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碎礦與磨礦綜述

瀏覽次數: 日期:2020年8月24日 16:52

碎礦與磨礦綜述

1. 礦產資源是當代人類生存和發展的物質基礎,即使是在信息技術高速發展的今天,礦產資源仍然在人類日常生活中發揮著不可替代的作用。碎礦與磨礦作業是礦產資源加工工藝過程中一個重要的環節,也是投資巨大,能耗極高的作業,就金屬礦山而言,碎磨作業的設備投資占全廠總金額的65%~ 70%,電能消耗約為50% ~ 65%,鋼材消耗高達50%,因此,如何改進碎磨作業設備性能、研發高效節能設備、獲得更大的破碎比、達到更細的破碎產品粒度、降低鋼耗,成為各領域工作者共同追求的目標。本文從碎磨工藝的改進、碎磨作業設備的發展以及破碎作業理論的研發對我國碎磨作業技術做一簡述,並對其發展進行分析。

2. 碎磨工藝流程的改進 礦石的粉碎作業一般包括礦石的破碎與磨碎兩個環節,而磨礦作業是讓礦物達到單體解離,使其粒度滿足選別要求的最終作業,磨礦是一項耗能高效率低的作業,而破碎作業的功耗僅占磨礦作業的8% ~ 12%,因此改進碎磨工藝過程是實現高效低耗、增加經濟效益的有效途徑。

2. 1 多碎少磨工藝 物料的破碎主要靠設備對礦物的擠壓及衝擊作用來實現,而磨礦主要是靠設備對其衝擊、研磨和磨剝作用來實現,破碎作業的能量利用效率遠遠高於磨礦作業,可以將碎礦與磨礦作為一個整體來考慮,確定合理的破碎產品粒度,發揮破碎能耗低的長處,實行多碎少磨,實現最佳經濟效益。為了有效實現多碎少磨,一般來說:

1) 可以采用高效細碎型破碎機。如A. C 公司生產的底部單缸液壓圓錐破碎機,Nordberg 公司生產的HP 係列圓錐破碎,小型選廠采用國產JC56、JC4060 顎式破碎機、SX 係列雙動顎破碎機,這些細碎型破碎機在閉路碎礦時可以得到10mm 以下的破碎產品。

2) 改進破碎工藝流程。根據選廠的規模、礦石的性質、給礦粒度、產品粒度等,選擇合適的破碎工藝流程。例如山東省蠶莊金礦在兩段一閉路破碎流程的基礎上,改造為兩段半破碎流程,解決了二段破碎設備生產能力和破碎比之間的合理匹配問題,在生產中取得了明顯的經濟效益。

2. 2 階段磨礦階段選別流程 選礦原則是“能收早收、能拋早拋”,階段磨礦階段選別可以及時拋去脈石礦物,不僅可以減輕磨礦作業負擔,而且還可以降低選別作業成本,現已廣泛應用於生產實踐。 1997 年,北京礦冶總院對烏拉嘎金礦浮選廠進行技術改造,將兩段直接磨細後浮選改為階段磨礦階段浮選工藝流程,經生產實踐,浮選回收率指標提高了一個百分點,金精礦品位提高7. 68 g /t,精礦產率降低1. 72 個百分點,收到良好效果。齊大山選礦廠由原來連續磨礦,弱磁-強磁工藝流程,改為階段磨礦,重-磁- 浮工藝流程,經過多年實踐,現已達到精礦品位63. 50%,金回收率72%的生產水平,已達到金礦選礦技術的先進水平。

2. 3 推廣常規細破碎,取代常規磨礦 由於選礦廠的粉碎作業效率很低,而粉碎作業的85%左右又消耗在了磨礦作業中,所以可以采用圓錐破碎機生產細產品來取代常規磨機作業,雖然有關用圓錐破碎機濕式破碎岩石的工藝知識尚存在許多空白領域,但在硬岩粉碎方麵,水衝式圓錐破碎機可以逐步替代常規筒式磨礦機。

