球磨機能耗分析及應對措施

李云朋+++彭兆輝

摘 要：球磨機在選礦、電力、冶煉等行業中有著廣泛的應用，其工作的原理主要是通過鋼球的研磨來對礦石進行加工以使其能夠形成所需要達到的粒徑。通過對球磨機工作過程中功能轉變及能量損失進行分析后發現，在球磨機的工作過程中由于各種破碎損失功所構成的能量損失是十分巨大的，為提高球磨機的使用效能減小球磨機的能耗，需要做好球磨機的能耗分析，從提高球磨機介質破碎礦石的效率入手優化球磨機中的介質制度，從而使得球磨機能夠獲得更好的破碎效果，提高球磨機的生產效率。

關鍵詞：球磨機；破碎；節能降耗

前言

球磨機是一種在礦石處理領域中應用較多的設備，在球磨機的工作過程中會消耗大量的電能，此外其工作中由于礦石和磨礦介質及球磨機襯板的相互作用還會磨損消耗掉大量的鋼鐵，據不完全統計，在每年的電能消耗中，因碎礦和磨礦所消耗的電能就占到全世界所消耗電能的近4%左右，此外，球磨機自誕生之初至今一直應用于對于礦石的磨料中，具有結構簡單、物美價廉的特點，可以估計在今后相當長的一段時間里，球磨機仍然會是一種不可替代的碾磨設備，因此，做好球磨機的節能降耗是十分必要且重要的。

1 球磨機工作過程中能耗分析

球磨機在礦石料磨碎的過程中，由于內部鋼球處于隨機性破碎的，使得球磨機的能耗較高，從而對企業的經營成本造成了較大的影響。做好球磨機工作過程中的功能轉變和能量損失的分析對于降低球磨機的能耗有著十分重要的意義。球磨機的工作過程磨礦屬于碎礦的后續環節，在這一環節中需要將礦石的粒徑碾磨到一定的范圍區間內，在這一過程中也伴隨著礦塊熱能的增加，在球磨機工作時，鋼珠對礦塊做功從而使得礦塊克服內聚力從而使得礦塊破碎，球磨機的工作過程是能量做功的過程中。球磨機的動力主要來自于電能所轉變成的機械能，通過球磨機筒的旋轉帶動內部鋼球和礦石的動作，球磨機內部的鋼珠在轉筒轉動的過程中落下或是滾下從而對礦石做功。通過對球磨機工作過程進行分析后發現，球磨機工作過程中的磨礦是通過與礦石表面進行動作以實現能量的轉換，為提高球磨機的工作效率則需要相應地增大球磨機的工作輸入能量，此外，提高球磨機的工作效率還可以通過提高球磨機工作過程中的能量的轉換效率來相應的增加球磨機內部物料的表面能，以提高礦石的破碎率，增強球磨機的工作效率。

在球磨機的工作過程中，能量會經過3次大的能量的損失：（1）第一階段的球磨機的能量損失發生在電能與電機機械能轉換的階段，在這一階段，影響電能轉換率的主要是電動機的效率，因此在球磨機電動機的選擇上需要選用能耗率較低的電動機。（2）第二階段的能耗損失來自于電機與球磨機齒輪副轉動接觸時所產生的能耗損失，在這一過程中決定能耗大小的主要因素來自于球磨機傳動效率的大小，據研究表明，在傳動過程中球磨機能耗會占到總能耗的近1.5%左右，在以往的球磨機節能改造中嘗試過使用滾動軸承來代替滑動軸承或是靜壓軸承等的多種方式已經將能耗降低到一個較低的水平，在球磨機的節能降耗改造中的挖掘潛力不大。（3）第三階段的能耗損失則發生在球磨機的工作過程中，在這一階段，球磨機的能耗主要發生在鋼珠與礦石的接觸過程中，在鋼珠與礦石的接觸過程中一部分的能量轉化為有用功以實現對于礦石的破碎而另一部分則損失變化為熱能，現今對于這一階段的能耗損失并未能夠進行量化，但是初步估計損失會相當的大。在這一階段有相當大的一部分能量會變為熱能損失掉了。這就是濕式球磨機的出口氣流溫度較高的原因。

