周 伟

（浙江德创环保科技股份有限公司，浙江绍兴 312000）

关于湿式球磨机特性探讨

周 伟

（浙江德创环保科技股份有限公司，浙江绍兴 312000）

目前，湿式球磨机在我国的选矿行业中被广泛应用，但是其能耗高达一半，甚至更高，其内部工作机理更是不简单，目前对其内部特征的数学应用模型还没有研究出来，这就决定了对球磨机特性及控制策略的掌握十分有必要。

湿式球磨机；传统控制；数据融合；智能控制

1 湿式球磨机特性

1.1 干式球磨机外部特性

目前，都是直接用消耗的有用功率来表述干式球磨机的工作特性，如下方程（1）：

方程式中D、V、N、W分别为球磨机的几何尺寸、转速、矿石性质、介质充填率。D和v是特定磨机的常数；而功率是特定矿石充填率的函数，

即

图1是P与W的关系图。很明显，磨机消耗功率P随着充填率W增加而增加，这个时候磨机工作状态是在欠载工作Ⅰ区；功率P随着W增加到Wm时达到最大值Pm，此时二者均为极值点；当W再继续增加下去时磨机功率则随之下降，磨机工作状态则处在最佳工作Ⅱ区；W再接下去增加，磨机功率及排矿量也跟着下降，这个时候磨机的进矿量超过排矿量，一段时间后出现“胀肚”现象，磨机工作状态则处在 “胀肚”工作Ⅲ区。因此，在Ⅱ区内磨机工作状态是最好的，只要有效保持该状态的长期稳定运行，就能将磨机的处理能力最大限度地发挥出来。

图1 干式球磨机工作特性

1.2 湿式球磨机外部特性

不难看出，图1中的磨机工作特性是一个具有单变量的极值特性的只适用于干式球磨机的理想曲线。而湿式球磨机有些不同，如果充填率是常数，功率P随着磨矿浓度R的变化而变化，这个时候方程式（2）则变为：

由此看来，在方程式（3）中的W，R，N三个变量在生产过程随机影响功率，因为缺乏混矿及检测矿石可磨性和可选性的仪器，矿石性质的变化是最明显的。在实践过程当中，衬板磨损越大，磨机的有效容积V也越大，对磨机功率P的影响也比较大；当充填率W不变时，P值也受磨机内的钢球、矿石及水的影响。钢球量补加的间断性存在于大部分矿山中，其在两次加球之间有一个渐变过程，且时常突变，该突变性具有普遍性。而影响P值的另一个重要原因是钢球的粒级组成。因此，磨机工作特性表现为一个动态曲线，且变量和极值均有多个。方程（4）对其描述准确：

方程式中B、K、T分别是钢球质量、有球径组成的配比、时间。

1.3 湿式球磨机动态特性分析

1）球磨机和钢球配比为定数，随着矿石性质变化P-则形成一组曲线，曲线的左右移动受矿石可磨性好坏的影响。

2）决定磨机充填率变化的是Q（给矿量）、S（后水补加量）、F（返砂量），即

3）用振动式负荷仪来测试磨机充填率可以得知，磨机振动与W之间成反比。

4）在386中国工程科学第七卷中显示，在一定范围的内螺旋分级机的溢流浓度与细度的关系接近于一条曲线。

5）溢流浓度与分级机返砂量也成反比。

6）溢流浓度和给矿量决定着磨机的循环负荷。当溢流浓度是定数，矿石性质和钢球的变化主要由循环负荷即返砂量的大小来决定。在钢球不变的情况下，循环负荷与矿石可磨性成正比。

7）在溢流浓度、矿石性质及磨矿浓度三者都为定数的情况下，钢球量的变化随循环负荷Pm值的变化而变化。

8）从进矿到出矿磨矿就是一个时间为100～120s的延迟系统。

以上十大特性显示，磨矿分级过程存在的变量较多，且受时间影响的非线性系统。由于湿式球磨机的工作原理太过复杂，难以把握其规律性，因此，到目前为止在实践中还没有一个数学模型能够精准描述其内部特征并指导工作。这些年来，磨机外部的工作特征被认为是“雷池”，只能讲其外部作为研究重点，尽管如此，数学方程式也无法准确表述其外部的工作特性。

2 湿式球磨机的传统控制策略

目前，国内外还是沿用传统的湿式磨机控制策略，如下：

1）依据湿式球磨机的工作原理，采用PID、前馈、恒定给矿及定比给水等控制。这些控制方式虽然并不需要非常准确的数学模型来指导，但仍要求精确检测被控和输入的变量，以达到稳定磨矿的目的。