2. 4 改造老廠原有工藝流程 一些原有選廠,設計規模龐大,但由於多種原因,生產規模隻有其原設計的一半左右,隨著礦產資源的逐漸減少,對這些老廠進行大規模的設備改造已經沒有經濟效益,適宜方法就是進行節能增效改進,完善其碎礦工藝流程,在節能增效同時保證其破碎粒度,實現節能增效。湯丹公司選廠建廠完成後,由於種種原因基本處於半停產狀態,企業每年虧損達一千多萬元,經過對其破碎工藝技術改造,完善後形成三段閉路雙回路碎礦流程,處理能力提高30%,每年節省電資140. 35 萬元,綜合經濟效益498. 09 萬元。湖南新龍礦業有限公司對其破碎係統進行了改造擴建,使處理能力從150 t /d 提高到800 t /d,為企業節省5000多萬元,創造了良好的經濟效益。

3. 新型碎磨理論的提出與應用

3. 1 微波助磨 在目前的礦業生產中,礦料的粉碎方式以機械粉碎為主,但是機械破碎有著能耗高、材料消耗高、產品粒度不好等缺點,為了降低碎磨作業的鋼材消耗,提高能源的利用效率,礦業工作者研發出了新的破碎方法,其中微波預處理是一種比較有前景的破碎方式。 所謂微波就是頻率大約在300MHz~300GHz、波長在2500px~1mm 範圍內的電磁波。微波是一種高頻電磁波,能夠滲透礦物內部使物質分子產生取向極化和變形極化,隨著電極的不斷變化,極化方向也在不斷的變化,從而出現礦物體的自加熱效應,溫度升高,但是由於礦石中的各種礦物性質不同,吸波特性也有差異,從而導致礦石中的各個礦物產生溫度差,加之各礦物的熱膨脹係數也不同,結果就會產生熱裂等現象,使礦物體係中產生微裂紋並使原有的微裂紋擴展,從而有利於後續的粉碎作業。盡管微波加熱處理具有傳統加熱方式不可比擬的優點,但是目前對於微波助磨的理論研究還不夠深入,也存在一些急需解決的問題,相信,隨著眾多科研工作者對微波設備的研究並開發,在不久的將來,微波將在降低碎磨作業的能耗、鋼耗方麵發揮巨大作用。

3. 2 選擇性磨礦 所謂選擇性磨礦就是利用礦物的選擇性解離以及選擇性磨碎所進行的磨礦,其目的就是造成磨礦作業具有某種選擇性。碎磨作業的主要目的不是使礦石粒度減小,而是讓有用礦物從脈石礦物中解離出來,因此磨礦作業的最終發展目標是利用最小的能量輸入,獲得最高的單體解離度。選擇性磨礦在金屬礦、非金屬礦以及煤礦等礦業生產中均得到廣泛應用,尤其是在鋁土礦的生產實踐中,發揮重要作用。 我國鋁土礦資源豐富,但是鋁矽比很低,隨著富礦資源的日趨枯竭,我國氧化鋁生產企業將被迫采用低鋁矽比的原料,目前生產流程多采用燒結法、混聯法工藝技術,但是其生產耗能高、流程長、生產成本高,使氧化鋁生產工業生存和發展麵臨嚴峻挑戰,為了解決矛盾,許多科研工作者研發出了拜耳法等新工藝生產氧化鋁,拜耳法生產氧化鋁,選礦精礦不僅要求鋁矽比達到10 以上,而且要求+ 0. 075 mm 粒級不小於25%,-0. 300 mm大於90%,- 0. 700 mm 粒級為100%,為降低磨礦作業成本,選擇性磨礦為最佳選擇,鋁土礦的選擇性磨礦是利用我國一水硬鋁石型鋁土礦中含鋁礦物與含矽礦物之間可磨性的差異,研究適宜於鋁土礦選擇性磨礦的粉磨方式及磨礦條件,以期實現一水硬鋁石和含矽礦物在粗磨條件下的選擇性解離。鄭州氧化鋁一廠采用立式球磨機對鋁矽比為5. 6 左右的鋁土原料進行選擇性磨礦,取得了良好的經濟效益,在礦石的處理量、選擇性磨礦產品的富集、能耗方麵均優於臥式球磨機,立式球磨機也有望成為選擇性磨礦的新設備。

