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碎矿与磨矿综述

浏览次数: 日期:2016年9月14日 15:46
碎矿与磨矿综述 矿产资源是当代人类生存和发展的物质基础,即使是在信息技术高速发展的今天,矿产资源仍然在人类日常生活中发挥着不可替代的作用。碎矿与磨矿作业是矿产资源加工工艺过程中一个重要的环节,也是投资巨大,能耗极高的作业,就金属矿山而言,碎磨作业的设备投资占全厂总金额的65%~ 70%,电能消耗约为50% ~ 65%,钢材消耗高达50%,因此,如何改进碎磨作业设备性能、研发高效节能设备、获得更大的破碎比、达到更细的破碎产品粒度、降低钢耗,成为各领域工作者共同追求的目标。本文从碎磨工艺的改进、碎磨作业设备的发展以及破碎作业理论的研发对我国碎磨作业技术做一简述,并对其发展进行分析。 2 碎磨工艺流程的改进 矿石的粉碎作业一般包括矿石的破碎与磨碎两个环节,而磨矿作业是让矿物达到单体解离,使其粒度满足选别要求的最终作业,磨矿是一项耗能高效率低的作业,而破碎作业的功耗仅占磨矿作业的8% ~ 12%,因此改进碎磨工艺过程是实现高效低耗、增加经济效益的有效途径。 2. 1 多碎少磨工艺 物料的破碎主要靠设备对矿物的挤压及冲击作用来实现,而磨矿主要是靠设备对其冲击、研磨和磨剥作用来实现,破碎作业的能量利用效率远远高于磨矿作业,可以将碎矿与磨矿作为一个整体来考虑,确定合理的破碎产品粒度,发挥破碎能耗低的长处,实行多碎少磨,实现最佳经济效益。为了有效实现多碎少磨,一般来说: 1) 可以采用高效细碎型破碎机。如A. C 公司生产的底部单缸液压圆锥破碎机,Nordberg 公司生产的HP 系列圆锥破碎,小型选厂采用国产JC56、JC4060 颚式破碎机、SX 系列双动颚破碎机,这些细碎型破碎机在闭路碎矿时可以得到10mm 以下的破碎产品。 2) 改进破碎工艺流程。根据选厂的规模、矿石的性质、给矿粒度、产品粒度等,选择合适的破碎工艺流程。例如山东省蚕庄金矿在两段一闭路破碎流程的基础上,改造为两段半破碎流程,解决了二段破碎设备生产能力和破碎比之间的合理匹配问题,在生产中取得了明显的经济效益。 2. 2 阶段磨矿阶段选别流程 选矿原则是“能收早收、能抛早抛”,阶段磨矿阶段选别可以及时抛去脉石矿物,不仅可以减轻磨矿作业负担,而且还可以降低选别作业成本,现已广泛应用于生产实践。 1997 年,北京矿冶总院对乌拉嘎金矿浮选厂进行技术改造,将两段直接磨细后浮选改为阶段磨矿阶段浮选工艺流程,经生产实践,浮选回收率指标提高了一个百分点,金精矿品位提高7. 68 g /t,精矿产率降低1. 72 个百分点,收到良好效果。齐大山选矿厂由原来连续磨矿,弱磁-强磁工艺流程,改为阶段磨矿,重-磁- 浮工艺流程,经过多年实践,现已达到精矿品位63. 50%,金回收率72%的生产水平,已达到金矿选矿技术的先进水平。 2. 3 推广常规细破碎,取代常规磨矿 由于选矿厂的粉碎作业效率很低,而粉碎作业的85%左右又消耗在了磨矿作业中,所以可以采用圆锥破碎机生产细产品来取代常规磨机作业,虽然有关用圆锥破碎机湿式破碎岩石的工艺知识尚存在许多空白领域,但在硬岩粉碎方面,水冲式圆锥破碎机可以逐步替代常规筒式磨矿机。 