第３５卷第４期 ２０１２年７月 非金属矿 Ｎｏｎ—Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｍｉｎｅｓ Ｖｌｏｌ－３５ ＮＯ．４ Ｊｕｌｙ，２０１２ 磨矿条件对钢球磨损的影响及磨损规律研究 魏勇 ， 郭利杰 １０００４４） （１ 西南科技大学环境与资源学院，四川绵阳６２１０１０；２固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室，四川绵阳６２１０１０； ３北京矿冶研究总院，北京摘要以东鞍山赤铁矿矿石作为被磨物料，探索了磨矿条件（质量分数、ｐＨ值等）对钢球磨损的影响以及磨损规律。结果表明：钢球磨损 量随磨矿质量分数的增大先增大后减小，当磨矿质量分数为４０％时，钢球磨损量出现最大值；ｐＨ值在５￣９．５之间时，磨单位质量矿石的钢球磨损 量基本不变，即ｐＨ值在该区间变化对钢球磨损影响不大。对东鞍山铁矿床中含碳酸铁的铁矿石（１≠｝矿样）、不舍碳酸铁的铁矿石（２撑矿样）和高亚 铁铁矿石（３ 矿样）分别进行磨矿试验研究，结果表明，处理这３种矿样时，钢球磨损量基本不变。 关键词磨矿钢球磨矿条件磨损规律 中图分类号：ＴＤ９２１＋．４文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｗｅａｒ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｂａｌｌｓ ａｎｄ Ｗｅａｒ Ｌａｗｓ ＷｅｉＹｏｎｇ 。‘ＧｕｏＬｉｊｉｅ’ （１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１０１０；２ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｗａｓｔｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｃｙｃｌｅ，Ｍｉｎｉｓｔｙ ｏｆ ｒＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１０１０；３ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４） － Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔａｋｅｓ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｆｒｏｍ Ｄｏｎｇａｎｓｈａｎ ｍｉｎｅ ａｓ ｇｒｉｎｄｅｄ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， ｐＨ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｗｅａｒ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂａｌｌｓ ａｎｄ ｗｅａｒ ｌａｗｓ ａｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， ｈｅ ｔｗｅａｒ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂａｌｌｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｈｅｎ ｔｄｅｃｒｅａｓｅｓ。ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆｗｅａｒ ａｍｏｕｎｔｓ ｗｈｅｎ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ４０％；ｔｈｅ ｗｅａｒ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂａｌｌｓ ｒｅｍａｉｎｓ ｓｔｅａｄｙ ａｔ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ５￣９．５，ｉｔ ａｌｓｏ ｍｅａｎｓ ｔｈａｔ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｈｅ ｔｗｅａｒ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂａｌｌｓ ｉｎ ｈｅ ｄｉｔｓｔｒｉｃｔ． Ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｌ撑、２撑ａｎｄ ３撑ｉｒｏｎ ｏｒｅｓ ｆｒｏｍ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｂｅｄｓ ｏｆ Ｄｏｎｇａｎｓｈａｎ ｍｉｎｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｔｈａｔ ｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｋｉｔｎｄｓ ｏｆ ｉｒｏｎ ｏｒｅｓ ｈａｖｅ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｈｅ ｗｅａｒｔ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆｓｔｅｅｌ ｂａｌｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｂａｌｌ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅａｒ ｌａｗ 入选矿物粒度和解离度的大小是磨矿过程和选 别过程最基本的参数，是实现矿物分离的决定性条件 钢球的单个质量为６６．８１ ｇ， ０ ｍｒｎ钢球的单个质量 为３２．９４ｇ， １０ｍｉｌｌ钢球的单个质量为４．１０ｇ。 之一［１－２］。磨矿条件不但影响磨矿产物的粒度和解离 度，而且会对矿物颗粒表面性质和矿浆特性产生影 １．２ 主要仪器设备ＸＰＣ一６０ｘ１００颚式破碎机，武汉 探矿机械厂；ＰＳＪ．００６对辊粉碎机，西安惠尔机械厂； 响，从而影响钢球和钢球问、钢球和矿粒间的相互接 触，使钢球磨损发生变化［３－７１。 １ 实验部分 ￣１６０ｘ１８０圆筒型球磨机，沈阳探矿机械厂；ｐＨＳ一３Ｃ 酸度计，上海雷磁仪器厂；－２００目标准检验筛，辽阳标 牌厂；ＪＡ２１００２电子天平，上海精密科学仪器有限公 司；１０００Ｗ电吹风，珠海斗门奥尔斯电器有限公司。 １－３ 实验方法钢球的配比：选择装球率为４２％， 装入钢球的总质量为８－４ ｋｇ， ５ Ｉｍ、税０ ｍｌｎ、 ｌ０ｍｌｎ３种钢球的配比见表１。 １．１ 原料实验用矿样取自东鞍山铁矿含碳酸铁的 铁矿石（简称１≠｝矿样）、不含碳酸铁的铁矿石（简称２≠≠ 矿样）和高亚铁铁矿石（简称３≠≠矿样），经破碎机破碎 至．２ｎｌｒｎ，磨矿条件（矿浆质量分数、ｐＨ值）对钢球 磨损量的影响实验采用３聋矿样。实验用钢球购自辽 宁哈瓦轴销售有限公司，属于轴承钢球，直径分别为 ２５１ＴＩ１ＴＩ、２０Ⅱｕｎ、１０ｍｍ；钢球硬度为ＨＲＣ６３； ５ｍｌｎ 收稿日期：２０１２－０４．２７ 表１ 各级别钢球的装球率以及装球量 基金项目：国家自然科学基金项目（５１００４０１４）；西南科技大学博士 基金项目（１１ＺＸ７ｌ１６ ｏ 磨矿：每份被磨矿样固定为４００ ｇ，磨矿介质为自 来水，矿浆ｐＨ值采用ＮａＯＨ、ＨＥＳＯ 调整。