磨矿方式

磨矿可按照磨机内物料的传输方式分类，也可按使用的研磨介质特点分类。按物料传输方式磨矿分为干磨、湿磨和润湿磨三大类：(1)干磨的给料中水分不大于5%，靠气力输送，磨矿产品的分级系统、供气系统均较复杂，工作环境易为粉尘污染，故应用较少;只有对产品有特殊要求(如某些非金属矿的磨碎)或下步工序为电选、风力选矿等，或在干旱缺水、严寒冰冻地区方考虑采用;(2)湿磨的给料中固体浓度为60%～85%，靠水力输送，磨矿过程易于调节和控制，不污染环境，是选矿厂应用最多的一种方式;(3)润湿磨是一种特殊磨矿方式，矿浆中固体浓度在85%～90%以上，这样高的固体浓度，粘度很大，物料靠离心力从磨机周边排出，这种磨矿方式只有制备冶炼用球团时采用。按研磨介质的特点磨矿分为有介质磨矿和无介质磨矿(即自磨矿);有介质磨矿又根据磨矿介质形状分为球磨、棒磨和砾磨等。

在选矿工业中，磨矿是矿石经破碎后进行分选前的粒度准备作业。磨矿作业是在连续转动的磨机筒体内完成的;筒体中装有研磨介质(如钢球、棒、异形球棒、大块矿石或砾石等)，研磨介质在筒体旋转过程中被带动产生复杂的冲击、研磨和剪切作用，给入到筒体内的矿石在研磨介质作用下被磨碎。有时，筒体内不另装研磨介质，而是依靠被磨矿石中的大块矿石进行研磨，这称为自磨。几乎所有选矿厂都有磨矿作业。在选矿工业中磨矿作业不仅基建投资和生产费用占有很大比例，而且磨矿产品的质量(例如粒度分布、有用矿物单体解离度、湿式磨矿作业的矿浆浓度等)对选矿作业指标有很大影响。磨矿车间是选矿厂的主厂房，一个选矿厂的处理量、作业率及运转率都是按磨矿设备计算的。

磨矿产品按其粒度大小分为粗粒、中粒、细粒、微细粒、超细粒五级。这五级的粒度范围与加工过程及被磨物料的用途有关，没有严格的界限。在金属矿选矿工程中一般认为上述五个粒级的范围依次是： 0.5mm、-0.5 0.1mm、-0.1 0.076mm、-0.076 0.01mm和-0.01mm。按磨矿产品粒度范围，磨矿过程分为粗磨矿、中粒磨矿、细粒磨矿、微细粒磨矿和超细磨矿。磨矿产品粒度愈细，磨矿过程愈复杂，磨机产量愈低，电耗和钢耗愈高，因此磨矿成本也愈高。对于非金属矿的深加工或其他材料粉体的制备认为-5μm为超细颗粒。超细颗粒的制备要采用特殊的磨碎技术。

磨机的分类方法很多，常用者有以下四种：(1)按采用的研磨介质特征，分为球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机等。(2)按磨机结构特性，分为卧式圆筒型和立式圆筒型;卧式圆筒型磨机根据其筒体内长和内径的比值(通称长径比，以L/D表示)，又分为短筒型(L/D≤1.0～1.5)、长筒型(L/D=1.5～3.0)和管磨机(L/D≥3.0);管磨机沿筒体长分隔成几个室时称多室管磨机;管磨机多用于水泥、耐火材料、煤粉的制备。立式圆筒型磨机有塔式磨、立式搅拌磨、雷蒙磨机等。(3)按排矿方式，分为溢流型、格子型、周边排矿型。(4)按磨矿产品粒度，分为普通磨机和用于制备超细颗粒的超细磨机;超细磨机有振动磨机、离心磨机、胶体磨机、行星磨机、搅拌磨机、W型磨机和射流磨机(又称喷射磨机)等。金属矿选矿厂磨碎作业应用最多的为球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨或半自磨机。这四种磨机各有其特点，但也有其共性和相似之处，即均为卧式圆筒型;除大型磨机采用弧型电机外，其传动方式都近似;磨机以一定速度转动时，研磨介质和被磨物料在磨机中的运动形态相似;影响磨机工作指标的因素也类似。

由于被磨物料性质的不均匀性和物料在磨机中所受冲击、研磨力的随机性，磨矿产品的粒度是不均匀的，常需要通过分级或筛分对磨矿产品或给料进行颗粒分离。根据所采用的磨机类型和与分级(或筛分)设备联合工作的特点，流程可分为开路磨矿和闭路磨矿两大类。开路磨矿的磨矿产品直接进入下步工序处理，不返回磨机再磨;闭路磨矿的产品经分级后，粗颗粒返回磨机再磨。

金属矿选矿厂常用的磨矿流程有：(1)单段棒磨流程;(2)单段球磨流程;(3)两段连续磨矿流程，又有棒磨—球磨流程、球磨—球磨流程和棒磨—砾磨流程(应用较少);(4)阶段磨矿流程，即两段或多段磨矿回路中加入分选作业;(5)单段自磨流程;(6)自磨(或半自磨)—球磨流程;(7)自磨—砾磨流程;(8)“A(Autoge-nous)—B(Ball-Mill)—C(Crushing)”流程，即利用破碎机处理自磨机排出的难磨颗粒，自磨机产品其他部分进入球磨机处理(这种流程很复杂，应用较少)。

衡量磨矿作业质量的指标主要有：磨机作业率，即磨机带负荷工作的时间占同期日历时间的百分数;运转率，即磨机运转时间(不论是否给料)占同期日历时间的百分数;磨机利用系数，指每立方米磨机有效容积每小时处理的原矿量(t/(m·h))(或按磨矿新生成的某指定粒级计的矿量计);磨矿效率，指每消耗1kW电能所处理的原矿量(t/kW)。

