【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，屬于選礦中的磨礦。
技術介紹
1、磨礦是一個能源密集型作業，球/半自磨機的運行伴隨著大量的能源消耗，是礦山節能減排的重災區，因此即使是微小改進也會給工業生產帶來巨大的效益。對于半自磨機而言，盡管半自磨機取代了常規的中細碎及粗磨，但其磨礦能耗較常規三段一閉路略高。對于球磨而言，一方面，磨礦消耗大量的能源，其次，磨礦產品粒度組成會制約后續的選別。因此磨礦提質降耗成為了選廠的技術難題。
2、脆性顆粒的破碎是一個復雜的過程，其結果受加載速率、顆粒的強度、形狀、粒徑和內部結構缺陷等因素影響。破壞機制的性質由顆粒材料的材料特性以及單個顆粒周圍和內部的應力場的性質決定。一般認為粒子在初始階段的變形可以用赫茲模型來描述。當顆粒內部或表面的脆性裂紋滿足破壞準則時，該裂紋會以不穩定的方式迅速擴展，并可能發生分支，也可能不發生分支。當裂紋或裂紋從顆粒中出現時，若干顆粒碎片形成。碎片的數量和大小取決于初始缺陷的大小和位置，以及裂紋分支發生的程度。也就是說，對于半自/球磨機而言，磨礦介質是破碎的實施體，它決定了破碎是否發生以及怎樣發生，決定了磨機的磨礦能耗及產品粒度分布。
3、影響磨礦效果及能耗的因素眾多，包括礦石力學性質及粒度、磨機規格、襯板形狀及參數、鋼球直徑及配比、磨礦濃度、鋼球充填率和料球比等等。對于現場情況而言，鋼球直徑及配比往往是最容易調整且效果最明顯的因素。鋼球直徑又受礦石強度及粒徑、磨機直徑、轉速率、充填率、磨礦濃度和襯板參數的影響。國外常見計算鋼球直徑的公式包括f
技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的問題及不足，本專利技術提供一種計算球/半自磨機鋼球直徑的方法。本專利技術通過超快稱重傳感器(uflc)測定礦石斷裂能(礦石加載速率與磨機內鋼球沖擊礦石的法向速率一致時破碎所需的斷裂能)，并理論推導了球/半自磨機所需鋼球的理論公式，以此計算球/半自磨機所需的精確球徑。本專利技術通過以下技術方案實現。
2、一種計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其步驟包括：
3、step1選取有代表性的礦樣
4、選取兩種相同礦樣，一份為標準力學巖樣，獲取其泊松比、彈性模量基本物理力學參數，另一份為磨機給料礦樣，獲取磨機給料各粒級礦石的斷裂能；
5、step2測定標準巖樣的泊松比μ和彈性模量y(gpa)并計算礦石剛度kp(gpa)；
6、通過單軸壓縮試驗測定標準巖樣的泊松比μ和彈性模量y，并通過下式計算礦石剛度kp：
7、kp＝y/(1-μ2)；
8、step3測定磨機給料中各粒級礦石的斷裂能ec
9、使用超快稱重傳感器(uflc)分別對磨機給料中5個粒級礦石進行沖擊試驗，通過試驗力-位移曲線積分計算其斷裂能，計算式如下：
10、
11、式中：α為形變量，αc為到達破碎時的形變量，f為力；
12、step4建立斷裂能與斷裂概率的關系并得出每個粒級的極限斷裂能
13、對于有限的試驗樣本數據，礦石顆粒的斷裂概率p可通過概率估算因子來進行計算：
14、
15、式中，i是某顆礦石的斷裂能在全部試樣強度按升序排列中的排名，n是樣品個數；
16、以斷裂能為橫坐標，斷裂概率為縱坐標，使用logistic模型對其進行擬合，表達式為
17、
18、式中，a和b為模型擬合參數；
19、選取該粒級斷裂概率為95％時的斷裂能為該粒級的極限斷裂能，并得出5個粒級的極限斷裂能eb實驗，j；
20、step5建立極限斷裂能與礦石粒度的關系并計算待磨粒級的極限斷裂能
21、脆性材料的斷裂能與顆粒直徑呈冪函數關系，通過step4得出數據的建立礦石粒度與極限斷裂能的關系，表達式為
22、eb＝α1dβ
23、式中：α1和β為模型擬合參數，其中α2、α3為模型擬合參數，vn為磨機內鋼球沖擊礦石的法向速度，通過該式可精確計算任意粒級礦石的極限斷裂能；
24、step6計算磨機鋼球直徑db
25、將待磨粒級的極限斷裂能帶入球徑理論公式，計算磨機所需鋼球的理論直徑，公式為
26、
27、式中：db為磨碎特定粒級所需的鋼球直徑，m；
28、ψ為磨機轉速率，％；
29、eb為礦石的極限斷裂能，j；
30、kp為礦石剛度，gpa，ks為鋼球剛度，取230gpa；