3. 3 微階段化磨礦 因不同粒度的礦石物料對磨礦的粉碎形式有不同的要求: 粗粒級物料適合以衝擊粉碎為主的磨碎方式,而對細物料由於其表麵積遠遠大於粗物料,應采用以磨剝粉碎為主的磨碎形式,這樣才能獲得較高的磨礦效率。所謂微階段化磨礦就是沿球磨機筒體的軸線方向安裝具有不同表麵形狀的筒體襯板,在球磨機的進料端安裝表麵不平滑襯板,形成較高的鋼球拋落高度,產生衝擊粉碎; 在球磨機的排料端安裝表麵較平滑的筒體襯板,形成較低的鋼球拋落高度,產生磨剝粉碎; 從進料端到排料端,粉碎形式逐漸從衝擊粉碎向磨剝粉碎過渡使磨碎形式沿球磨機軸線方向發生變化,在一台球磨機內實現階段磨礦。這樣可以更好的滿足礦石物料在磨礦過程中的不同階段、不同粒度組成狀態下對磨碎形式的不同需要,符合礦石粉碎規律,因而可以提高磨礦效率。 實施微階段化磨礦技術,僅需對部分筒體襯板的表麵進行改造,簡單易行。銅陵有色金屬公司金口嶺銅礦碎磨流程經改造後,采用微階段化磨礦,一段磨礦台時處理能力提高了16% 以上,節電79. 6 萬kWh,節省電費支出41 萬餘元。

3. 4 超細磨 采用常規磨礦技術對礦石進行解離時,磨礦耗能費用是相當高的,即使磨礦粒度可以使有用礦物達到單體解離,但也會發生過磨現象,使許多有用礦物損失在礦泥中,經過礦業人士不懈努力專研,超細磨技術應運而生,並廣泛應用於化工、冶金、礦業、建材、日化、食品、醫藥、農業、環保、航空航天等領域,微米級或亞微米級的粉體加工技術日趨成熟。經過幾年不斷發展,磨粉機超細磨粉技術已成為重要工業礦物及其原材料深加工技術之一,對現代高新技術產業發展具有重要意義。 超細磨技術在難浸金礦石預處理中的應用研究也受到人們關注,金被黃鐵礦包裹,顯微金、次顯微金或固熔體存在的含金礦石,是極難溶浸提金的一類金礦石。提金的關鍵是破壞黃鐵礦包裹,使金解離暴露,而黃鐵礦性質很穩定難以分解。隨著超細磨技術的發展提高,可以利用超細磨打開硫化物的包裹,使金解離。 攪拌磨技術也已應用於金屬礦山的生產實踐,最先在生產中應用的是塔磨機,它采用螺旋狀的攪拌器來攪動磨礦介質,是一種立式低速攪拌磨,這種磨機被廣泛用於磨至P80( 80% 粒度通過粒度為) 15 至30 μm 的再磨回路中。桂林鴻程礦山設備製造有限責任公司自主研發的HCM 係列超細粉磨機,集高速衝擊磨及氣流磨優點於一身,高效節能,降低了超細磨作業成本。 輥式磨在超細粉碎設備中也占有重要的地位,有關礦業工作者對輥式磨的磨粉機理、結構形式、加壓方式進行了分析研究,研製除了YMP1000C超細磨粉機,該磨機對重鈣、高嶺土、滑石等低硬度超細粉體有較強的加工能力,對鋁礬土、鋯英砂、碳化矽、剛石等高硬度物料的粉碎也有比較理想的效果。

3. 5 壓力磨礦 球磨機內應力有很多類型,有衝擊、擠壓還有剪切、研磨等,有些應力電能消耗大而粉碎效率不高,研究表明,當選擇粉碎效率高的壓應力作為主要應力時,由於壓力粉碎過程符合料層粉碎規律,壓力較小時,先使自由鬆散物料充分密實,當壓力增大時,擠緊了的顆粒相互傳遞應力,當超過顆粒的強度值之後,就會使礦物顆粒發生破碎並產生大量的微裂紋,針對不同的物料特性,調節和強化能量輸入,還可以約束應力的作用區域,使物料有規律的通過應力區,將機械能有效地轉化為粉碎能,使顆粒成為一種孔隙率低的坯料產品,再通過其後的工藝過程,獲得粒度合格的產品,從而達到高產節能的目的。 基於此理論發展起來的高壓輥磨機已應用於大工業生產,並取得了良好的經濟效益,可以顯著提高設備係統處理能力,降低單位粉碎功耗,還可以節省設備的基建投資,簡化工藝流程,減少破碎段數,適用性非常廣泛,一般礦石物料均能使用,給料含水量可達15%。隨著磨礦技術的深入研究,壓力磨技術必將得到廣泛應用和發展,為提高粉碎作業的經濟效益和技術水平作出貢獻。