影响磨矿作业的参数可分三大类：(1)结构参数。包括磨机规格、型式、长径比、排矿方式、衬板型式等。(2)操作参数。包括磨机转速率、介质充填率、湿式磨矿时磨机内矿浆浓度及成分、研磨介质形状和尺寸配比、闭路磨矿时的分级效率、返砂比、给料粒度分布以及要求的产品粒度。(3)被磨物料性质。包括矿石可磨度、密度等。

磨机的模拟计算主要指根据实验室试验结果，模拟计算工业生产所需磨机的型式、规格、处理量、台数、传动电机功率等，有普通算法、总体平衡动力学算法和转换系数法三种。

普通算法

根据测定的可磨度值进行计算;常用者有邦德功指数法、容积法、能量效率法。这些方法的优点是简单，其缺点是不能计算工业磨机的产品粒度分布。

总体平衡动力学算法

通过试验求破裂函数B、选择函数S和物料在磨机中滞留时间分布函数RTD;闭路磨矿时还需求分级函数C。再根据磨矿总体平衡动力学模型进行工业磨机参数的计算。这种算法虽能求出工业磨机的包括产品粒度在内的诸参数，但上述四函数测试工作繁杂、且这些函数值不仅与被磨物料性质有关，且与测试和操作条件有关，故具体应用时，还需进行一系列修正。到目前为止，这种算法尚未推广应用。

转换系数法

由中国东北大学研究建立。这种方法的实质是利用实验室磨机在标准条件下进行磨矿动力学试验，然后根据所建立的数学模型及软件，可以迅速算出工业磨机的所有参数，包括产品粒度分布及研磨介质尺寸、配比。这种算法的精度也较高。

磨矿自动化

由于磨矿过程的复杂性、随机性，因此生产的自动控制是非常必要的。磨矿过程的自动控制受磨矿数学模型、检测仪表及人员素质条件所制约：最初采用定值控制，后来发展为自适应控制;近些年来研究采用专家系统、模糊逻辑控制。磨矿过程采用自动控制后不仅可以提高磨机处理量，而且可稳定生产、降低消耗、减轻工人劳动。

磨矿机根据对物料的处理细度可具体分为：破碎机和磨粉机 。

磨矿机有若干种分类方法，其中最实用的分类方法是根据磨矿介质不同来划分的：介质是金属球的为球磨机，介质是钢棒的为棒磨机，以被磨矿石本身为介质的为自磨机，以矿石或砾石为介质的为砾磨机。

按筒体形状可将磨矿机分为圆筒形和圆锥形两种。国内已很少制造圆锥形磨机，所以实际上主要制造圆筒形磨机，其中又包括短筒形和管形的。短筒形磨机的筒体长度与直径之比小于1，自磨机即属于这种类型；管形磨机（简称管磨机）的筒体长度与直径之比大于2。普通水泥磨机即属于这种类型。

按排矿方式可将磨矿机主要分为3种：①溢流型磨矿机：磨矿产品经排矿端的中空轴颈自由溢出；②格子型磨矿机：磨矿产品经位于排矿端的格子板的孔隙排出后，再经中空轴颈流出；③周边型磨矿机：磨矿产品通过排矿端筒体周边的孔隙排出。此外，还有棒磨机的开口型低水平排矿方式以及干式磨矿时的风力排矿方式。

按筒体传动方式可分为周边齿轮传动、摩擦传动和中央传动三种，其中周边齿轮传动方式应用最多，中央传动多用于管磨机。

按筒体支承方式可分为轴承支承、托滚支承、轴承和托滚混合支承，其中轴承支承方式最为通用，而后两种仅用于筒体较短的球磨机和砾磨机。

还可按磨矿生产方式将磨矿机分为干式和湿式两种，在选矿生产中一般使用湿式磨矿机，干式磨矿机极少使用。

磨矿机磨机生产率

影响磨机生产率的因素很多，如：磨机的类型、规格和转速，被磨物料的性质，磨矿介质的性质、大小、形状和充填率，闭路磨矿时的分级效率，给料粒度和排料细度，以及操作条件等。因此，从理论上确定磨机的生产率是很困难的，一般都通过具体的试验并采用模拟方法确定，而且得到的结果是近似的，还要用一些实际资料来校核。所以，这里不再列举有关教科书和设计手册上的一些生产率计算方法，只在各种磨机选型实例中的磨机技术性能表中列出其生产率范围 。

磨矿机磨机转速

磨机的筒体工作转速一般为30~14r/min，筒体直径大者转速低，反之则高。磨机筒体的工作转速与其临界转速之比称为转速率，一般为76%~88%。

磨矿机磨机中介质的充填率和装入量

磨机运转时，筒体截面上介质所占面积与该截面面积之百分比称为该磨机的充填率。通过计算，可得出不同类型磨机在不同转速时的充填率。在实际工作中，湿式格子型球磨机的充填率一般为40%~50%，溢流型球磨机或棒磨机的充填率一般为35%~40%，干式格子型磨机和管磨机的充填率一般为25%~35%。已知磨机的充填率后，就可以根据磨机的有效容积和介质的松散密度计算出介质装入量。在磨机选型实例中的磨机技术性能表中已列出不同磨机的介质装入量。在自磨机中，一般不装入任何介质，但为了提高磨矿效率，往往加入少量钢球，其装球量约为自磨机有效容积的4%~10%。

磨矿机磨机功率

类型和规格不同的磨机实际上均由制造厂配备了功率适当的电动机。电动机本身的功耗约为10%，机械摩擦损失功耗约为10%~15%，而用来使磨矿介质和物料运动从而产生破碎和研磨作用的有用功率约为75%。