2）极值控制是依据极值曲线而设计的。其需要变量和极值的稳定，其控制系统的设计需要参考磨机具有单变量极值的外部特性。由于湿式球磨机具备变量多、非线性及随机性等特征，因此，只有干式自磨机才适合应用这种控制方式。

3）无须数学模型并具有极值且变量和极值都是变数的动态优化控制。该系统有自动搜寻功能，并在功率极值Pw附近运行，而功率极值又时常变化，这主要是因为矿石性质、磨矿浓度、钢球量及充填率等变量影响着湿式球磨机。磨机运行不稳定，主要是由于搜寻Pw是一个变量的过程，磨机给矿量也要随之变化。这种方式适用于Pw值相对稳定的磨机，抗干扰能力差，只能小幅度提高磨机效率，且对变量检测要求非常精准。

由此看来，传统的控制策略只能对过程和参数进行特定、含糊的判断和控制，而根本无法对介质冲填率、磨矿浓度及料球比等球磨机内部的重要参数进行有效的判断和控制，再加上磨矿分级过程极为复杂，因此，这些控制策略无法从根本上解决优化控制问题。

3 结束语

目前，我国电力行业已经广泛运用以湿式球磨机为主要设备的烟气脱硫技术。湿式和普通球磨机携带的介质各不相同，前者携带的是空气，后者则是水，这决定了其系统的组成和运行也有别于普通球磨机。

[1]刘顺望.脱硫湿式球磨机堵磨原因分析及处理[J].电力科技与环保，2014，（03）.

河北专项整治焦化行业污染 压减产能600万吨

日前河北省大气办印发《河北省焦化行业污染整治专项行动方案》，提出到到今年年底前，现有焦炭生产企业全部达标排放，实现生产废水不外排。同时开展焦炉烟气脱硝试点工作，到2017年底，全省焦化行业达到国家清洁生产二级标准以上水平，氮氧化物实现达标排放。

河北专项整治焦化行业污染压减产能600万吨

河北省大气办日前印发的《河北省焦化行业污染整治专项行动方案》(以下简称《方案》)提出，到今年年底，通过退出转型，压减焦炭产能600万吨，确保现有焦炭生产企业全部达到污染物排放要求。

开展焦化行业污染整治专项行动，是今年河北省防治大气污染实施的四大专项行动之一。《方案》提出，严格环境执法检查，通过退出转型一批、改造提升一批、兼并重组一批、停产整治一批，严控焦炭产能，强力推进污染物达标排放和管理。

通过整治，到今年年底前，现有焦炭生产企业全部达标排放，实现生产废水不外排。开展焦炉烟气脱硝试点工作，到2017年底，全省焦化行业达到国家清洁生产二级标准以上水平，氮氧化物实现达标排放。到2018年底，全省焦化行业烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放总量分别控制在10万吨、5万吨、15万吨以内，较2015年分别削减57%、50%、50%。

《方案》提出，严控焦炭产能，2018年底，全省焦炭产能控制在1亿吨以内。严把炼焦项目审批关，不再审批炼焦新增产能项目。坚决淘汰落后产能，对污染严重、经营困难、污染治理难度大的企业，鼓励和支持其主动退出，转型发展。在建项目的备案、环评等手续不全的，一律停止建设。新建成项目手续不全的，一律不准投产。到今年年底，未开展污染治理项目建设，且经环保部门监测不达标的焦炭生产企业，一律由当地政府依法予以关停。

河北省将对责任不落实、工作不得力，未按期完成目标任务的，严格实施问责，并在全省范围内予以通报。对整治不力、偷排偷放、超标排放等行为，坚决予以曝光并依法严厉查处。

（摘自：中国化工信息网）

Discussion on Characteristics of A Wet Ball Mill

Zhou Wei

At present，the wet ball mill is widely used in the mineral processing industry in our country，but its energy consumption up to half，or even higher，the internal working mechanism is simple，it is currently a good internal features of mathematics model does not come up，This determines the characteristics and control strategy of ball mill master is necessary.

wet ball mill；transmission control；data fusion；intelligent control

TD453

B

1003–6490（2016）04–0253–02

2016–04–16

周伟（1980—），男，浙江杭州人，工程师，主要从事环境保护工程设计及管理工作。