2. 4 改造老厂原有工艺流程 一些原有选厂,设计规模庞大,但由于多种原因,生产规模只有其原设计的一半左右,随着矿产资源的逐渐减少,对这些老厂进行大规模的设备改造已经没有经济效益,适宜方法就是进行节能增效改进,完善其碎矿工艺流程,在节能增效同时保证其破碎粒度,实现节能增效。汤丹公司选厂建厂完成后,由于种种原因基本处于半停产状态,企业每年亏损达一千多万元,经过对其破碎工艺技术改造,完善后形成三段闭路双回路碎矿流程,处理能力提高30%,每年节省电资140. 35 万元,综合经济效益498. 09 万元。湖南新龙矿业有限公司对其破碎系统进行了改造扩建,使处理能力从150 t /d 提高到800 t /d,为企业节省5000多万元,创造了良好的经济效益。 3 新型碎磨理论的提出与应用 3. 1 微波助磨 在目前的矿业生产中,矿料的粉碎方式以机械粉碎为主,但是机械破碎有着能耗高、材料消耗高、产品粒度不好等缺点,为了降低碎磨作业的钢材消耗,提高能源的利用效率,矿业工作者研发出了新的破碎方法,其中微波预处理是一种比较有前景的破碎方式。 所谓微波就是频率大约在300MHz~300GHz、波长在2500px~1mm 范围内的电磁波。微波是一种高频电磁波,能够渗透矿物内部使物质分子产生取向极化和变形极化,随着电极的不断变化,极化方向也在不断的变化,从而出现矿物体的自加热效应,温度升高,但是由于矿石中的各种矿物性质不同,吸波特性也有差异,从而导致矿石中的各个矿物产生温度差,加之各矿物的热膨胀系数也不同,结果就会产生热裂等现象,使矿物体系中产生微裂纹并使原有的微裂纹扩展,从而有利于后续的粉碎作业。尽管微波加热处理具有传统加热方式不可比拟的优点,但是目前对于微波助磨的理论研究还不够深入,也存在一些急需解决的问题,相信,随着众多科研工作者对微波设备的研究并开发,在不久的将来,微波将在降低碎磨作业的能耗、钢耗方面发挥巨大作用。 3. 2 选择性磨矿 所谓选择性磨矿就是利用矿物的选择性解离以及选择性磨碎所进行的磨矿,其目的就是造成磨矿作业具有某种选择性。碎磨作业的主要目的不是使矿石粒度减小,而是让有用矿物从脉石矿物中解离出来,因此磨矿作业的最终发展目标是利用最小的能量输入,获得最高的单体解离度。选择性磨矿在金属矿、非金属矿以及煤矿等矿业生产中均得到广泛应用,尤其是在铝土矿的生产实践中,发挥重要作用。 我国铝土矿资源丰富,但是铝硅比很低,随着富矿资源的日趋枯竭,我国氧化铝生产企业将被迫采用低铝硅比的原料,目前生产流程多采用烧结法、混联法工艺技术,但是其生产耗能高、流程长、生产成本高,使氧化铝生产工业生存和发展面临严峻挑战,为了解决矛盾,许多科研工作者研发出了拜耳法等新工艺生产氧化铝,拜耳法生产氧化铝,选矿精矿不仅要求铝硅比达到10 以上,而且要求+ 0. 075 mm 粒级不小于25%,-0. 300 mm大于90%,- 0. 700 mm 粒级为100%,为降低磨矿作业成本,选择性磨矿为最佳选择,铝土矿的选择性磨矿是利用我国一水硬铝石型铝土矿中含铝矿物与含硅矿物之间可磨性的差异,研究适宜于铝土矿选择性磨矿的粉磨方式及磨矿条件,以期实现一水硬铝石和含硅矿物在粗磨条件下的选择性解离。