用好塔磨机，搞定十大关键参数

中国粉体网讯  塔磨机（又名立式螺旋搅拌磨）主要结构包括机架、驱动装置、筒体、螺旋搅拌器。

不同于传统球磨机，球磨机是通过冲击粉磨的方式粉碎物料，而塔磨机是通过摩擦剪切、挤压和少量的冲击等方式粉磨物料，粉磨物料的效率更高，效果更好，已被广泛应用于非金属矿山和金属矿山的细磨矿和精矿再磨作业中。

塔磨机结构示意图

而为了发挥塔磨机优良的磨矿性能，关键参数的合理选取是重要的一环。

搅拌器结构

塔磨机搅拌器是塔磨机内发生研磨的主要区域，其结构设计直接影响磨矿效果。当前，螺旋搅拌器分为单螺旋搅拌器和双螺旋搅拌器，单螺旋搅拌器主要应用在一些易磨的物料中，双螺旋搅拌器主要应用在一些难磨的物料中。

螺旋搅拌器转速

螺旋搅拌器转速对塔磨机的研磨工作有极其重要的影响。提高转速，颗粒间的接触和碰撞频率增加，研磨力与离心力增加，内部循环速度加快，研磨效果显著提高。但当转速过高时，会导致内部分级作用减弱，轴向提升力过大引起介质悬浮，离心力过大导致研磨介质在靠近筒壁侧堆积且有效研磨区域缩小，加大研磨介质和机器内部的磨损进而影响寿命。因而在使用过程中，应该合理设置螺旋搅拌器的转速。

螺旋直径

增大螺旋直径可以有效增加搅拌叶片边缘线速度进而产生更强的研磨作用，但是过大的螺旋直径会导致研磨介质的最大运动速度提高，同时因为筒体需要承受足够大的应力强度而筒径不宜过大，则有介质可能会出现“爬壁”和卡球现象。

叶片螺旋升角

塔磨机的主流搅拌器采用螺旋结构，螺旋线的切线与垂直于搅拌轴线的平面所成的夹角称之为螺旋升角，螺旋升角会影响颗粒的运动状态。

小的螺旋升角可以增加颗粒在单次循环中的研磨时间和研磨次数，大的螺旋升角可以使循环加快。同时螺旋升角与临界循环转速也有相关关系，螺旋升角越小则临界循环转速越小。在实际设计过程中根据实际作业要求，应综合考虑搅拌器转速等相关因素与螺旋升角之间的关系进行升角的确定，一般升角可选范围较小，基本取值确定，因而螺旋形状基本固定。

筒体高径比

塔磨机筒体是物料发生粉碎的空间，由圆柱形筒体、衬板和底板三部分组成。一般筒体底板上表面安装有橡胶复合衬板，圆柱形筒体内表面装有耐磨衬板和耐磨橡胶等。现在的筒体还带有检修筒体门，方便进行塔磨机内部检修。

磨机内部筒体的高度直接影响研磨介质对物料颗粒作用的正压力，介质正压力是塔磨机能否快速有效研磨的重要条件，所以筒体高度对塔磨机的磨矿性能有决定性作用。

塔磨机筒体有效高度与有效直径的比值被定义为高径比。塔磨机高径比可选范围较大，从1.5:1-7:1。高径比过低会导致重力产生的研磨作用减弱，高径比过高会导致筒体底部的物料被过度粉碎同时还会造成螺旋搅拌器底部过度磨损，而且增加能量消耗。根据国内外相关设备及经验，筒体高径比一般确定为3:1-4:1。

爱立许塔式磨机

介质填充率

介质填充率是筒体内填充介质所占体积与磨机有效容积的比，一般是在静态下定义的。填充率较低时会导致有效研磨区域的减小，研磨介质能量变小，无法使矿料有效破碎，使得磨机磨矿效果降低。填充率较高时有效研磨区域变大，物料与介质接触更加充分，研磨效果越好，但过高的填充率会增大搅拌轴负载，增大磨损，且容易导致矿料与介质混合不均进而产生大量无效能量消耗。

