文摘

矿物的破碎和解放怜开采矿产资源的关键。在球磨过程中,钢磨球不仅作为一个动作实施者也能量载体来确定矿石的破碎行为和磨机的生产能力。当地面产品呈现出多少粗和细粒度分布、分离过程就会受到影响,导致效率低下的恢复有用的矿物质。产品的粒度分布的最优控制是必要的,但球磨研磨的复杂性和随机性,很难确定适当的球的大小。解决问题在磨球直径的精确测量,本文进行了磁铁矿与磨球磨实验不同的直径相同的磨削条件下研究钢球直径的粒子的影响模式打破行为,地面产品的粒度分布,矿物解放程度分布。匹配关系的研究提出了球大小和地面的产品质量是至关重要的为提高产品质量和降低能耗。

1。介绍

矿物分离的效率和利用率是怜采矿技术研究的一部分,和矿物的破碎和解放的关键矿物质的利用效率(1]。当矿石含有有用矿物被相关加工设备和方法,有价值的矿物与脉石矿物中解放出来(2]。在选矿工厂的整个生产过程,破碎和磨措施减少粒子大小,为随后的分类操作提供所选材料完全解放有用矿物和使他们满足粒度分离要求3]。磨削操作国民经济中起着重要作用,与破碎和研磨的成本约占总投资的60%选矿工厂,和他们的耗电量占50 - 60% (4]。超过5%的年发电总量和数百万吨的钢铁消费每年在磨矿(5]。球磨使用钢球实现磨削效果,也就是说,实现矿石颗粒粉碎通过与钢球冲击和磨损,并扮演着重要的角色在一个选矿工厂的生产。尽管它有许多优点,包括大减速比,破碎效果好,适用性强,6),同时有缺点,如效率低、大消费的钢球,和严重的衬垫磨损(7]。与此同时,球磨过程影响选矿设备的技术指标和经济效益。因此,降低选矿成本的实际意义,提高分离指数通过优化磨削过程和选择性磨8]。

磨主要用于解放有用矿物和其次为细矿石提供一个合适的粒度分离。发言(9)开发了一种矿物解放断裂模型,但是它只考虑材料的立方体平等卷在一个过分简化的矿物镶嵌关系。在一些文献中,许多矿产解放模型破损断裂是随机构造的假设的基础上,大大简化了算法(10]。然而,它已经认识到,有一定程度的nonrandomness断裂的过程中(11]。Berube和玛珊德(12]打破铁矿石以不同的方式包括下巴断裂、辊破碎、球磨和得出结论,粒度分布和矿物质解放几乎不同程度低于210μm。Wightman et al。13)进行解放程度分析斑岩铜矿石和silver-lead-zinc矿石破碎棒磨机、锤式粉碎机,活塞模具,分别得出矿产解放程度在不同粒度分布是常数,无论哪一类型的矿石破碎。Vizcarra [14)进行了粒状床和压缩断裂破碎的影响,分别在锤式粉碎机和piston-die新闻测试。矿物粒子由矿物解放解放特征分析器(MLA)是独立于破碎方法用于生产。此外,颗粒大小的差异并不影响矿物解放的特征。Ozcan和奔驰15]相同的实验得出结论,将会有小差异之间的矿产解放程度的影响和压缩破坏时,颗粒大小是75μm。马里亚诺·埃文斯(16)研究了不同类型的冲击能量对黄铁矿和硫化铜矿石利用JK扶轮破损,发现没有影响能源矿产解放程度有很大的影响在给定的破碎粒度。

由于高消耗能源和材料的球磨,有必要避免无用的磨削。Overbreakage将导致失去有价值的矿产,回收率低,提高了设备磨损,降低处理能力,以及浮选药剂的浪费17]。在球磨过程中,选择性的增强解放矿物质和减少overbroken材料内容有利于同质产品粒度和进一步提高分类操作的技术指标18]。钢球的大小决定了地面的产品质量和影响磨削的电力和钢铁消费19]。因此,钢磨球大小是一个关键因素和铣效率至关重要20.]。目前,有很多公式用来计算钢球的直径,但没有任何公认的公式,可用于计算各研磨介质球的直径(21]。破损的实现者,钢球是地面的产品质量的关键。矿石总量组成的各种矿物质,其约束力会导致异质性。因此,断裂模式类型的破碎能量水平(22]。适当的钢球原因所产生的破碎力解放骨折在矿物界面,然后实现磨削的主要目的(23]。