4. 碎磨設備的應用與改進 80 年代以來,我國碎磨設備發展很快,除自行開發外,還從美歐等工業發達國家引進了許多新產品的設計與製造技術,通過消化吸收,已基本形成批量生產能力,使我國破磨設備的技術水平邁上了一個新台階。

4. 1 破碎機的應用與發展 近10 年來,新型碎磨設備的不斷問世,目的是獲得更大的破碎比,獲得更細粒級的破碎產品,以降低入磨物料粒度,節能降耗,同時進行結構創新,采用新技術、新材料對傳統設備進行改進,以提高其可靠性、耐久性、改善性能,提高效率[17]。

4. 1. 1 旋回破碎機 旋回破碎機的發展至今已有百年的曆史,因具有處理量大、給礦粒度大、可以處理堅硬礦石等優點,目前仍然是大型礦山和其它工業部門粗碎各種堅硬物料的重要設備,由於旋回破碎機破碎過程是沿著圓環型的破碎腔連續進行的,因此其生產能力很大,單位電耗較低,工作平穩,適合處理片狀物料,破碎產品的粒度比較均勻,可廣泛用於粗碎、中碎各種硬度的礦石。但與顎式破碎機相比,其結構複雜,價格較高,檢修比較困難,修理費用較高,基建費用很高。

4. 1. 2 顎式破碎機 隨著大型運載設備的采用,破碎機的給礦粒度已達1. 2 ~ 2 m,促進了顎式破碎機向大型化發展,由於複擺破碎機具有效率高價格便宜等優點,因而占據了顎式破碎機的較大市場份額,隨著節約、節能、高效生產方式的提倡,幾種新型顎式破碎機也已研製成功。 北京礦冶研究總院推出新型低矮大破碎比外動顎勻擺顎式破碎機,屬於新一代高效、節能、低磨損破碎設備,該機用傳統複擺破碎機的連杆作為破碎機邊板,使用顎與連杆是分離的,改變了多年以來傳統複擺顎式破碎機以四連杆機構中的連杆作為動顎的傳統設計,隻需改變結構參數,就可以調整動顎的運動軌跡,獲得較好的動顎運動特性,破碎比是傳統顎式破碎機的2~3. 5 倍,處理能力可提高20%,耗能低了20%~30%,具有良好的經濟效益。 高效振動顎式破碎機也是一種新型高效節能的破碎設備,能夠破碎合金、碳化矽、冶金爐渣等堅硬脆性物料,也可以處理鋼筋混泥土等特殊結構物料,為難破碎物料的處理提供了一條新的途徑。振動破碎從理論來講也是一種高效的破碎方式,此破碎方式可以達到多碎少磨、高效節能的目的,具有很多優點,破碎比可提高2~3 倍,可以在給滿礦情況下啟動及停車,通過調節設備的工作參數,可以得到不同粒度的產品,尤其適用於堅硬難破碎脆性物料,具有很好的發展前途。

4. 1. 3 圓錐破碎機 彈簧圓錐破碎機的問世已有百年曆史,是由美國Symons 兄弟利用旋回破碎機的工作原理發明的,到目前為止,其結構沒有多大變化,由於其性能穩定,有一定的市場占有率。為了滿足當今大處理量的生產,實現高能化,獲得更高的破碎比和更細的產品粒度,新型圓錐破碎機也被不斷研發並應用於生產實踐,例如用液壓代替彈簧的液壓圓錐破碎機和可以代替粗磨作業的慣性圓錐破碎機,在生產運用中都獲得了不錯的經濟效益,近年來包鋼公司選礦廠、鞍鋼集團鞍山礦業公司齊大山選廠等金屬礦山采用了100 多台HP 係列的多缸液壓圓錐破碎機代替傳統破碎機實現了多碎少磨,大幅度提高了磨礦效率和選廠生產能力,經濟效益顯著,湖南郴州某有色金屬礦山選廠,在改造其碎磨作業係統中,采用了慣性圓錐破碎機,開路產品粒度-5 mm 占90%,改進後的破磨係統比原係統耗能下降20%,產量提高了28%左右,經濟效益十分顯著。 圓錐破碎機今後應向著液壓圓錐和自動控製方向發展,努力實現大型化、高效節能化,獲得更大破碎比,降低磨機的入磨粒度,減少礦山企業碎磨作業的生產成本和基建投資,提高我國金屬礦山企業在國際上的競爭力。

