研磨介質對研磨效率的影響

作為核心設備 礦物加工球磨機的運作效率直接影響整條生產線的成本和生產力。為了實現「高效率、低能耗」的目標，不僅需要精確控制運行參數，還需要採用系統化的方法來優化整個製程。平衡高研磨效率和低能耗需要考慮多種因素[1]。本文主要探討研磨介質對研磨效率的影響。

一、研磨介質的材質應與礦物類型相符

對於高硬度礦物，必須選擇硬度相當的磨料和襯板。磨料的成分直接決定其耐磨性、韌性和使用壽命，進而影響研磨效率的穩定性。業界標準的ZGMn13Cr2高錳合金鋼[2]利用錳的加工硬化特性，並添加鉻、鉬和鎳以提高硬度和耐腐蝕性，從而延長鋼球的使用壽命。使用標準高錳鋼（不添加其他元素）時，由於磨損速度加快，需要頻繁更換鋼球以維持填充率。這不僅增加了鋼材消耗成本，而且由於填充率波動，還會導致研磨效率不穩定。

二、物料與球比對研磨效率的控制機制

球與材料的比例是決定鋼球的能量能否有效作用於材料的核心參數。 [3,4]

當物料量不足時，鋼球與物料的接觸機率降低，導致大量鋼球處於空轉狀態。一方面，鋼球的衝擊能量無法轉化為破碎功，造成電能浪費；另一方面，鋼球與襯板的直接摩擦會加速襯板磨損。此外，物料量不足也會導致粗粒礦石在磨機內停留時間過長，增加過磨的風險。

當物料量過大時，磨機內的物料層會過厚。鋼球下落時必須穿透這層厚厚的物料層，導致衝擊能量顯著降低，粗粒礦石的破碎率也隨之下降。此外，過大的物料量還會增加磨機的負荷，進一步降低粗粒礦石的破碎率。

最佳球料比不是固定值，而應根據礦石特性（粒度、硬度）和操作參數（轉速）動態調整。

當顆粒尺寸較大且硬度較高時，應降低球料比，增加鋼球比例，以加強衝擊破碎。

當礦石粒度細、硬度低時，應增加球料比，提高物料的相對比例，並提高磨礦頻率。

當軋機轉速提高時，鋼球的動能增強，因此可以適當提高球比，避免鋼球空碰撞，並充分利用新增能量。

三、磨粒與材料球比例的協同效應

研磨效率的提高不是單一參數最佳化的結果，而是磨粒特性與材料球比例的協同匹配過程，其核心是「能量傳遞-材料接觸-耗散控制」的平衡。

（1）球徑分級與球料比的協同作用：精確匹配破碎要求

當粗粒礦石佔多數時，需要採用「以大球為主，輔以小球」的粒度配置（例如，40% Φ120mm鋼球，30% Φ80mm鋼球，30% Φ60mm鋼球），同時降低球料比，以確保衝擊能量充分傳遞至粗粒礦石。相反，對於細粒含量較高的礦石，則應採用「以小球為主，輔以大球填充空隙」的粒度配置（例如，20% Φ80mm鋼球，50% Φ60mm鋼球，30% Φ40mm鋼球）。這種方法可以提高球料比，並透過小球的高頻研磨作用促進顆粒破碎。

（2）材料與材料球比的協同作用：延長高效運轉週期

ZGMn13Cr2鋼球具有卓越的耐磨性。即使球料比波動（例如降至0.7或升至1.3），其磨損率仍保持在較低水平，從而避免了因鋼球磨損導致的填充效率驟降。因此，高性能材料拓寬了球料比的“有效調節範圍”，降低了操作複雜性，並確保了長期高效運行。

總之，只有根據礦石特性動態優化匹配關係，才能實現「高效破碎、精確分離、低消耗運行」的目標，為礦物加工生產線降低成本、提高效率提供關鍵支援。

參考

• [1]薛洪超，韓春陽，盧興岑等.礦物加工半自動磨礦製程低運轉成本的最佳化路徑及實證研究[J/OL].有色金屬(礦物加工分冊),1-24[2025-11-25].https://link.cnki.net/urlid/11.1840.TF.2025012025025025025025025025025025.
• [2] 宋偉偉，張勇，張興龍，等. 球磨機操作參數對破碎率的影響及神經網路預測模型[J/OL]. 金屬礦山, 1-15[2025-11-25]. https://link.cnki.net/urlid/34.1055.TD.20251028.
• [3] 陳俊良，陳俊豪，趙鑫，等. 3660型球磨機備件的優化及應用[J].冶金設備管理與維護, 2025,43(05):6-8+19.
• [4] 李傳偉. 鐵礦選礦廠球磨機常見故障診斷及維護策略. 設備維護技術, 2025, (05):91-94. DOI:10.16648/j.cnki.1005-2917.2025.05.025.