研究钢磨球大小的影响在地面的产品质量,本文使用8个不同尺寸的钢球在相同磨削条件下获得P80地面球大小的产品,分析了影响粒子表面形态、粒度分布、解放和矿产分布的产品。最后,提出了提高地面的质量产品通过磨球的直径合适的矿石是地面。

2。材料和方法

2.1。样品的准备

摘要大部分的磁铁矿矿石采用浸染粒度小于140μ米,表明细粒度分布。80.61%的磁铁矿矿石浸染粒度小于74μ有一个小于20 m, 27.21%μm。分析表明,磁铁矿物之间的传播关系是复杂和密切,矿石的浸染粒度非常细,如图1。

矿物组成和内容如表所示1。根据测量结果MLA,矿石中矿物主要是磁铁矿和石英,占32.48%和61.73%,分别和他们的重量占总数的94.21%,表明磁铁矿矿石基本上可以认为是一个两阶段组成的矿物磁铁矿和石英。

2.2。磨削试验

摘要湿球球磨铣过程中使用的实验室测试。在研磨之前,球磨机一直闲置10分钟,然后洗一起研磨介质。三种类型的矿石由颚式破碎机粉碎和分离,和地面2毫米的颗粒大小选择。研磨介质的直径,即。,the steel balls, were 10 mm, 13 mm, 16 mm, 19 mm, 22 mm, 25 mm, 28 mm, and 32 mm, and the weight corresponding to the steel balls of each size was 8107.7 g, 8017 g, 8109 g, 8095.3 g, 8102 g, 8106.9 g, 8107.7 g, and 8081.1 g, respectively. The mill uses a laboratory hammer-shaped ball mill, and 500 g of mineral samples and 300 g of water are uniformly taken each time with the slurry concentration being 62.5%. The fineness tests were carried out using steel balls of 8 different sizes in laboratory for different grinding periods. Based on the time-fineness curve of the ores obtained through the tests, the grinding particle size was determined to be -200 mesh with a cumulative distribution curve of 80%. The relation between the particle size distribution and the mineral liberation degree at different steel ball sizes was studied to determine the appropriate size of grinding media.

2.3。矿物解放测量

研究钢球尺寸的影响地面上的矿物解放特点产品从磁铁矿矿石,矿物解放程度的地面产品不同粒径测试(−150 + 75μ米,−75 + 38μm,−38 + 20μ米)。

2.4。粒度分布测试

目的是获得准确的筛分大小,干筛分方法用于+ 75μ米材料的标准筛筛连锁型。与此同时,RestschAS200湿筛分是用于-75年μ米材料。测量范围的高精度电子秤1公斤和0.01 g的准确性是用来测量体重。

3所示。结果与讨论

3.1。粒子表面形态

粒子外观破损,记录整个过程的矿物开裂球磨媒体的作用下,地表矿石破碎后形成的球磨过程中,。骨折发生在断裂区域矿石的破碎强度时达成的钢球生产的不同能量的影响。粒子不同的断裂特征由于断裂能量的差异,因此,深刻的理解这些特征有助于揭示磁铁矿断裂过程的机制。磁铁矿矿石主要由磁铁矿和石英组成,而磁铁矿和石英之间的微观力学性能有很大的不同。此外,每个矿物的微观断口外观组件也不同在不同大小的钢生产的破碎能量球。

-75 + 20的断裂形态μ米粒子是由三个不同直径的钢球地面进行分析,如图2。发现磁铁矿骨折的类型主要是穿晶断裂和沿晶断裂。矿石的粒子断口外观地面三种尺寸的钢球主要是脆性断裂。磁铁矿粒子与32毫米钢球展示了明显的穿晶断裂相比地面13毫米和22毫米钢球。石英矿物的断裂形态包括壳断裂的模式,河断裂,片断裂,表示,32毫米钢球生产的破碎能量高,地面粒子穿晶断裂。断裂行为被证明是unselective,导致可怜的选择性。