4. 1. 4 高壓輥磨機 高壓輥磨機又被稱為輥壓破碎機,以料層粉碎原理工作,是一種新型的高效節能破磨設備,在國內外正逐步得到應用和推廣,高壓輥磨機在最初設計應用時,主要用於石灰岩、硬度較小的脆性金屬礦石的破碎,用於破碎作業的中細碎段。經過多年推廣發展,現已用於中等硬度及以上的礦石細碎中,特別是在鐵礦石破碎方麵,其技術已日益成熟,它具有破碎比大、產品粒度細、效率高、耗能少等優點,還可應用取代一段粗磨作業,礦石經高壓輥磨機閉路擠壓破碎後,可獲得3 ~ 10 mm 粒級的產品,對磁鐵礦,經預磁選別後可大幅度提高精礦品位,具有節水、節電、增產等特點。目前,高壓輥磨機正向著大型化方向發展,輥的直徑和輥麵在進一步增大,入磨粒度範圍更大,處理量也隨之增大。生產實踐表明高壓輥磨機的單機生產能力可達1 500 ~ 2 000 t /h,粉碎金屬礦石的能耗1. 2 ~ 2. 8 kWh /t,在同等條件下,單位能耗比常規破碎機低20% ~ 50%,輥麵耐磨性好,鑲嵌硬質合金粒釘輥麵使用壽命可達8 500 h,自動化水平高,隨著高壓輥磨機性能的日益完善,在金屬礦山必將有廣闊的應用前景。

4. 2 磨機應用與發展 80 年代末,由於磨機按比例放大仿真技術的應用和磨機製造技術的提高,以及無齒輪傳動環形電機的使用,促使磨機進一步向大型化發展,磨機直徑的變化對於磨礦作業過程有著明顯變化,大型磨機通常具有較高的比破碎速率,並可以處理較粗粒級的物料,但是磨機直徑過大時,會導致球荷死區增加,磨機增大處理能力的同時,也會降低礦料停留時間,阻礙了能量從球介質向礦粒的傳遞,從而導致單位容積產量下降,磨礦產品單位能耗增高,因此磨機的發展方向已由大型化向高效節能方向發展。

4. 2. 1 自磨、半自磨機 自磨、半自磨技術自從20 世紀50 年代在選廠得到使用以來,已經從一個有不斷爭議的技術,日益發展成為一個成熟可靠、不斷應用的技術。自磨過程中,磨機中大於100 mm 的礦石起到作為研磨介質的作用,小於80 mm 大於20 mm 的礦石物料磨碎能力差,其本身也不易被大塊的礦石物料所破碎,有時為了破碎此物料,往往會在磨機中加入占磨機容積4% ~ 8% 左右的鋼球,提高了磨機的碎磨效率,因而出現了半自磨。半自磨機屬於圓筒形磨機,重載荷、低轉速、啟動轉矩大。現如今無論是新建擴建以及老廠的改造,幾乎都要用到自磨、半自磨技術,自磨、半自磨技術由於省掉了兩段破碎機以及篩分設備,簡化了工藝流程,改善了操作條件,不僅減少了建廠的基建費用,而且還降低了生產運行成本,還有利於實現選廠的自動化。安徽銅都銅業公司所屬的冬瓜山銅礦首次引進了瑞典Svedala 集團生產的規格為8. 53 m × 4. 42 m 的半自磨機,驅動方式先進,控製係統完善可靠,取代了傳統的破碎工藝,大大降低了基建難度及占地麵積,也降低了生產中的維護強度和維護量,對選礦綜合成本的降低發揮了至關重要的作用,2007年投入生產的昆明鋼鐵公司大紅山鐵礦選礦廠采用了芬蘭Metro 集團生產的8. 53 m × 4. 42 m 半自磨機,裝載功率為5500 kw,也取得了不錯的經濟效益。