每次磨矿 通讯作者，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｅｉｙｏｎｇ１９８００９０９＠ｓｉｎａ．ＣＯＩＩ１。 ．２１一 第３５卷第４期 非金属矿 ２０１２年７月 前用矿样湿式清洗磨机，然后加入待磨物料，根据所 表２不同矿浆质量分数下磨不同矿量时钢球磨损量 选择的磨矿条件进行磨矿实验。采用干一湿联合筛 析法确定磨矿产品的粒度组成。 钢球的清洗和称量：磨矿至规定时间后，从磨机 中放出矿浆，取出钢球，用自来水清洗去除钢球表面 矿浆，将清洗后的钢球用电吹风吹干，然后称重。 ２结果与讨论 ２．１磨矿质量分数对钢球磨损量的影响 ２．１．１ 磨矿时间和磨矿质量分数对磨矿产品细度的 影响：矿浆ｐＨ值为６．９，在不同矿浆质量分数和不同 磨矿时间下，磨矿产品中一０．０７４ ｍｍ含量变化情况见 图１。 ９５ ９Ｏ ８５ 加８Ｏ 垂７５ ７０ 。６５ ６０ 蜃矿时￣／ｍｉｎ 图１ 不同矿浆质量分数下磨矿时间对磨矿产品中 ．０．０７４ ｍｍｆｆ量的影响 从图１可看出，磨矿产品中－０．０７４ ｍｍ含量随磨 矿时间的延长而增大，磨矿时间越长，－０．０７４ ＴＴｌｍ含量 越高，但其增幅减小。若将磨矿细度控制在一０．０７４ ｍｍ 占８０％左右，则由图１可得出，当磨矿质量分数为 ２０％、４０％、６０％、７０％和８０％时，所需磨矿时间分别为 １１．９９ｒａｉｎ、９．０５ ｒｎｉｎ、８．２１ ｍｉｎ、６．８５ｍｉｎ和７．９ｍｉｎ。通 ２．２ ｐＨ值对钢球磨损量的影响 ２．２．１ 矿浆ｐＨ值对磨矿细度的影响：固定磨矿质量 分数为７０％，不同矿浆ｐＨ值下磨矿时间对磨矿产品 过分析可知，磨矿达到相同细度（．０．０７４ ｍｍ为８０％）， 随着矿浆质量分数的增大，所需磨矿时间先减小后增 加，在矿浆质量分数为７０％时，所需磨矿时间最短， 此时磨矿效率最高。 ２．１．２ 不同磨矿质量分数下钢球磨损：实验过程中， 矿浆ｐＨ值为６．９０，磨矿质量分数为２０％、４０％、６０％、 ７０％和８０％时，每份矿的磨矿时间分别为１１．９９ ｍｉｎ、 ９．０５ ａｉｒｎ、８．２１ ｍｉｎ、６．８５ ｍｉｎ和７．９ ｍｉｎ。考虑到钢球 中一０．０７４ ｍｍ含量的影响，见图２。 厝矿时ＩＮ／ａｉｒｎ 图２ 不同ｐＨ值下磨矿时间对．０．０７４蛳含量的影响 硬度较大，每磨１０份矿样（即４ ）测一组数据，实验 结果见表２。 从图２可看出，磨矿产品中一０．０７４ ｍｍ含量随磨 矿时间的延长而增加，磨矿时间越长，一０．０７４ｎｌｍ含 量越高，增幅减小。若磨矿细度控制在一０．０７４ ｍｍ占 ８０％左右，由图２．－Ｉ得出，矿浆ｐＨ值为５．１５、５．８７、６．９０、 ７．５０、８．０５和９．３２时，所需磨矿时间分别为６．５０ｍｉｎ、 ６．４７ ａｉｒｎ、６．５５ ｍｉｎ、６．５３ ｍｉｎ、６．５３ ａｉｒｎ和６．４６ ｍｉｎ。通 由表２可知，当磨矿质量分数为２０％、４０％、６０％、 ７０％和８０％时，磨单位质量矿样的钢球磨损量分别 为１．９７ｇ／ｋｇ、２．０５ ２ｇ／ｋｇ、１．５９ｇ／ｋｇ、１．３６ｇ／ｋｇ。通 过分析可知，当磨矿质量分数低于４０％时，磨单位质 量矿样的钢球磨损量随磨矿质量分数的增加而增大， 当磨矿质量分数高于４０％时，单位质量矿样的钢球 磨损量随磨矿质量分数的增大而减小，在磨矿质量分 数为４０％时，钢球磨损量出现最大值。 ．过分析可知，磨矿达到相同细度（．０．０７４ ｍｍ为８０％）， 矿浆ｐＨ值在５￣９．５之间时，所需磨矿时间基本保持 不变，这表明矿浆ｐＨ值对磨矿细度的影响较小。 ２，２．２不同ｐＨ值下钢球磨损：实验过程中，固定磨矿 ２２． 魏勇，郭利杰 磨矿条件对钢球磨损的影响及磨损规律研究 质量分数为７０％，矿浆ｐＨ值为５．