3.2。粒度分布测试

地面产品的粒度分布是一个关键指标,直接影响到后续的分离过程。由于分离过程的回收率影响未经解放的和公开的粒子,地面的产品质量可以直接提高了使用钢球的大小合适的粒度组成特征的地面材料。

地面磁铁矿的粒度分布与钢球直径密切相关的产品。钢球直径越大,破碎力将越高,越容易磁铁矿是休息。因此,粗年级内容会减少和地面的平均粒度的产品将更小。地面时,钢球的体积小,矿石颗粒主要是疲劳断裂,和粗粒度的破碎效果不佳。图3显示,-20年的质量内容μm磁铁产品地面10毫米和13毫米钢球明显低于其他地面的钢球直径,表明磁铁矿是严重为了这座新奇10毫米和13毫米钢球。尽管10毫米和13毫米钢球重量相同的其他钢铁球和较小的破碎力,产品仍认真地上的更多和更高的碰撞10毫米和13毫米钢球。与钢球直径的增加,微粒的产生是先降低,然后增加。当球直径达到28毫米和32毫米,冲击力是高,但球的数量减少,导致较低的粒子破碎。它表明,地面产品的粒度增加时,钢球直径是如此巨大,以至于过度破碎力和研磨过度造成的。因此,研磨过度总是发生在球直径太小或太大,离开地面产品太细或太粗。读研期间必须获得一个合格的颗粒大小,或后续分离过程由于不当会影响地面产品的粒度。-75 + 20嗯被选为粒度的合格产品,合格的地面磁铁矿颗粒的粒度分布达到一个值高达22毫米,占总数的54.57%基于地面粒度组成。适当的地面球大小不同的材料可以不同,和地面产生合格的产品将最大化当采用适当的球的大小。

3.3。多重分形的研磨产品的粒度分布

破碎设备,如颚破碎机,圆锥破碎机,分形的部分足以充分反映了材料的分形特征。高能源消耗的钢球磨煤机等破碎设备,然而,更适当的使用多重分形测量粒度分布。因此,它是不可能完全控制整个粒度分布范围只有单一分形数字。多重分形是用来描述破碎后的粒度分布特征与许多多重分形参数,可以用来准确地分析磨削后的粒度分布特征。地面产品的粒度分布有一定的范围和显示部分分形的特点。不同的分形维数的值可以观察到在不同粒径范围。研究不同钢球直径的影响粉碎后的粒度分布,粒子大小分为三类,包括粗粒子,介质微粒,微粒。地面粒度呈现不同的分形维数这三个类别,分别。下面的公式是用来计算的分形维地面粒子大小的三个类别:

在这个公式,代表了粒子大小和和粒度值曲线的拐点,代表粗粒子的得分和中细粒子和介质微粒的断点和细粒子,分别。 , ,和代表的分形维度粗颗粒的粒度分布,中细粒,分别和细粒类别。 , ,和是常数。

粒子大小的三节分形线性拟合曲线对应于不同直径的钢球磨磁铁矿和破损后如图所示4。三节的粒度分布的分形维数结果对应于不同直径的钢球如表所示2。基于相关系数的拟合直线,三节分形模型可以更准确地描述粒度分布的特点所产生的不同直径的钢球。

产生的分形改变粒子大小不同直径的钢球磁铁矿研磨后如图5。的粗粒度范围 μm,当钢球直径10 - 32毫米,粗颗粒的分形维数与钢球直径的增加逐渐增加。在中细粒度范围 μm,粒径的分形维数与钢球直径的增加逐渐下降。的细粒度范围 μ米,当钢球直径10 - 22毫米,粒径的分形维数大大减少与钢球直径的增加。的拐点粒径的分形维数出现在钢球直径22毫米。钢球直径22到28毫米时,颗粒的分形维数大小很小的变化。因此,它表明,钢球的大小越大,影响越小钢球对粉碎程度的微粒。

