球磨机工作参数研究进展的综述

杨 攀

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、影响球磨机研磨效率的主要因素

影响球磨机粉磨的因素众多，目前国内外对球磨机的理论研究大多采用离散单元法来确定其相关参数。建立固体颗粒体系的参数化模型进行颗粒行为模拟和分析，通过离散元软件EDEM模拟球磨机的运动过程和筒体内部颗粒的运动状态，并可以直观的观察到筒体内部颗粒之间的各种作用力以及筒体与内部颗粒的各种作用力的作用过程，其中磨机的工作条件方面有：球磨机转速率、介质添加程度(介质的材料、尺寸、静态充填率等)、球料比及研磨时间等指标共同决定着球磨机的研磨效率[1]～[2]。

二、转速率对研磨效率的影响

磨介越过磨机的最高点而没有掉落下来的瞬时转速就是球磨机的临界转速,球磨机实际的转速和临界的转速的比值就叫做转速率[3]。球磨机内部的磨介工作状态会跟随转速率的改变而改变。当转速较低，磨罐内部呈泄落状态，破碎来自于研磨作用[4]。当转速适中，磨罐内部呈抛落状态，破碎主要来自于冲击作用。当转速较高，磨介不再具有破碎作用。

东南大学颜景平等通过建立坐标系，以斜抛运动为标的，建立小球斜抛方程，对磨介的各种运动状态进行理论分析计算，得出理论最佳转速为n=80%nc[6]。

吉林大学田秋娟通过离散元软件EDEM对球磨机里的介质运动，特别是抛落运动的规律进行深入研究，在理想条件下，即忽略介质间和介质和衬板间相对滑动，以及介质都处于最佳工作状态中的两种情况，计算得出球磨机理论上最佳工作为:n=(76%～88%)nc[7]。

三、介质填充率对研磨结果的影响

我们在生产实践中常常要测定的填充率—般就是指磨矿介质静态填充率，是静态时的松散容积与球磨机有效容积两者的比值。如果介质填充率过大，介质堆积率就比较高，影响矿石的通过能力，使得介质的冲击作用减弱，介质的粉碎能力降低；相反，如果介质的填充率过小，介质的冲击作用就达不到研磨所需要的能量，进而导致研磨质量降低。因此，合理的介质填充率是提高粉磨效率和生产效率的一个重要因素[8-9]。

曹雪丽、董为民等通过利用球磨机样机，选取不同的介质填充率和料球比进行研磨试验，分析在不同条件下研磨该产品-200目的产率，从而得到了在一定转速率的条件下，最佳的介质填充率，最终实验测得在料球比、转速等其他因素相同的条件下，介质填充率为0.3时，生产效率最高[10]。

邹伟东等通过对球磨机内部介质运动规律的研究，探讨了不同填充率下转速对于球磨机粉碎速度、能量利用的影响，发现当介质填充率为18%时，随着转速升高，粉碎和研磨效果较好。当介质填充率为30%时，粗磨阶段转速在76%-79%范围内效果最好，细磨时研磨效率和能量利用率随转速升高而升高[11]。

四、球料比对研磨结果的影响

球料比是指当球磨机处于静止状态时，球磨机磨筒内磨球之间的空瞭体积与被磨矿料的体积(包括矿料之间的空隙)的比值，它反映T矿料量和介质填充率之间的相对比例关系。

在畅晓亮、董为民采以Φ600mm×400mm型球磨机作为试验样机，采用批次磨矿试验进行，在介质充填率和转速率一定时，选取不同的料球比进行试验，分析不同条件下磨矿产品的产率，得出在一定转速率和介质充填率下，球料比对研磨效率的影响，结果表明，在规定的磨矿时间内，料球比为0.6的磨矿效果最好，为0.8时次之，1.0时最差[12]。

尚清亮、张伟，采用高能球磨法对片状锌粉的制备方法进行研究，考察球料比、球磨时间对片状锌粉性能的影响，他们发现在相同球磨时间条件下，球料比不断增大，球磨出来的锌粉粒度逐渐减小，片状化程度不断增高，松装密度也在不断降低，若要保证较高片状化程度，需要提高球料比，但也应保证球磨装填系数的要求以及生产效率，确定最佳球料比为15：1[13]。

五、球磨时间对研磨结果的影响

在其他影响因素确定的情况下，研磨时间越长，球与石墨之间有效碰撞的时间就越长，对石墨的破碎效果越明显，越容易得出石墨烯，但球磨的时间越长，得到的片层的尺寸越小，越碎，同时由于比表面面积和表面能的增大，容易导致团聚，进而影响使用性能。

王武通过研究，采用球磨法制备亲水性石墨烯，采用石墨衍生物作为添加剂，在水相介质中采用球磨剥离并结合高温煅烧制备石墨烯，系统研究制备石墨烯的工艺条件，最终选取研磨时间为16小时[14]。

汪凯在用球磨法制备石墨烯/甲壳素纳米纤维杂化材料实验中，采用36小时作为最佳工艺参数[15]。

六、总结

球磨的实际效果由多种因素制约，各因素间又会存在相互的耦合作用，对于不同的规格球磨机，研磨不同的物料，难以找出理论最佳的一套工艺，但通过经验总结，可以找到经验上较为合理得到因数取值范围，由此可大大提升实际的生产效率。