4. 2. 2 球磨機 球磨機是一種傳統的物料破碎裝置,至今也已有一百多年的發展曆史,現在仍然是固體物料細化製粉的重要設備,廣泛用於冶金、化工、水泥、陶瓷、建築、電力以及國防等工業部門,可對各種礦石及物料進行幹式和濕式粉磨。近年來,球磨機的發展以節能降耗為重點,不斷改進和完善磨機傳動方式,研究開發新型襯板和磨礦介質,努力實現磨礦過程的自動化控製,在保證磨礦粒度的前提下提高磨機的處理能力和磨礦效率。經過眾多科研人員不懈努力,現已取得顯著成績。 眾所周知,球磨機的襯板是磨機能否實現高效、節能、降耗的關鍵零件,經過研發改進,取得了不錯的進展。角螺旋襯板又稱為節能襯板,采用此襯板後單位產量電耗下降10% ~ 25%,磨機產量提高15% ~ 20%,單位產量球耗下降10% ~20%,同時還具有運轉平穩、產品過粉碎少、噪音小等優點,特別適用於水泥生產中的碎磨作業;橡膠襯板是抗腐蝕、耐磨損的非金屬材料襯板,與錳鋼襯板相比具有質量輕、耗能低、產量高、噪音小等優點; 在橡膠襯板基礎上又發展起了複合型磁性襯板,這種襯板是靠磁力在襯板表麵吸附一層磁性顆粒和介質碎片,形成保護層從而延長襯板使用壽命,這種襯板比普通錳鋼襯板重量幾乎要輕一半,而且可以直接吸附在磨機筒體內表麵上,無需螺栓固定,大大減輕了安裝維護的工作量,不僅降低了能耗,還提高了磨機處理量,本鋼歪頭山鐵礦選礦廠使用了中國冶金礦冶總公司獨創的悍馬牌金屬磁性襯板,產品細度提高了1. 69%,磨機處理能力增加5. 6%,節電7. 14%,鋼球消耗降低了10. 37%,創造了巨大的經濟效益; 攀鋼集團礦業公司密地選礦廠通過將磨機襯板改造為波形襯板,經過使用效果良好,使得球磨機台處理能力提高了3 t 左右,襯板單耗降低了0. 005 kg /t 原礦,襯板使用周期也大大延長。 球磨機除在改進襯板形狀和材質取得顯著節能效果外,通過改變球磨機運轉部位的傳動方式也可以降低磨礦能耗,采用靜壓軸承或是動靜混合軸承啟動,就是有效措施之一。采用靜動壓軸承在啟動時采用高壓液壓係統潤滑,用高壓油將球磨機筒體頂起,待啟動運轉後采用低壓液壓係統潤滑,保證了球磨機中空軸徑始終處於良好潤滑狀態,摩擦阻力小,啟動電流低,從而降低了磨礦功耗,在青海省錫鐵山鉛鋅廠使用的2. 8 × 3. 6 QSG 型球磨機,與傳統磨機相比礦石處理能力提高7% ~ 10%,單位鋼耗下降了5%,經濟效益可觀。 此外,減小磨礦介質球徑、合理裝球、改進操作、加強管理,積極研發與推廣助磨劑等也可以不同程度的降低磨礦功耗。

4. 2. 3 棒磨機 棒磨機是在球磨機基礎上發展起來的,具有加工技術可靠、投資少、輔助設備少、工藝流程簡單等優點,使用中沒有特別技術要求,可以和球磨機組成不同的粉磨流程。棒磨機主要靠磨棒的壓力和磨力來磨碎礦石,當棒打擊礦石時,首先打擊較粗粒級的礦石,然後再對粒級較小的物料進行粉碎,棒與棒之間是線接觸的,當棒沿著筒壁上升時,較粗粒級的礦粒夾雜其中,起到了棒條篩的作用,較細粒級的物料可以通過棒與棒之間的縫隙,有利於夾碎較粗粒級的物料,也使得較粗粒級的礦粒可以集中在磨礦介質打擊的地方,因此棒磨機具有選擇性磨礦的作用,產品粒度均勻,過粉碎較少。

4. 2. 4 立式螺旋攪拌磨礦機 立式螺旋攪拌破碎機是由長沙礦冶研究院研製成功的新型高效節能磨礦設備,其粉磨作用以研磨、剝離為主,以及少量的衝擊和剪切作用,這樣可以保持物料原有的晶格形狀,充分利用能量有效研磨物料,因為在細磨和超細磨中,摩擦研磨磨礦是最有效的粉磨方式,現已應用於金屬礦山的再磨或細磨作業中,湖南柿竹園有色金屬尾礦的鐵精礦再磨由立式攪拌磨礦機代替普通臥式球磨機後,磨礦粒度- 38 μm 達到95. 10%,鐵精礦品位達到65. 20%,提高了鐵精礦品位,經濟效益顯著。