根据分形分析的三个部分磁铁矿地面通过不同直径的钢球,粗的分形维数和介质微粒的磁铁产品在2.00和3.00之间,和能源消费之间的体积和表面磨削过程中。在-75年的细粒度范围μm,粒子大小的分形维数减少,表明更多的能量消耗在微粒比例不断上升,这意味着从磨是消耗更多的能量输入新的表面,因此逐渐接近2。此时,破损机制可以视为磁铁矿的穿晶断裂,因此,能源消费最高的细粒破碎的过程。结果,粒子从裂纹扩展断裂模式改变了粒子之间的剪切滑移的粒子在细粒径范围内 μm。在这个过程中,粒度分布的分形维数逐渐减少,能源消耗逐渐增加。分形维数的变化可以清楚地代表能源消耗的趋势矿石颗粒破碎过程中使用不同直径的钢球,即。分形维数越小,更多的能量消耗过程,越难粉碎颗粒。

3.4。解放属性

矿石磨主要用于从脉石矿物解放宝贵的矿产资源,因此,研磨产品质量评价主要基于矿物解放程度。MLA进行分析来确定矿物解放程度的地面磁铁产品不同直径的钢球。

解放产品粒度分布度合格的地面 μm和 μ米生产的钢球大小不同,分别如图6和表3。一些磁铁矿颗粒不完全解放,其他人仍intergrown。破碎力时小钢球的直径是10毫米和13毫米,破碎力是法律,造成的破损模式表面上磨主要是局部的疲劳断裂。因此,矿物解放程度的磁铁矿生产10毫米和13毫米钢球被其他的比。然而,磨削效率很低因为钢球的直径很小。此外,地面产品的粒度分布特征是高大型和小型尺寸和较低的中等大小。得出结论,钢球的10毫米和13毫米是不合适的。当钢球从16毫米到22毫米用于磨削,改变矿物解放,这表明矿物解放程度保持稳定在一定范围内的能量产生的研磨介质。当钢球的直径22毫米,石英的解放程度很低,会见了选择性破碎原理,即。,破碎有价值的矿物和减少脉石矿物破碎。当钢球的直径是25 - 28毫米,磁铁矿解放减少,而高破碎能量生成以及最大的力的方向而不是矿物界面与钢球直径的增加。 Therefore, the fracture behavior was not selective and the mineral liberation degree was poor. 22 mm was the proper steel ball diameter that could be used to produce better liberation and qualified particle size for μm磁铁矿。

4所示。结论

本文研究了钢球尺寸的影响在地面产品的粒度分布,粒子表面形态,解放和矿产分布,表明适当的球直径是必要的,以实现所需的地面的产品质量,和得出的结论如下:

钢球直径的影响磁铁的表面形态进行了研究。磨球在不同产生的磁铁矿裂纹扩展能量导致粒子断口外观差异很大。地面产品以穿晶断裂模式,呈现明显的磁铁矿晶体裂纹。

基于磨后磁铁矿的粒度分布的多重分形方法,分形维度之间的连接,建立了球直径粗,中,细粒子。结果表明,粗粒度范围的 μm,断裂模式主要是裂纹断裂,和粒度分布的分形维数与钢球直径的增加逐渐增加。在中粒径范围 μm,断裂模式主要是裂纹断口和表面裂缝,和粒度分布的分形维数与钢球直径的增加逐渐下降。的细粒度范围 μm,当球直径10 - 19毫米,粒度分布的分形维数与钢球直径的增加逐渐减少,而粒度分布的分形维数很小的变化22-32毫米时,表明产生的能量球的22 ~ 32毫米细矿石颗粒破碎的影响可以忽略不计。因此,多重分形方法可以用来评估球直径对粒径分布的影响。

球直径之间的关系和解放程度的地面磁铁产品进行了研究。矿物解放程度在不同粒径范围研磨后表明,合适的球直径所产生的冲击能量价值中解放出来,打破了磁铁矿颗粒沿界面不同的矿物质和能产生较高的矿物为磁铁矿解放程度。基于地面产品的收益率与一个合格的颗粒大小和矿物解放程度的磁铁,它是确定适当的球直径22毫米。

数据可用性

所有的数据都包含在本研究可根据接触要求第一作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。U1704252),国家重点研发项目(2018号yfc0604702 2020 yfc1908800和2018 yfc1901601),和创新研究团队项目(科技)河南大学(19 irtsthn028)。