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球磨机参数选择和计算

一、球磨机生产能力的计算

球磨机的生产能力由要求粉磨的物料量而确定，在设计选型时要有一定的富余能力。影响球磨机生产能力的因素很多，除了物料的性质（粒度、硬度、密度、温度和湿度）、欲磨细程度（产品粒度）、加料均匀程度和磨机内研磨体装载程度外，还与磨机结构形式（磨机筒体长度与直径比、仓数、隔仓板和衬板的形状）等有关。因此，从理论上确定磨机的生产能力是比较困难的，通常用实验法与对比法来确定磨机的生产能力。磨机粉磨的生产能力一般按新生成的小于0.074mm（—200目）级别的粉矿量进行计算。

式中V ———磨机有效容积，m3；

G2———产品中小于0.074mm 的物料占总物料的百分数，%；

G1———给矿中小于0.074mm 的物料占总物料的百分数，%；

q,m———按新生成级别（0.074mm）试算的单位生产能力，t/(3m·h)。

q,m值由试验确定，或采用矿石物性相似、设备及工作条件相同的生产中的标定值。当无试验数据与生产标定值时，可用式（1-3）计算：

式中q m———磨机在生产或实验时，按新生成-0.074mm级别计算的实际生产能力，t/（m3·h）；

式中D i1———需要计算选磨机直径，m；

D i1———标准磨机直径，m；

K,4———磨机给料粒度和产品粒度系数，

G3 G4———分别为新设计的和参数已有的或实验磨机（给矿粒度或产品粒度按新生成

-0.074mm级别计算）的生产能力见表1-6。

上式G1和G2值在计算中应按实际资料计算，若无实际资料，可按表1-7和表1-8选定。

表1-4 矿石磨碎难易系数K,1

矿石硬度

难易度系数K,1矿石硬度

难易度系数K,1

普氏系数硬度等级普氏系数硬度等级＜2 很软 1.4-2.0 8-10 硬0.75-0.85 2-4 软 1.25-1.5 ＞10 很硬0.5-0.7

表1-5 磨机型式校正系数K,2

表1-6 给矿粒度与产品粒度相对生产能力G3或G4

表1-7 破碎产品粒度与0.074 mm 级别含量G1值

表1-8 不同产品粒度中0.074mm 级别含量G2值

二、球磨机功率、转速和介质装载量的计算

1. 功率计算

（1）按经验公式计算功率：

式中G,———装入的介质和物料量,t ；

D m———磨机筒体有效内径，m；

K,5———研磨介质系数，查表1-9。

表1-9 研磨介质系数K,5

介质种类充填率0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 硅质如石13.3 12.25 11.0 9.5 7.8

大钢球11.9 11.0 9.9 8.5 7.0

小钢球11.5 10.6 9.5 8.2 6.8 此公式是在工作转速

的条件下试验的结果，未计机械效率，如工作转速与

比值比较相差较大时，可以近似地认为功率增长与转速（低于临界转速）成正比即

（2）干法磨矿作业，研磨介质充填率小于35% 的条件下，可用式（1-7）来计算功率：

式中n ———磨机转速，r/min；

G,,———研磨体总量，t；

η———机械效率，中心传动时，η=0.92 - 0.94 边缘传动时η=0.86-0.90。

2. 球磨机转速计算

（1）临界转速

当筒体回转时，磨内最外层研磨介质（体）与筒壁无相对滑动，刚好开始贴随磨机筒体作周转状态运转，

这一瞬时的磨机转速：

式中n0———磨机工作转速，r/min；

K b———转速比（或转速率），%。

磨机筒体内装有多层研磨介质，设想把介质集中到一层，称为“缩聚层”，使该层研磨介质处于最大落差，即总的冲击能量最大时的磨机计算转速n j：

所以，在理论上导出合理的工作转速为

各类磨机的工作转速见表1-10。

表1-10 各类磨机的工作转速

磨机类型球磨机棒磨机管磨机

工作转速n0(0.76-0.88)n j(0.65-0.70)n j(0.68-0.76)n j

在生产实践中，影响研磨介质运动状态的因素很多。因此，要根据实际情况选取适宜的工作转速。在确定磨机的实际工作转速时，应该考虑到磨机的规格、生产方式、衬板形式、研磨介质种类、填充率、被磨物料的物理化学性质、入磨物料粒度，要求产品的粉磨细度等的影响。能够比较全面地反映这些因素的影响，应通过科学实验来确定磨机的实际工作转速。

