磨矿动力学研究概述

作者:杨金林;周文涛;蒋林伶;马少健;杨晓静;莫凡; 刊名:矿产综合利用 上传者:赵海荣

【摘要】基于磨矿动力学研究现状,论文介绍了n阶磨矿动力学方程、总体平衡动力学模型以及基于智能算法的磨矿数学模型等三种磨矿动力学模型,并重点分析了总体平衡动力学模型及其中的破碎函数和选择函数.研究认为,总体平衡动力学模型在国外应用广泛,应用前景良好,但它在国内的研究和应用严重滞后,亟待业界关注研究.

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磨矿动力学是指被磨物料的磨碎速率与磨矿时间关系的规律[1]。通过建立磨矿动力学模型,可分析和预测磨矿中各个粒级的磨矿行为,对实际磨矿情况做出理论上的分析和判断。因此,磨矿动力学研究是磨矿过程模拟和优化的重要研究内容,也是选矿学科重点发展的研究领域之一[2]。目前,磨矿动力学的建模类型主要有n阶磨矿动力学方程、总体平衡动力学模型以及基于智能算法的磨矿数学模型。1n阶磨矿动力学方程1.1n阶磨矿动力学方程的概念磨矿动力学常用的建模方式是采用类似化学反应动力学模型建模,所得模型为常见的n阶动力学(积分)方程[1]。建立这一方程的基本假设是,磨机内粗颗粒粒级(大于指定粒度的粒级)的消失速度与被磨物料中这些大颗粒所占比率成正比,即:dRdt=-kR,R=R0e-kt(1)R=R0e-ktn(2)式中,t为磨矿时间,R为经过t时间磨矿产物中大于指定粒度的颗粒的产率,R0是给料中大于指定粒度的颗粒的产率,k、n为与物料性质和磨矿条件有关的参数,当n=1时,如公式(1)所示,为一阶磨矿动力学方程。n值主要取决于物料的均匀性、强度和球荷粒度特性,k值与磨矿细度有关[1]。n、k都跟粒度d有关,可写成d的函数:k(d)=C0+C1dX1,n(d)=A0+A1dX2(3)式中,C0、C1、A0、A1、X1、X2均为待定系数,取决于被磨物料的性质和磨矿条件。n阶磨矿动力学方程是国内研究和应用较广泛的磨矿动力学模型,有关研究重点主要涉及模型参数n、k的求解及其相互关系研究和应用。1.2n阶磨矿动力学方程的研究现状段希祥[3]用石英、方解石和重晶石磨碎分别磨至2.5~320min,建立n阶磨矿动力学方程,计算出n和k值,通过其变化反映出磨碎过程的实际情况:对于同种物料,n值在粗磨条件下的同种物料随着磨矿粒度减小而变小,细磨下则随着磨矿粒度减小反而增大,而k值是随粒度减小而变小;在同一磨矿粒度下随磨矿时间延长n值逐渐变小及k值逐渐增大。侯英等[4]在段希祥教授的基础上,对参数n和k应用解析几何和偏导数的方法来分析磨矿动力学参数n和k与磨矿时间的关系以及对磨矿速度的影响,研究表明:在磨矿时间te1/k时,n对R起主要的影响作用,n越大,磨矿速度越快。这较完整的解释磨矿动力学参数的意义,并通过实际试验验证,结果与理论分析一致。吴明珠等[5]采用一阶磨矿动力学方程,获得参数k与球径之间的关系。一般地,k值愈大,物料的被磨速度愈快,则可认为与k的最高值相对应的球径就是该粒级最适宜的球径,从而得出适用于攀枝花钒钛磁铁矿矿石性质的最适宜球径与给料粒度关系的数学模型。陈炳辰教授也曾用参数k作为实验室细窄粒级给料磨矿时最适宜球径的判据,获得适用于东鞍山矿石性质的适宜球径的数学模型。王力等[6]通过建立被磨物料的n阶磨矿动力学方程,研究助磨剂对煤沥青的动力学影响,并对磨矿结果进行预测,得出最合适的助磨剂。通过对n阶磨矿动力学方程的研究,分析和评价各个操作条件对磨机的实际工作情况的影响,可为择最佳的磨矿操作条件提供依据。显然,如果矿石中各组成矿物的硬度、密度、脆性等性质差异不大,各组成矿物在被磨过程中相互影响较小,则n阶磨矿动力学方程的基本假设可成立。2总体平衡动力学模型2.1总体平衡动力学模型的概念总体平衡动力学模型是基于总体平衡模型建立的动力学模型。众所周知,磨矿是固体物料总体平均粒度减小的过程,就某一具体粒级而言,在磨矿过程中,它可能被磨碎而致粒度减小进入较细的粒级,从而使该粒级的颗粒总量减少(称为该粒级颗粒的消失);同样,比之更粗的颗粒也可能被磨碎而进入该粒级,从而使该粒级的颗粒总量上升

参考文献

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