4. 2. 5 高速衝擊粉碎機 高速衝擊粉碎機是指圍繞水平或垂直高速旋轉的回轉體( 轉子、錘子、葉片) 給物料以強烈衝擊的一種衝擊式粉碎設備,國內礦山企業引進的日本細川一密特朗公司生產的CM 高速衝擊式超細粉磨機,已廣泛應用於非金屬超細粉碎,可將8 mm以下物料一次粉碎至- 10 μm 占70% 以上,如配上分級設備,- 10 μm 可以達95%。目前國內鹹陽非金屬研究所和瓦房店化工機械廠均生產該類裝備,該設備可應用於滑石、粘土、重晶石、碳酸鈣、雲母、石墨等非金屬的超細粉碎。

5. 提高磨礦效率的途徑 影響磨礦效率的因素很多,其中包括磨礦給料性質、給礦粒度、鋼球填充率、鋼球尺寸以及配比、補加球製度、磨礦製度、磨礦流程、磨機操作、分級效率和返砂量等因素,但這些因素不是相互獨立的,相互之間都有一定的影響。

5. 1 磨礦給料性質 原礦的機械力學性能,如硬度、韌性、解離以及結構缺陷決定了礦石的可磨度,從而決定了磨礦的難易程度,可磨度小,則說明礦石易磨,礦石對磨機、襯板和磨礦介質的磨損就越小,所消耗的電耗也就越小; 相反,如果可磨度大,磨機的磨損和電耗就大,所以原礦的性質將會直接影響到生產率,對磨礦作業的影響最為重要。近現代磨礦作業中,出現了一種助磨工藝,就是在磨礦過程中添加一些特定的化學藥劑來降低礦石的可磨度,增加磨機的生產率。

5. 2 磨機的給礦粒度 磨機的給礦粒度對磨機的磨礦效率影響也很大,一般來說,入磨粒度小,那麽磨機對礦石所做的功也就越小; 反之,入磨粒度大,磨機對礦石所做的功也就越大。鋼球對礦石的破碎是一種隨機性的破碎,破碎效率很低,有研究指出,球磨機的破碎效率僅有6% ~ 9%,由此可見,入磨粒度對磨機的影響很大,要想達到最終的磨礦細度,勢必會增大球磨機的工作量,球磨機的能耗和電耗也會增大。

5. 3 磨機工作參數 磨機的結構參數主要包括磨機的轉速率和充填率、鋼球尺寸以及配球比、襯板等。

5. 3. 1 磨機轉速率及充填率 磨機的轉速率和充填率有著密切的關係,兩者相互聯係相互製約,一般來說,磨機一經安裝後,其轉速率就已經固定,輕易不會改變,而且改變其轉速率的操作比較繁瑣,所以在實際生產中,一般不會把轉速率作為影響磨礦效率的因素進行分析,隻需要對一定轉速下適宜的鋼球充填率進行分析即可,在轉速率不變的情況下,充填率大,則鋼球對物料的打擊次數多,研磨麵積大,磨礦作用強,但電耗也會增大,並且充填率過高,也會影響鋼球的運動狀態,減小對大顆物料的打擊效果; 反之,如果充填率小,則研磨麵積就小,磨礦作用相應較弱,但電耗和能耗也小。因此在生產現場,充填率是否合適對選廠的磨礦效率有很大影響。 5. 3. 2 鋼球尺寸及配球比 在磨機內,鋼球與磨機為點接觸,球徑過大則破碎力也大,使礦石沿著貫穿力方向破碎,而不是沿著結合力較弱的不同礦物結晶麵破裂,導致破碎沒有選擇性,而且在鋼球充填率相同的情況下,球徑過大會導致鋼球過少,破碎概率低,過粉碎嚴重,產品粒度不均勻; 反之,如果鋼球過小,其對礦石的破碎作用也小,磨礦效率變低,因此精確的鋼球尺寸以及配球比對磨礦效率有很大影響。