郑州氧化铝一厂采用立式球磨机对铝硅比为5. 6 左右的铝土原料进行选择性磨矿,取得了良好的经济效益,在矿石的处理量、选择性磨矿产品的富集、能耗方面均优于卧式球磨机,立式球磨机也有望成为选择性磨矿的新设备。 3. 3 微阶段化磨矿 因不同粒度的矿石物料对磨矿的粉碎形式有不同的要求: 粗粒级物料适合以冲击粉碎为主的磨碎方式,而对细物料由于其表面积远远大于粗物料,应采用以磨剥粉碎为主的磨碎形式,这样才能获得较高的磨矿效率。所谓微阶段化磨矿就是沿球磨机筒体的轴线方向安装具有不同表面形状的筒体衬板,在球磨机的进料端安装表面不平滑衬板,形成较高的钢球抛落高度,产生冲击粉碎; 在球磨机的排料端安装表面较平滑的筒体衬板,形成较低的钢球抛落高度,产生磨剥粉碎; 从进料端到排料端,粉碎形式逐渐从冲击粉碎向磨剥粉碎过渡使磨碎形式沿球磨机轴线方向发生变化,在一台球磨机内实现阶段磨矿。这样可以更好的满足矿石物料在磨矿过程中的不同阶段、不同粒度组成状态下对磨碎形式的不同需要,符合矿石粉碎规律,因而可以提高磨矿效率。 实施微阶段化磨矿技术,仅需对部分筒体衬板的表面进行改造,简单易行。铜陵有色金属公司金口岭铜矿碎磨流程经改造后,采用微阶段化磨矿,一段磨矿台时处理能力提高了16% 以上,节电79. 6 万kWh,节省电费支出41 万余元。 3. 4 超细磨 采用常规磨矿技术对矿石进行解离时,磨矿耗能费用是相当高的,即使磨矿粒度可以使有用矿物达到单体解离,但也会发生过磨现象,使许多有用矿物损失在矿泥中,经过矿业人士不懈努力专研,超细磨技术应运而生,并广泛应用于化工、冶金、矿业、建材、日化、食品、医药、农业、环保、航空航天等领域,微米级或亚微米级的粉体加工技术日趋成熟。经过几年不断发展,磨粉机超细磨粉技术已成为重要工业矿物及其原材料深加工技术之一,对现代高新技术产业发展具有重要意义。 超细磨技术在难浸金矿石预处理中的应用研究也受到人们关注,金被黄铁矿包裹,显微金、次显微金或固熔体存在的含金矿石,是极难溶浸提金的一类金矿石。提金的关键是破坏黄铁矿包裹,使金解离暴露,而黄铁矿性质很稳定难以分解。随着超细磨技术的发展提高,可以利用超细磨打开硫化物的包裹,使金解离。 搅拌磨技术也已应用于金属矿山的生产实践,最先在生产中应用的是塔磨机,它采用螺旋状的搅拌器来搅动磨矿介质,是一种立式低速搅拌磨,这种磨机被广泛用于磨至P80( 80% 粒度通过粒度为) 15 至30 μm 的再磨回路中。桂林鸿程矿山设备制造有限责任公司自主研发的HCM 系列超细粉磨机,集高速冲击磨及气流磨优点于一身,高效节能,降低了超细磨作业成本。 辊式磨在超细粉碎设备中也占有重要的地位,有关矿业工作者对辊式磨的磨粉机理、结构形式、加压方式进行了分析研究,研制除了YMP1000C超细磨粉机,该磨机对重钙、高岭土、滑石等低硬度超细粉体有较强的加工能力,对铝矾土、锆英砂、碳化硅、刚石等高硬度物料的粉碎也有比较理想的效果。 3. 