31、ρe為鋼球有效密度，kg/m3；
32、dm為“球荷中間縮聚層”直徑，m；
33、g為重力加速度，m/s2。
34、所述step1中每份相同的礦樣為從采礦點不同礦坑及礦段取6～8塊具有代表性的大塊礦石，以標準巖樣高徑比為2：1，進行單軸抗壓強度試驗，獲取其泊松比、彈性模量基本物理力學參數。
35、計算半自磨機鋼球直徑時，所述step1中獲取磨機給料各粒級礦石分別為-25+10mm、-35+25mm、-45+35mm、-60+45mm和-80+60mm5個粒級的礦石。
36、計算球磨機鋼球直徑時，所述step1中獲取磨機給料各粒級礦石分別為-2+1mm、-5+2mm、-8+5mm、-10+8mm和-12+10mm5個粒級的礦石
37、所述step5建立極限斷裂能與礦石粒度的關系并計算待磨粒級的極限斷裂能具體過程為：
38、step5.1將step4得出5個粒級的極限斷裂能eb實驗與顆粒直徑建立擬合關系：
39、eb實驗＝α2dβ，其中α2、β為擬合參數，d為顆粒直徑；
40、step5.2、建立礦石斷裂能隨加載速率變化建立擬合關系：
41、其中α3、β1為擬合參數，vn為磨機內鋼球沖擊礦石的法向速度，
42、也就是
43、step5.3、將step5.1中表達式代入到step5.2中時，得到極限斷裂能與礦石粒度的關系：eb＝α1dβ
44、式中：α1和β為模型擬合參數，其中α2、α3為模型擬合參數，vn為磨機內鋼球沖擊礦石的法向速度，
45、本專利技術的工作原理是：
46、(1)磨礦介質的動能推導
47、選取直徑為db(m)，質量為m(kg)，密度為ρ(kg/m3)的單個介質進行研究，以鋼球為例，單個鋼球的質量為
48、
49、設磨機有效半徑為r1(m本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于步驟包括：
2.根據權利要求1所述的計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于：所述Step1中每份相同的礦樣為從采礦點不同礦坑及礦段取6～8塊具有代表性的大塊礦石，以標準巖樣高徑比為2：1，進行單軸抗壓強度試驗，獲取其泊松比、彈性模量基本物理力學參數。
3.根據權利要求1所述的計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于：計算半自磨機鋼球直徑時，所述Step1中獲取磨機給料各粒級礦石分別為-25+10mm、-35+25mm、-45+35mm、-60+45mm和-80+60mm5個粒級的礦石。
4.根據權利要求1所述的計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于：計算球磨機鋼球直徑時，所述Step1中獲取磨機給料各粒級礦石分別為-2+1mm、-5+2mm、-8+5mm、-10+8mm和-12+10mm5個粒級的礦石。
5.根據權利要求1所述的計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于：所述Step5建立極限斷裂能與礦石粒度的關系并計算待磨粒級的極限斷裂能具體過程為：
【技術特征摘要】
1.一種計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于步驟包括：
2.根據權利要求1所述的計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于：所述step1中每份相同的礦樣為從采礦點不同礦坑及礦段取6～8塊具有代表性的大塊礦石，以標準巖樣高徑比為2：1，進行單軸抗壓強度試驗，獲取其泊松比、彈性模量基本物理力學參數。
3.根據權利要求1所述的計算球/半自磨機鋼球直徑的方法，其特征在于：計算半自磨機鋼球直徑時，所述step1中獲取磨機給料各粒級礦石分別為-25+10mm、-...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖慶飛，李云嘯，金賽珍，王夢濤，王國彬，邵云豐，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：
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