一、球磨机磨矿过程的基本理论

磨矿作业大部分在装有许多磨矿介质的圆筒内进行，由于筒体的不断旋转而将磨矿介质带到一定的高度，然后借自重下落，这样就产生破碎物料所需的冲击力。同时，由于磨矿介质在筒体内沿筒体轴心作公转和自转，使磨矿介质之间与筒体接触区间产生压挤和磨削力，从而使矿石磨碎。磨矿作业中，加水者称湿式磨矿，不给水则叫干式磨矿。磨矿作业多采用硬度及比重较大的锻钢（或铸钢）制造成圆球和长棒。

二、影响球磨机工作效率的因素

1、原料的性质对球磨机效率的影响

原料的组成及物理性质对磨矿技术效率的影响很大。例如当矿石中有用矿物粒度较粗，结构松散脆软时，较易磨碎。而当有用矿物的嵌布粒度变细、结构致密以及硬度较大时，则比较难磨。一般来说粗粒级在粗磨时较容易，产生合格粒度的速度较快，而细磨则较难。因为随着粒度的减小物料的脆弱面也相应减少，即变得越来越坚固，所以产生合格粒度的速度也就较慢。因此，粗磨的磨矿技术效率要比细磨的高。

国外也有先将硬质料与软质料分开单独球磨，再将料浆按配方要求配比混合的工艺，不过这种工艺也有其不足之处，会出现原料混合不匀的现象。

2、物料与水的比例对球磨机效率的影响

料水比太大则料浆过于黏稠，黏稠的料浆对研磨介质有滞留作用，使其转动速度减慢，球磨效率降低。料水比太小则料浆过于稀薄，会导致研磨介质的直接撞击，加大了研磨体的耗损。

通常对于含可塑性原料多的物料，料水比的值小些；对于瘠性原料较多的物料，料水比的值大些。

3、转速与内衬对球磨机效率的影响

球磨机内的研磨介质与物料按球磨机转速的不同，可以分为以下三种运动状态：泻落式运动；抛落式运动；离心式运动。球磨机正常的工作状态为抛落式或泻落式运动。通过实践观察，越是靠近球磨机筒体，研磨介质的量越多，充分发挥最外层对物料的粉碎作用，才能使球磨机的效率最大。由理论计算得知，当最外层研磨介质的脱离角为54.73°时，可以使最外层获得最大的降落高度，对物料以最有效的粉碎。从实际操作中发现，当球磨机的工作转速调整到临界转速的0.75-0.85时，可以使研磨介质处于较高的降落高度。

3.1合理控制球磨机转速与填充率关系，可以提高球磨机处理能力球磨机处理能力与球磨机转速成正比，但提高转速以后应相应降低球荷充填率（球荷容量与球磨机有效容量之比），否则对提高处理量不利。试验表明，其它条件不变，临界转速大小主要取决于球的充填率。充填率愈大，临界转速愈小。在同一转速下，球荷充填率逾高，但以低于40%为宜，当球荷充填率小于25%时，在技术、经济上是不合理的。球的充填率大时，球数增加，从而增加了磨矿作用，这是提高充填率的有利的一面，但由于前面所述，球磨机最适宜转速与球充填率有关，充填率提高，球磨机离心转速想要降低，这对磨矿作用是不利的一面，当充填率增加时，球磨机装矿的有效容积减小，也相应降低生产能力。实验证明：当球磨机转速率为80%时，其球荷充填率与动力消耗成正比。一般工业上转速率及充填率在下面范围内较合适：转速率：K=76％—90％；球充填率：Φ=35％ ~48％。W=（π/） D·L·δ·Φ　式中：W-装球量，t；D-球磨机直径，m；L-球磨机长度， m；Φ-球磨机充填率；δ-钢球视比重，取值4.8。

3.2磨矿介质的影响

钢球是球磨机的主要磨矿介质，钢球的比重尺寸大，其冲击作用亦大。钢球的耐磨性好，硬度大则磨削力强，对处理硬度大、结构致密的难磨矿石应多加比重大、尺寸大的钢球。但为了有效地磨削细粒矿石，增加单位时间内的打击次数，则要求增加较多的小球。钢球的比重、硬度、成份与韧性是钢球的主要技术指标，按标准要求，锻钢球、轧钢球比重为7.8，铸钢球、铸铁球比重7.5如砂眼较多可降至7.1以下。铁球虽含C高，但硬度达不到要求，砂眼空心较多，比重小破碎现象较严重。钢球质量下降，磨矿效果显著下降，钢球单耗却上升。因而，选用硬度高、韧性较好的锻钢、铸钢球较适宜。

3.2.1钢球尺寸的确定

钢球尺寸取决于球的比重、球磨机中矿石的粒度组成，要求的产品粒度和矿石的物理性质等因素根据一般的经验，矿快愈大、矿石愈硬，装入的球径就应大些。但充填率一定时，装入的大球愈多，则单位时间内总冲击的次数减少，磨矿作用相应小些。当给矿粒度较小，要求产品较细时，应适当增加小球。

可按下面的公式计算球径大小：D=id^n　式中：D-钢球直径， mm；d-给矿粒度，mm；in-常数，主要与矿石性质有关。可根据经验确定对最大给矿粒度d最大和最小给矿李大d最小相应的最适宜的装球尺寸，然后球常数n及i。

3.2.2钢球比例的确定

在计算适宜的球径与相应给矿粒度关系之后，应根据球磨机总给矿（新给矿+返矿）粒度特性决定合理装球——即钢球的配比问题。其步骤为：（1）测定返砂比，并对返砂和球磨机给矿进行筛析。根据筛析结果计算球磨机总给矿粒度特性绘制曲线。（2）根据总给矿粒度特性曲线和适宜球径——给矿粒度关系，算出应加入的不同尺寸钢球比例。（3）根据总加球量和各种球的比例，计算应加入的各级别球中。

3.2.3合理补球

球磨机中钢球在运转过程中不断磨损，为了保持球荷充填率和球的合理配比，保持球磨机的稳定操作，必须进行合理补球，抵偿磨损。合理补球是提高磨矿效率的关键问题之一。根据球磨机实际情况，定期检查球荷组成，积累数据，不断修正补球比例最后达到稳定球荷配比和合理补球目的。一般补球时只补大球，不补小球，因为小球可由大球磨损得到。

三、结论

综上所述，选择球磨机最佳转动速度、填充率及优质钢球，真是细致地绘制矿粒度特性曲线，从而确定适宜的钢球尺寸、钢球比例，并在生产中逐步掌握补球规律，是提高球磨机工作效率的有效途径。