5 压力磨矿 球磨机内应力有很多类型,有冲击、挤压还有剪切、研磨等,有些应力电能消耗大而粉碎效率不高,研究表明,当选择粉碎效率高的压应力作为主要应力时,由于压力粉碎过程符合料层粉碎规律,压力较小时,先使自由松散物料充分密实,当压力增大时,挤紧了的颗粒相互传递应力,当超过颗粒的强度值之后,就会使矿物颗粒发生破碎并产生大量的微裂纹,针对不同的物料特性,调节和强化能量输入,还可以约束应力的作用区域,使物料有规律的通过应力区,将机械能有效地转化为粉碎能,使颗粒成为一种孔隙率低的坯料产品,再通过其后的工艺过程,获得粒度合格的产品,从而达到高产节能的目的。 基于此理论发展起来的高压辊磨机已应用于大工业生产,并取得了良好的经济效益,可以显著提高设备系统处理能力,降低单位粉碎功耗,还可以节省设备的基建投资,简化工艺流程,减少破碎段数,适用性非常广泛,一般矿石物料均能使用,给料含水量可达15%。随着磨矿技术的深入研究,压力磨技术必将得到广泛应用和发展,为提高粉碎作业的经济效益和技术水平作出贡献。 4 碎磨设备的应用与改进 80 年代以来,我国碎磨设备发展很快,除自行开发外,还从美欧等工业发达国家引进了许多新产品的设计与制造技术,通过消化吸收,已基本形成批量生产能力,使我国破磨设备的技术水平迈上了一个新台阶。 4. 1 破碎机的应用与发展 近10 年来,新型碎磨设备的不断问世,目的是获得更大的破碎比,获得更细粒级的破碎产品,以降低入磨物料粒度,节能降耗,同时进行结构创新,采用新技术、新材料对传统设备进行改进,以提高其可靠性、耐久性、改善性能,提高效率[17]。 4. 1. 1 旋回破碎机 旋回破碎机的发展至今已有百年的历史,因具有处理量大、给矿粒度大、可以处理坚硬矿石等优点,目前仍然是大型矿山和其它工业部门粗碎各种坚硬物料的重要设备,由于旋回破碎机破碎过程是沿着圆环型的破碎腔连续进行的,因此其生产能力很大,单位电耗较低,工作平稳,适合处理片状物料,破碎产品的粒度比较均匀,可广泛用于粗碎、中碎各种硬度的矿石。但与颚式破碎机相比,其结构复杂,价格较高,检修比较困难,修理费用较高,基建费用很高。 4. 1. 2 颚式破碎机 随着大型运载设备的采用,破碎机的给矿粒度已达1. 2 ~ 2 m,促进了颚式破碎机向大型化发展,由于复摆破碎机具有效率高价格便宜等优点,因而占据了颚式破碎机的较大市场份额,随着节约、节能、高效生产方式的提倡,几种新型颚式破碎机也已研制成功。 北京矿冶研究总院推出新型低矮大破碎比外动颚匀摆颚式破碎机,属于新一代高效、节能、低磨损破碎设备,该机用传统复摆破碎机的连杆作为破碎机边板,使用颚与连杆是分离的,改变了多年以来传统复摆颚式破碎机以四连杆机构中的连杆作为动颚的传统设计,只需改变结构参数,就可以调整动颚的运动轨迹,获得较好的动颚运动特性,破碎比是传统颚式破碎机的2~3. 5 倍,处理能力可提高20%,耗能低了20%~30%,具有良好的经济效益。 高效振动颚式破碎机也是一种新型高效节能的破碎设备,能够破碎合金、碳化硅、冶金炉渣等坚硬脆性物料,也可以处理钢筋混泥土等特殊结构物料,为难破碎物料的处理提供了一条新的途径。振动破碎从理论来讲也是一种高效的破碎方式,此破碎方式可以达到多碎少磨、高效节能的目的,具有很多优点,破碎比可提高2~3 倍,可以在给满矿情况下启动及停车,通过调节设备的工作参数,可以得到不同粒度的产品,尤其适用于坚硬难破碎脆性物料,具有很好的发展前途。 4. 1. 