矿山行业中重要的黑箱设备及存在的问题

2022-01-22 15:32:17
来源：公众号：亿代天问
作者：老呆
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文章来源于公众号：亿代天问，作者：老呆

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矿山行业中重要的黑箱设备及存在的问题

（“选矿那些事”老呆说系列二）

说在正文前的话：本人年逾天命，工科毕业，机械工程专业，高级工程师职称。从业三十余年，期间有二十多年从事选矿职业，近来重抄旧业，觉得选矿行业还是存在不少问题，如管理粗放、效率低下、生产成本高，浪费现象多，技术含量不高，自动化程度过低，不受职业青睐等。自己也做过一些思考，有一些心得，再三权衡后，还是决定写出来，共同仁参考，希望对人对事有所裨益。牵扯个人经验和技术，可能暂时会保留一点，毕竟我还得靠职业生存，也请予理解。如文字有疏漏，观点有不妥，请以求同存异之心为怀。

本系列文章，目前计划有三四十篇，预计一到二周发一篇，并和其它类文章交替上传。

破碎工具的发明和利用，是和人类一起诞生的，没有牙齿破碎后的进食，生命可能无法维持。砸碎、捣击、研磨，杵臼、磨盘、滚碾等，用于破碎的方式方法和工具机械，是与人类的文明发展始终相伴的。

随着工业文明的发展，各种破碎、粉碎设备应时而生，而且越来大型化自动化，磨机便是其重要的发明之一，破碎设备在现代人类发展的进程中，成为了不可或缺的重要工具之一。

磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，是工业生产中广泛使用的高细度物料粉碎机械之一，其破碎比较大，单位破碎能耗较高，破碎后的颗体粒度可达微米级，适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业，其粉碎的环境条件可分为干式和湿式二种。

球磨机作为磨机的主要种类，应用最为常见和广泛，是选矿行业中极为常见的关键设备。球磨机根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。磨机根据筒体形状可分为短筒磨、长筒磨、管磨和圆锥型磨四种。

一、磨机在选矿行业的地位和重要性

磨机在选矿行业中的地位十分关键和重要，其运行的效果情况直接关系到选厂生产能力的大小（选矿厂的生产规模和能力一般是指球磨机的处理能力）、生产指标的好坏（磨机是作为选别流程前的最后一道准备工序，为选矿流程提供基本的选矿条件，即向选矿设备供给浓细度合格、浆量均匀大小适宜的矿浆）、生产成本的高低（其能耗材耗占到选矿成本的三四成左右，甚至更高）。且选矿用主要磨机，一般购置费用较高，设备尺寸大、体量大、占用空间大，安装及维修工作量大、劳动强度高、周期长。

可以说，国内的每个选矿厂或选矿企业，在确保产品质量的前提下，其生产能力都有提高10％～30％、生产成本降低10％～30％、回收率提升1-5%可能，而实现这种可能，30%的贡献，甚至更高的贡献率来自于磨矿设备，可见磨矿设备在选矿生产中有多么重要。

所以说，要想更快更好的提高选矿的生产效率，降低选矿单位生产成本，减轻劳动强度，保障工作安全，从磨机入手和突破，往往会事半功倍。

二、为什么说磨机是真正的黑箱设备？

机械设备的基本组成，无外乎由动力驱动控制装置、变速传动制动装置、工作防护装置、润滑冷却系统、自动检测和控制系统等部分组成，磨机的结构组成情况也是基本如此，磨机的黑箱不在这儿，而是黑在：

1、磨机的作功过程，是在一个在双层厚达几十上百毫米的钢铁封闭空间内完成的。

2、磨机在运转过程中，把机械的相对规律的运动和受力形式，转化为多介质（磨料介质，被磨物料、中间介质）的无规律运动和作用力，作功的运动形式和受力形式极其复杂。

3、磨矿是一个多介质相互复杂作用的过程，介质有磨料介质、被磨物料、中间介质，种类多，性质多样，形状复杂。并且介质运动和受力完全是在黑箱内完成的，看不见，摸不着，感受不到，难以观察、检测和评价。

4、因为磨矿过程的难以评价，从而造成了磨矿效果，也很难评价。这也意味着，如何根据磨机的结构情况、型号参数，合理的调整磨机和调配介质，进而实现磨机安全高效运行控制的难度非常大，这在机械设备中也是极其罕见的现象。

5、磨机的高效运转，是由多条件因素决定的，如湿式格子磨机，如何根据磨机溢流浓细度产品的要求，及被磨物料的性质和粒级情况，以磨机的结构参数性能特点为基础，选择适宜的衬板、磨矿介质，系统的调控好给矿、给水、返砂量（如闭路磨矿分级回路）、磨矿浓度、磨矿时间、磨矿介质补加，从而实现磨机的高效运行，和最佳的磨矿效果，并不是一件容易的事。

三、球磨机在设计制造和运行中存在的主要问题

1、磨机，特别是作为一二段磨矿的磨机，一般都属于大型设备，牵扯到介质和供电的问题，很难在实验室内完成研究，而现有的磨机设计理论和计算公式，多来自于小型实验或经验数据，其中存在着实验不足和经验不可靠问题，这些不足和不可靠，很少有专业研究机构，去结合实际生产应用情况进行现场研究，从而对理论进行创新，对公式进行修正，以致于多年来磨机的设计制造和应用效率效果理论，并没有多少发展和创新。

2、球磨机是不是最佳（高效节能）状态下运行，无法观察，难以判断，也没有相应的标准。

3、一台磨机的理想负荷是多少，难以量化。实际的负荷和理想的负荷之间还有多少差距，实际的负荷如何精确测定？

4、工作参数，如筒体最佳转速，初装磨矿介质要求，磨矿介质添加要求，磨矿浓度控制，返砂量大小要求，要么是经验公式计算后的理论取值，要么是类比经验确定，其数据无一不是在一定的区间范围内，是不是最优，还有没有优化的空间，如何进行准确优化量化。

5、磨矿时间、磨矿分级闭路的返砂量检测和控制，目前很难实现自动检测，因无法自动检测而难以实现自动化控制。

6、磨机内磨矿介质运动状态和运动形式，以及液态的矿浆流动机理基本上还是模糊不清。