3. 磨机介质的装载量

（1）装球量

研磨介质的体积占磨机有效容积的百分数，称为研磨介质充填率。充填的大小，直接影响到粉磨过程中的冲击次数、研磨面积和研磨介质的装载量；同时，也影响到研磨介质本身被提升的高度和对物料的冲击力，以及功率消耗。

磨机装球量可按式（1-14）计算；

式中G ra———研磨介质装载量，t；

ρs———研磨介质松散密度，t/m3。锻制钢球；ρs= 4.5-4.8t/m3铸造钢球ρs=4.3-4.6t/m3；轧制钢球ρs=6.0-6.8t/m3；钢段ρs=4.3-4.6t/m3φ———研磨介质充填率，%。湿法磨碎时：格子型球磨机π=40%-45%；溢流型球磨机φ=40%；棒磨机φ=35%。干法磨碎时：物料混入磨介之间使研磨介质膨胀，而且采用干法时物料流动性较

差，物料流动受到研磨介质的阻碍，故充填率选得较低，φ=28%-35% 。管磨机φ=25%-35%。

研磨介质空隙率υk =0.38-0.42 ，被粉碎物料质量约占研磨介质质量的14% 左右。

（2）装球的大小及配比

在球磨机中，钢球的大小和配比，对磨机的生产率和工作效率影响很大，对粗粒和硬性物料，应选用较大

的钢球，对细粒和松脆的物料，用较小直径的钢球，钢球在磨机中的冲击次数，随着球径的减小而增多，

球与球间的研磨间隙，随球径的减小而密集。因而最好选用质量较大，直径较小（松散密度大）的球为磨

介。球的大小主要取决于待磨物料的粒度，其次可适当考虑磨机的直径和转速。式（1-15）为球径与给料

粒度的经验公式。

式中d max———钢球的最大直径，mm；

a max———给料粒度的最大尺寸，mm。

在求出最大钢球直径后，可参照图1-33求出磨机中的钢球配比（适用于水泥磨机，其他磨机可参考）。

图1-33 磨机钢球配比曲线

在按照工艺要求、物料性质、磨机规格性能及各种参数，选定钢球的最大直径和最小直径后，再接配比级

别，运用曲线，查得装入磨机中各相应钢球的质量累计百分数，计算出实占质量百分数，求得各级钢球的

装入质量。

根据生产企业的生产实践，钢球直径与物料粒度之间的关系如表1-11所示。

钢球在磨碎物料的过程中逐渐被磨损。抛落状态的钢球的磨损与其冲击力有关。研磨状态的钢球的磨损与

钢球的表面积有关。一般磨碎机中钢球兼有冲击和研磨作用，故磨损与钢球直径的n次方成正比，n的数

值在2-3之间。

表1-11 生产实践中钢球直径与物料粒度之间的关系

钢球直径d b/mm 120 100 90 80 70 60 50 40 给料粒度/mm 12-20 10-12 8-10 5-8 2.5-6 1.2-4 0.6-2 0.3-1

各种尺寸锻造钢球的质量和表面积见表1-12。

由于钢球在磨机生产过程中的磨损，为了保持磨机的稳定工作。需要定期补加钢球。

补加钢球的最大直径仍用前面讲的方法确定，在补加大球的同时，应根据生产经验配加若干种直径较小的

钢球。

三、棒磨机的计算

1. 棒磨机的转速

棒磨机主要以泻落式状态进行工作，其转速率低于球磨机，通常选取K b=0.6。棒磨机的工作转速n和棒磨

机筒体圆周速度υ的经验公式如下：