3 圆锥破碎机 弹簧圆锥破碎机的问世已有百年历史,是由美国Symons 兄弟利用旋回破碎机的工作原理发明的,到目前为止,其结构没有多大变化,由于其性能稳定,有一定的市场占有率。为了满足当今大处理量的生产,实现高能化,获得更高的破碎比和更细的产品粒度,新型圆锥破碎机也被不断研发并应用于生产实践,例如用液压代替弹簧的液压圆锥破碎机和可以代替粗磨作业的惯性圆锥破碎机,在生产运用中都获得了不错的经济效益,近年来包钢公司选矿厂、鞍钢集团鞍山矿业公司齐大山选厂等金属矿山采用了100 多台HP 系列的多缸液压圆锥破碎机代替传统破碎机实现了多碎少磨,大幅度提高了磨矿效率和选厂生产能力,经济效益显著,湖南郴州某有色金属矿山选厂,在改造其碎磨作业系统中,采用了惯性圆锥破碎机,开路产品粒度-5 mm 占90%,改进后的破磨系统比原系统耗能下降20%,产量提高了28%左右,经济效益十分显著。 圆锥破碎机今后应向着液压圆锥和自动控制方向发展,努力实现大型化、高效节能化,获得更大破碎比,降低磨机的入磨粒度,减少矿山企业碎磨作业的生产成本和基建投资,提高我国金属矿山企业在国际上的竞争力。 4. 1. 4 高压辊磨机 高压辊磨机又被称为辊压破碎机,以料层粉碎原理工作,是一种新型的高效节能破磨设备,在国内外正逐步得到应用和推广,高压辊磨机在最初设计应用时,主要用于石灰岩、硬度较小的脆性金属矿石的破碎,用于破碎作业的中细碎段。经过多年推广发展,现已用于中等硬度及以上的矿石细碎中,特别是在铁矿石破碎方面,其技术已日益成熟,它具有破碎比大、产品粒度细、效率高、耗能少等优点,还可应用取代一段粗磨作业,矿石经高压辊磨机闭路挤压破碎后,可获得3 ~ 10 mm 粒级的产品,对磁铁矿,经预磁选别后可大幅度提高精矿品位,具有节水、节电、增产等特点。目前,高压辊磨机正向着大型化方向发展,辊的直径和辊面在进一步增大,入磨粒度范围更大,处理量也随之增大。生产实践表明高压辊磨机的单机生产能力可达1 500 ~ 2 000 t /h,粉碎金属矿石的能耗1. 2 ~ 2. 8 kWh /t,在同等条件下,单位能耗比常规破碎机低20% ~ 50%,辊面耐磨性好,镶嵌硬质合金粒钉辊面使用寿命可达8 500 h,自动化水平高,随着高压辊磨机性能的日益完善,在金属矿山必将有广阔的应用前景。 4. 2 磨机应用与发展 80 年代末,由于磨机按比例放大仿真技术的应用和磨机制造技术的提高,以及无齿轮传动环形电机的使用,促使磨机进一步向大型化发展,磨机直径的变化对于磨矿作业过程有着明显变化,大型磨机通常具有较高的比破碎速率,并可以处理较粗粒级的物料,但是磨机直径过大时,会导致球荷死区增加,磨机增大处理能力的同时,也会降低矿料停留时间,阻碍了能量从球介质向矿粒的传递,从而导致单位容积产量下降,磨矿产品单位能耗增高,因此磨机的发展方向已由大型化向高效节能方向发展。 4. 2. 1 自磨、半自磨机 自磨、半自磨技术自从20 世纪50 年代在选厂得到使用以来,已经从一个有不断争议的技术,日益发展成为一个成熟可靠、不断应用的技术。自磨过程中,磨机中大于100 mm 的矿石起到作为研磨介质的作用,小于80 mm 大于20 mm 的矿石物料磨碎能力差,其本身也不易被大块的矿石物料所破碎,有时为了破碎此物料,往往会在磨机中加入占磨机容积4% ~ 8% 左右的钢球,提高了磨机的碎磨效率,因而出现了半自磨。