷重量及磨礦條件均相同，三組球的磨碎結果列于表120。

表120說明，在磨碎不同粒度的混合礦料時有如下情況：

(1 )采用過大球徑球組有利于破碎粗礦粒，故產品的加權平均粒度最小，但打擊次數少及磨剝面積少，故-200目產率也 最少。這一點與磨碎相同粒度混合料時的情形相同。

(2)過小球徑球組因打擊力不足使磨不碎嚴重，故加權平均粒度最粗。但產品中的-200目產率也最多，這主要是易磨碎的磁鐵礦磨細所產生的，石英的硬度大，各組球徑下石英的-200目產率幾乎沒有什么變化。過小球組也仍然使軟硬礦物粒子的-200目產率差最大及加權平均粒度差最大，即也有強的選擇性磨碎作用。

(3)過大球組由于破碎力過大，選擇性磨碎作用差，故軟硬兩種礦物粒子的-200目產率差小，加權平均粒度差也小。但也應看到，這種球組破碎粗粒的選擇性又較強，同時，它能縮小兩種礦物粒子的粒度差，這也可以說成是一種選擇性，在選擇性磨礦中有時也有要求減少兩種礦物粒度差的情況。

(4)在多種軟硬不同的礦物混合礦料磨碎中，若要破碎硬礦物及保護軟礦物時宜采用過大球制度磨礦；若要磨細軟礦物及保護硬礦物時則宜采用過小球制度。

(5)粒度不同的礦物混合物在不同球徑配比時的磨碎規律與粒度相同的礦物混合物的磨碎規律相同，也符合破碎統計力學解釋的破碎現象。

為了考查混合礦料在不同球徑制度下的磨碎規律在更細級別中的反應，接著用更細級別的混合礦料進行了磨碎考查，混合礦料為1～0.5mm的石英及0.5～0.3mm的磁鐵礦各占50%。

按照前面的試驗研究方法，在磨碎混合礦料前，先用單級別純礦物進行試驗，確定1～0.5mm石英最適宜的球徑為20mm, 0.5～0.3mm磁鐵礦最適宜的球徑為16mm。因此，對此混合礦料而言,最適宜的球徑配比為20mm球及16mm球各占50%;100%20tnm球即為過大球組；100%的16mm球組即為過小球組。三組球的磨礦條件相同，磨碎試驗的結果列于表121所示。

表121的磨砟結裝說明，粗粒級混合礦物在不同球徑下的選擇性磨碎規律在更細級別的混合礦物磨碎中依然存在，但是，無論加權平均粒度差或-200目的產率差均趨于縮小， 這是由于粒級更細時各種礦物機械強度差縮小之故。可見，粗級別時選擇性磨碎作用更強。

以上的試驗研究結果說明：

(1)鋼球對礦粒的破碎現象遵循破碎統計力學原理，可以用破碎統計力學原理分析不同球徑配比下的磨碎現象及磨碎結果，以及進一步分析磨礦產品特性及選擇性磨碎規律。

(2)礦物的機械性質一般地說是不可以改變的（有的方法雖可以改變，但過程復雜及不經濟；故一般認為礦物機械強度不可以改變），但改變磨礦條件可以改變礦物的選擇性磨碎現象，其中重要的途徑就是改變鋼球的尺寸及配比。鋼球的尺寸大小決定破碎力的精確程度，鋼球尺寸的不同配比又決定著鋼球對礦粒 破碎概率的分布。因此，調整磨機內的鋼球尺寸及比例就可以調節礦物的破碎作用及選擇性磨碎作用。

(3)用破碎統計力學原理來解釋球磨機中的破碎現象目前還是一種嘗試，由于影響磨礦的因棄錯綜復雜，目前還很難提出準確的定量數學模型，本文提出的破碎統計力學原理還只能定性地說明破碎過程的一些現象。盡管如此，本文的研究還是說明了按統計力學原理組配的鋼球組可以控制選擇性磨碎作用，具體的控制原則是：采用過大球制度進行磨礦可以減小磨礦產品中的最大粒度及加權平均粒度，可以加速硬礦物及粗礦粒的磨碎速度，但這種裝球制庋裝球的個數少，球的打擊次數少，研磨面積也小，因而磨機生產率低，并且軟硬礦物粒子之間的粒度差小，-200目產率差縮小，選擇性磨碎作用減弱；采用過小球制度進行磨礦可使產品的最大粒度及加權平均粒度加粗，可以使易磨碎礦物磨碎速度加快,可以使軟硬礦物粒子之間的粒度差及-200目產率差加大，具有強的選擇性磨碎作用。或者說，要破碎硬礦物及保護軟礦物時采用過大球制度工作；要加快破碎軟的及保護硬的礦物則采用過小球制度。