[发明专利]一种基于料层冲击夹持破碎确定球磨机钢球直径的方法

说明书

一种基于料层冲击夹持破碎确定球磨机钢球直径的方法，根据脆性颗粒的粒径d、颗粒堆积密度ρ_b、料层夹持角α、料层颗粒破碎的单位质量能耗C₀，球磨机内介质缩聚层的直径D₀，钢球密度ρ_e，代入钢球直径计算公式计算钢球适宜直径。本发明专利克服了传统经验公式以及球半径理论公式计算钢球直径的缺陷，从料层冲击夹持破碎的角度计算钢球直径，以提高球磨冲击粉碎的针对性、效率和能量利用率。

技术领域

本发明涉及一种基于料层冲击夹持破碎确定球磨机钢球直径的方法，属于粉体加工中的球磨粉碎领域，主要针对粒度较小、受钢球冲击时能够形成有效料层的颗粒的球磨冲击粉碎。

背景技术

在粉体加工中，球磨机因其结构简单、操作维护方便、适应性强、生产能力大，广泛应用于建材、冶金、选矿和电力等工业中，但也存在能耗高，能量利用率低的问题，尤其对细颗粒的球磨粉碎能耗更高。工业发展和市场需求对粉磨产品的粒度要求越来越细，提高细颗粒球磨能效对节能降耗具有重要的现实意义。

球磨机通过转动筒体提升介质到高位，并以抛落冲击形式实现对料层颗粒的粉碎。钢球是球磨机应用最为广泛的介质，也是实施球磨粉碎的直接载体。钢球直径的大小直接影响冲击能量的大小、料层夹持范围和料层颗粒的冲击粉碎特性，对提高球磨粉碎的能量利用率至关重要。

现有计算球磨机钢球直径的方法有很多。在国外有奥列夫斯基公式拉苏莫夫公式(D_b＝idⁿ)、戴维斯公式邦德公式这些公式过于简化，难以真实反映球磨粉碎过程各因素与钢球直径之间的关系，计算误差较大。国内段希祥在“球磨机钢球尺寸的理论计算研究”中结合破碎力学原理和介质运动理论，提出了球半径理论公式：考虑了更多的影响因素，提高了钢球计算精确度。但是该公式是基于矿石单颗粒破碎所需冲击能量的原理，并未考虑料层堆叠的情形，对较粗矿石的破碎效果相对较好，但对细颗粒料层冲击破碎情形略显不足。涉及钢球直径计算的专利CN201410814684.9，CN210410814692.3也主要从矿石力学性能角度计算钢球直径，未考虑颗粒料层粉碎对钢球直径的影响。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，根据球磨机内料层颗粒冲击破碎的特性，提供一种基于料层冲击夹持破碎确定球磨机钢球直径的方法，将颗粒和料层初始特征与料层冲击粉碎特征结合，为钢球直径的计算提供一种可行的办法。

本发明的技术方案是：一种基于料层冲击夹持破碎确定球磨机钢球直径的方法，步骤如下：

步骤1)检测被冲击粉碎颗粒的粒径d，堆积密度ρ_b，获得被粉碎颗粒和料层的初始特征；

步骤2)对料层开展不同高度的落球冲击试验，根据破碎质量变化曲线，获得料层颗粒破碎的单位质量能耗C₀，料层完全破碎的临界破碎质量；

步骤3)根据料层在钢球冲击下的夹持形态和破碎质量，计算料层夹持角α；

步骤4)根据钢球在抛落下的运动形态、球磨机内介质缩聚层的直径D₀和冲击高度，以钢球单次冲击能量满足被夹持料层颗粒完全破碎为条件，将颗粒参数(d)、料层状态(C₀，ρ_b，α)和磨机参数(ρ_e，D₀)引入钢球直径计算公式：

颗粒参数d取入料颗粒粒径的平均值，ρ_b在自然堆积下测得。