2 提高球磨機能耗利用率的措施

通過上述對于球磨機工作過程中的能耗分析，在這一過程中由于礦石與鋼珠的接觸面積較小，從而使得相當一部分的能量都是通過摩擦成為熱能而損失掉了，因此需要加強對于球磨機工作過程中的能耗分析以降低球磨機的工作能耗。在降低球磨機的工作能耗的重點應當放在如何提高介質破碎礦石的效率上，在球磨機的工作過程中影響球磨機磨礦效率的因素眾多，在使用鋼珠來對礦石進行打擊和磨剝的力學過程中，鋼珠作為主要的磨剝介質對于提高球磨機的工作效率有著極為重要的意義。因此，需要對球磨機中所使用的介質進行一定的改進以提高球磨機的工作效率，從而降低球磨機的工作能耗：（1）針對球磨機在工作的過程中所出現的隨機破碎的問

題，在球磨機工作的過程中，鋼球會隨著轉筒筒體的轉動而隨機的掉落，在這一過程中對于礦石的破碎功作用可以是通過鋼珠的撞擊破碎或是擠壓破碎所造成的，也可以是兩者共同作用的結果。在球磨機鋼珠動作的過程中，鋼珠轉動有可能會碰到礦石也有可能不碰倒礦石，這一作用過程完全是隨機的，即使鋼珠碰倒礦石這一作用過程也是隨機的，如鋼珠與礦石的碰撞能量不足也無法實現礦石的破碎，球磨機鋼球這一隨機撞擊破碎過程導致球磨機的工作效率較低，從而導致能耗較高。（2）在球磨機的工作過程中主要依靠的是鋼球這一介質來完成的，因此鋼球的尺寸選擇是否合適也會對球磨機的磨碎效果產生較大的影響，如球磨機中的鋼珠的尺寸較大將會使得單位時間內對于礦石的打擊次數減少且較大的鋼球撞擊力也會使得礦石的破碎發生貫穿破碎，并降低了球磨機的研磨面積和研磨的能力。而球磨機的鋼球的尺寸較小則會使得球磨機鋼球在與礦石的接觸過程中破碎能量較小，從而影響球磨機的破碎概率，因此在球磨機的工作過程中需要選擇合適的鋼球的尺寸，以使得鋼球的破碎力作用更為有效，在降低能耗的同時增加礦石的解離選擇性。（3）球磨機工作過程中鋼球需要與礦石不斷的相互作用，從而使得鋼球的磨碎也在不斷的加劇，鋼球與鋼球、鋼球與襯板的作用都是鋼鐵與鋼鐵的硬碰硬的作用，從而容易引起鋼件的磨損變形，影響到球磨機的工作效率。因此在球磨機的工作過程中需要做好介質的選取以確保球磨機的工作效率。

在球磨機的工作過程中需要結合所需要研磨的礦石的特性來對球磨機的填充介質進行選擇，結合礦石的特性選擇合理的研磨介質的填充度、形狀、尺寸以及補給并形成合理的介質制度以提高球磨機的工作效率并降低球磨機的工作能耗：（1）做好球磨機中鋼球直徑的選擇，不同的鋼球球徑會對球磨機的研磨產生不同的影響，合理的選擇球磨機中的鋼球的直徑對于降低鋼球的損耗及降低球磨機的能耗有著直接的影響。（2）做好球磨機工作過程中的裝補球制度的合理性規劃，通過在球磨機的工作過程中制定精確的裝補球方法及方案將會使得球磨機工作過程中的鋼球的損壞及能耗都大為降低，從而使得球磨機中的礦石在單位時間內獲得充足的撞擊，確保其破碎率。（3）選擇合理的球磨機介質，對于不同的礦石可以選擇不同形狀的球磨機介質，比如說金川公司通過將球磨機中的研磨鋼球替換為研磨鑄鐵棒并在制定合理的補加制度后在提高了球磨機工作效率的同時也降低了球磨機補加的成本，提高了球磨機工作的經濟效益。在球磨機介質的改進過程中通過改進調整球磨機中介質的（尺寸、配比和形狀）都會對球磨機的工作效率產生重要的影響，在球磨機的工作過程中需要在不斷地總結分析中制定合理的球徑、裝補制度，從而在節能降耗的同時降低介質的成本。

3 結束語

球磨機是一種能耗較高的設備，文章在分析球磨機能耗高的原因的基礎上對如何做好球磨機的節能降耗進行了分析闡述。

參考文獻

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