5. 3. 3 襯板 球磨機襯板主要作用是保護磨機,磨機在運轉時,其裏麵的鋼球、物料被襯板帶至一定高度後拋落或瀉落,對物料進行研磨和粉碎,在此過程中襯板也會受到鋼球和物料對其造成的衝擊、滑動、滾動作用,還會受到溫度影響,因此襯板主要的磨損形式是小能量多次數下的磨料磨損,因此選擇何種材質的襯板,減少其磨損,始終是球磨機麵臨的一個重要問題。目前廣泛使用的襯板材料主要有3 大類; 高錳鋼; 低、中合金耐磨鋼; 高鉻鑄鐵,高錳鋼耐磨性好,經濟適用性好,但屈服強度低,適合在中、高衝擊載荷磨損條件下使用。中、低合金耐磨鋼綜合性能高於高錳鋼,適合於中等衝擊磨損條件下使用。高鉻鑄鐵的耐磨性都要高於前兩者,應用更為廣泛。因此在選擇襯板材料時,應綜合考慮球磨機的使用場合以及經濟性等因素,才能延長磨機襯板的使用壽命,達到最理想的效果。

5. 4 補加球製度 鋼球直徑的精確計算隻能解決單級別礦粒所需球徑的精確計算問題,在生產中,鋼球和礦石的研磨會導致鋼球的配比發生變化,影響研磨過程並造成磨礦產品的細度變化,因此要想維持磨機內球荷的準確性就要靠補加球方法來解決,隻有合理的補加球製度才能保證正常的生產需要。

5. 5 磨礦濃度 磨礦濃度也是影響磨礦效率的一個重要因素,它的大小將會影響礦漿的比重、礦粒在鋼球周圍的粘著程度和礦漿的流動性,當磨礦濃度較低時,礦漿的流動性快,物料在鋼球周圍的粘著程度低,使得鋼球對物料的衝擊和研磨作用減弱,磨礦效率較低; 磨礦濃度較高時,物料在鋼球周圍的粘著程度好,鋼球對物料的衝擊和研磨作用都比較好,但會造成礦漿流動性差,過粉碎比較嚴重,也不利於提高磨機的處理量,因此確定最佳的磨礦濃度會對磨礦效率產生重要影響。

5. 6 磨礦分級流程與分級效率 長期以來,人們往往隻會重視磨礦目的的實現,而忽略了磨礦的手段和方法,光顧著追求要求的磨礦粒度,而忽視了含多種金屬的礦石各種有用物的單體解離度的不同,從而會造成有些礦物過粉碎、有些礦物粉碎不夠現象的產生,在這種情況下如果仍然采用傳統的粗糙的磨礦工藝,則磨礦和選別效果都不會好。 分級機與磨礦機閉路工作,可以控製磨礦產品粒度和提高磨機生產率,因此分級效率的高低對磨礦效率有一定的影響,分級效率高時,合格粒級的產品可以及時的排除,避免了過粉碎降低了能耗;分級效率低時,到達合格粒級的產品不能及時有效的排出而返回磨機再磨,很容易造成過粉碎,也會影響到後期的選別效果。

5. 7 返砂比 所謂反砂比就是球磨機的返砂量與原礦給礦量之比,分級反砂的作用不僅是返回不合格的粗粒,還有另一個重要作用,使球磨機的給礦變粗,讓鋼球在磨機整個軸向長度上能高效率破碎,從而提高磨機的生產率,一般情況下,返砂量一段不宜超過500%,二段不宜超過690%。

5. 8 磨礦回路自動控製 磨礦分級機工作中可變的因素很多,而且一個因素的變動可以引起眾多因素的相繼變動,對於這種變化采用人工操作是跟不上的,滿足不了生產過程的要求,采用自動控製才能使磨礦分級保持在穩定及適合要求的狀態,從而提高生產率降低能耗。據報道,磨礦分級回路的自動控製可以使生產能力提高2. 5% ~ 10%,處理1 t 礦石可節省電耗0. 4 kWh。

6 結論 我國破磨設備經過技術引進、技術合作、消化吸收、自行開發,有了長足發展。目前我國破磨設備種類繁多、品種齊全,製造質量不斷提高,產量也逐年增加,已成為當今世界上生產破磨設備最多的幾個國家之一,但與國外產品相比,在規格品種、整機性能、耐磨材料的研發與應用以及自動化方麵還有不小的差距,因此今後破磨設備的發展應以科技為先導,以節能減耗、提高效益為目標,以滿足國家重點工程需要的重大技術裝備為主要任務,以關鍵技術、關鍵配套件和耐磨材料為突破口,大力開展技術攻關和科學研究,努力縮小與國外先進水平的差距。

 

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