通过球磨机模型评价其磨矿性能

随着工业上对细粒及超细粒物料需求的增加，对球磨机的研究也越来越多，研究主要集中在磨矿机理及关键参数匹配上。本文建立球磨机系统的模型，从碰撞力学的角度分析了不同运行参数下碰撞能量、碰撞频率及功率消耗等与磨矿性能相关的物理量。对球磨机磨矿性能进行评价，在不同运行参数下研磨矿料，得到了各运行参数下的矿料粒度分布。

一、球磨机系统模型

球磨机主要由电机、筒体、研磨介质、传动装置及分级装置等构成。球磨机工作时，电机通过减速器带动研磨介质在筒体内旋转，筒体内充满介质球和物料，介质球和物料在电机的带动下做多维循环运动，综合利用剪切、摩擦作用来磨细物料。

为简化问题，对模型作以下假设：①矿料相比介质球尺寸较小，对模拟结果影响不大，仅以介质球为模拟对象；②分析中只考虑两个介质球之间的碰撞，且认为两个介质球之间的碰撞都能被物料吸收；③介质球直径都为10mm，物理模型不考虑倒角、螺旋等细节。

按照分析步骤，将球磨机系统模型分为：物理模型、接触模型及颗粒工厂，各模型含义如下。

（1）物理模型。物理模型包括磨机三维模型及钢球模型。为了更好地模拟工作情况，根据试验用球磨机的实际尺寸，建立球磨机三维简化模型。钢球模型表示颗粒集合，可以新建也可以从外部导入，模拟时每一个钢球即是一个独立单元。

（2）接触模型。单元间的相互作用力可以由接触模型得到，本文模拟时采用无滑动接触模型。接触模型的求解采用振动运动方程进行模拟，将颗粒接触过程的振动运动进行法向和切向分解，切向振动又可以分为切向滑动与滚动。

（3）颗粒工厂。依据物理模型中定义的各种属性，在磨机内生成颗粒，钢球仅在重力作用下以自由落体运动下落，呈自然堆积状态。

二、球磨机磨矿性能的评价

球磨机在粉碎物料时，两个介质球捕获物料颗粒碰撞产生的碰撞能作为外部能量施加给物料颗粒。当碰撞能大于物料颗粒所需的粉碎能量时，物料颗粒就会破碎。

根据研究，球磨机磨矿性能主要由介质施加给物料颗粒的碰撞应力强度及碰撞应力事件的发生次数决定，而碰撞应力强度可以由介质之间的碰撞能衡量，碰撞应力发生次数可以由碰撞次数衡量。因此球磨机要在特定的时间内粉磨足够多的物料必须满足两个条件：单位时间内磨矿介质的碰撞次数足够多及足够多次的有效碰撞使其碰撞能足以使物料产生破碎。

实际工作中球磨机能耗除了用于颗粒的粉碎外，还包含许多与粉磨无关的消耗，如颗粒与机件之间的摩擦损失、颗粒和介质之间的无用摩擦损耗、球磨机系统内部损耗、提升物料做功等。

根据以上分析，球磨机磨矿效果的评价主要从两个方面衡量：磨矿强度及能量耗散。磨矿强度可以用平均碰撞能、碰撞次数、总碰撞能评价；能量耗散可以由功率消耗及能量利用率来决定。

通过对球磨机磨矿方面技术优势总结，我们了解了球磨机基本工作状态，进一步评价球磨机的过程中，我们总结出磨矿强度及能量耗散对球磨机磨矿效率的影响。红星是专业的球磨机生产厂家，我们拥有专业的技术团队与支持，如有需求，欢迎拨打0371-67772626咨询我们。