因而填充率的选择既要保证有充足的研磨有效区域也要尽量减少介质间的无效能量消耗。当物料需要的破碎能量较大时，对应选择较高的填充率。在选矿厂实际生产中，多以实际筒体内装球高度代替填充率以达到简化分析的目的。

研磨介质属性

研磨介质属性主要考虑材料和尺寸。研磨介质常用材料有：钢球、刚玉球、陶瓷球、锆球、玻璃球、氧化铝球等。研磨介质的材料与物料材料和研磨环境有关。研磨介质材料不能与物料发生电解反应及化学反应，所以常选择易分离，不易反应的材料。同时，为避免介质磨损导致物料被污染和介质形状变化影响磨矿效果，介质还应具有足够的强度和硬度。介质密度越大则相同体积质量越大，能量越高，研磨效果越好，但应避免密度过大导致的介质沉底现象。

研磨介质尺寸主要取决于出料粒度的大小，目标出料粒度越小，所需研磨介质球的尺寸越小。当研磨介质较大时，初始粉碎速度较高，但随着磨矿时间延长，粉碎速度会降低且产品尺寸较大；当研磨介质较小时，初始粉碎速度较低，但随着磨矿时间的延长，粉碎速度会升高且产品尺寸较小。因而研磨介质的尺寸选择需要综合考虑各种因素，在必要时也可以同时选取不同尺寸的研磨介质。

磨矿浓度

磨矿浓度是指矿浆中所含固体质量的多少。磨矿浓度影响矿浆的黏度和矿浆在筒体中的流动性，合适的磨矿浓度使颗粒附着在磨矿介质表面的概率也越大，受研磨的概率也越大，能量的利用率也越高。磨机工作时筒体中充满了矿浆，从下方进料的磨机还要考虑到矿浆的压强。由于工业中种种因素，导致工业中的磨矿浓度达不到实验室中试验得到的最佳浓度。在实验室探究磨矿浓度对磨矿效果影响时还需紧扣工业中的实际情况。

料球比

料球比是指磨机内物料与研磨体质量之比。控制合适的料球比是磨机粉碎的一个重要参数，合适的料球比不仅会保持磨机的高效研磨，还能将磨机的处理量发挥到最大作用。球料比过小意味着磨机中物料较少，导致磨矿介质之间的碰撞概率变大，与物料发生有效碰撞的概率减小，导致了磨机能量流失增加，同时磨机内的物料处理量也变小。球料比过大意味着磨机中物料较多，这样会影响磨矿介质和物料的正常运动，导致磨机内部不能进行有效的循环运动，能量利用率低，同时也降低了磨机的处理量。

高效合理的操作参数

高效合理的操作参数是改善磨矿效果的关键，磨矿过程中操作参数一般采用单因素试验方法确定，单因素优化方法不能解释各试验参数之间的相互影响，因而各因素之间的相互影响很容易被忽略，从而导致试验结果的精确性下降。

为了更好地进行磨矿效果优化，越来越多的分析方法逐步被应用到优化磨矿产品的研究中。可以使用单因素优化法、正交实验法、离散元方法、响应曲面法和神经网络算法对磨机影响因素进行分析，由于各种分析方法特点不同，可以多种方法组合起应用分析，取得更好工作参数。

小结

塔磨机是一种高效、节能的粉磨设备，发展至今，在矿山行业中，塔磨机主要应用在金属矿山和非金属矿山的第二段磨矿、第三段磨矿和精矿再磨作业中。研究物料特性，确定合理的操作参数、结构参数，对于提高磨矿效率有着重要意义。

参考资料：

谢朋书.立式螺旋搅拌磨机粉磨机理及性能优化研究

陈来保等.塔磨机磨矿效率影响因素分析

姚雷等.磨矿过程理论及设备研究进展

（中国粉体网编辑整理/黑金） 

 注：图片非商业用途，存在侵权告知删除