１５、５．８７、６．９０、７．５０、 ８．０５和９．３２时，每份矿的磨矿时间分别为６．５０ｒａｉｎ、 ６．４７ ｍｉｎ、６．５５ ａｒｉｎ、６．５３ ｍｉｎ、６．５３ ｍｉｎ和６．４６ ｍｉｎ。每 磨１Ｏ份矿样（即４ ）测一组数据，实验结果见表３。 表３不同ｐＨ值下磨不同矿量时钢球磨损量 图３ ３种矿样磨矿产品中．０．０７４ ｍｌｎ含量 制在一０．０７４ｉｌｌｎｌ占８０％左右，则ｌ≠｝矿样、２≠≠矿样 和３≠｝矿样所需磨矿时间分别为６．５５ ｍｉｎ、６．５０ｍｉｎ、 ６．８５ｍｉｎ。这表明，ｌ≠｝矿样和２＃矿样相对易磨，而３≠≠ 矿样相对难磨。 在相同磨矿条件下，对３种矿样分别进行磨矿试 验，结果表明，磨单位质量的３种矿样钢球磨损量相 当。 ３结论 １．磨矿质量分数对磨矿产品中一０．０７４ ｍｍ含量和 钢球磨损有直接影响，磨矿达到相同细度（一０．０７４ Ｉｒｌｌ／ｌ 为８０％），随着矿浆质量分数的增大，所需磨矿时间先 减小后增加，矿浆质量分数为７０％时，所需磨矿时间 最短，此时磨矿效率最高；当磨矿质量分数为４０％时， 钢球磨损量出现最大值。 ２．矿浆ｐＨ值对磨矿产品中一０．０７４ Ｉｍ含量和钢 球磨损的影响较小，磨矿达至 相同细度（－ｏ．０７４ ｌｌｌｎｑ为 ８０％），矿浆ｐＨ值在５～９．５之间时，所需磨矿时间基 本不变，这表明矿浆ｐｒｔ值对磨矿细度影响较小；此 外，ｐＨ值在５－９．５之间时对钢球磨损量影响也不大。 ３．对东鞍山铁矿含碳酸铁铁矿石样、不含碳酸铁 铁矿石样和高亚铁铁矿石样进行的磨矿试验结果表 明，高亚铁铁矿石样比另两种矿样稍微难磨一些，但 ３种矿样的钢球磨损量相当。 由表３可知，当矿浆ｐＨ值为５．１５、５．８７、６．９０、７．５０、 参考文献： ［１】Ｌｕｉ Ａ Ｗ，Ｈｏｅｙ Ｇ Ｒ．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｗｅａｒ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂａｌｌｓ ｉｎ ８．０５和９．３２时，磨单位质量矿样的钢球磨损量分别 ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｏｒｅ［Ｊ］．Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ Ｑ，１９７５，１４（３）：２８１—２８５． 为１．５４ ｇ／ｌ（ｇ，１．５３ ｇ／ｌ（ｇ，１．６２ ｇ／ｋｇ，１．５３ ｇ／ｋｇ，１．４７ ｇ／ｋｇ， ［２］陈炳辰．磨矿原理口 ．北京：冶金工业出版社，１９８９：１—５０． １．４５ ｇ＆ｇ。通过分析可知，矿浆ｐＨ值在５～９．５之间时， 【３］肖庆飞，段希祥．磨矿过程中应注意的问题分析及对策研讨［．『］．矿 磨单位质量矿样的钢球磨损量基本保持不变，即ｐＨ 产综合利用，２００６（４）：３０—３３． 值对钢球磨损量影响不大。 ［４］戴世武．选矿厂合理装补棒磨磨矿介质的实践明．有色金属设计， ２－３ 不同矿样的比较试验磨矿质量分数为７０ｏ／０， ２００７（３）：１２—１５ 矿浆ｐＨ值为６．９０，在不同磨矿时间下，对３种矿样进 ［５］段希祥．碎矿与磨矿口 ．北京：冶金工业出版社，２００６：５０—１５０． 行了磨矿试验，磨矿产品中一０．０７４ｍｍ含量的变化情 ［６】邵荷生，张清．金属的磨料磨损与耐磨材料 伽．北京：机械工业出 况见图３。 版社．１９８８：５０—１００． 从图３可看出，３种矿样磨矿产品中－０．０７４ｌｌｌＩＩ１ ［７］崔学茹，刘厚乾，李明东．磨矿介质与磨矿效率剖析［Ｊ］．矿业工程， 含量随磨矿时间的增加而增大。若将磨矿细度控 ２００５ ｆ６）：３５．３６．＾风 ．２３．