半自磨机属于圆筒形磨机,重载荷、低转速、启动转矩大。现如今无论是新建扩建以及老厂的改造,几乎都要用到自磨、半自磨技术,自磨、半自磨技术由于省掉了两段破碎机以及筛分设备,简化了工艺流程,改善了操作条件,不仅减少了建厂的基建费用,而且还降低了生产运行成本,还有利于实现选厂的自动化。安徽铜都铜业公司所属的冬瓜山铜矿首次引进了瑞典Svedala 集团生产的规格为8. 53 m × 4. 42 m 的半自磨机,驱动方式先进,控制系统完善可靠,取代了传统的破碎工艺,大大降低了基建难度及占地面积,也降低了生产中的维护强度和维护量,对选矿综合成本的降低发挥了至关重要的作用,2007年投入生产的昆明钢铁公司大红山铁矿选矿厂采用了芬兰Metro 集团生产的8. 53 m × 4. 42 m 半自磨机,装载功率为5500 kw,也取得了不错的经济效益。 4. 2. 2 球磨机 球磨机是一种传统的物料破碎装置,至今也已有一百多年的发展历史,现在仍然是固体物料细化制粉的重要设备,广泛用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、电力以及国防等工业部门,可对各种矿石及物料进行干式和湿式粉磨。近年来,球磨机的发展以节能降耗为重点,不断改进和完善磨机传动方式,研究开发新型衬板和磨矿介质,努力实现磨矿过程的自动化控制,在保证磨矿粒度的前提下提高磨机的处理能力和磨矿效率。经过众多科研人员不懈努力,现已取得显著成绩。 众所周知,球磨机的衬板是磨机能否实现高效、节能、降耗的关键零件,经过研发改进,取得了不错的进展。角螺旋衬板又称为节能衬板,采用此衬板后单位产量电耗下降10% ~ 25%,磨机产量提高15% ~ 20%,单位产量球耗下降10% ~20%,同时还具有运转平稳、产品过粉碎少、噪音小等优点,特别适用于水泥生产中的碎磨作业;橡胶衬板是抗腐蚀、耐磨损的非金属材料衬板,与锰钢衬板相比具有质量轻、耗能低、产量高、噪音小等优点; 在橡胶衬板基础上又发展起了复合型磁性衬板,这种衬板是靠磁力在衬板表面吸附一层磁性颗粒和介质碎片,形成保护层从而延长衬板使用寿命,这种衬板比普通锰钢衬板重量几乎要轻一半,而且可以直接吸附在磨机筒体内表面上,无需螺栓固定,大大减轻了安装维护的工作量,不仅降低了能耗,还提高了磨机处理量,本钢歪头山铁矿选矿厂使用了中国冶金矿冶总公司独创的悍马牌金属磁性衬板,产品细度提高了1. 69%,磨机处理能力增加5. 6%,节电7. 14%,钢球消耗降低了10. 37%,创造了巨大的经济效益; 攀钢集团矿业公司密地选矿厂通过将磨机衬板改造为波形衬板,经过使用效果良好,使得球磨机台处理能力提高了3 t 左右,衬板单耗降低了0. 005 kg /t 原矿,衬板使用周期也大大延长。 球磨机除在改进衬板形状和材质取得显著节能效果外,通过改变球磨机运转部位的传动方式也可以降低磨矿能耗,采用静压轴承或是动静混合轴承启动,就是有效措施之一。采用静动压轴承在启动时采用高压液压系统润滑,用高压油将球磨机筒体顶起,待启动运转后采用低压液压系统润滑,保证了球磨机中空轴径始终处于良好润滑状态,摩擦阻力小,启动电流低,从而降低了磨矿功耗,在青海省锡铁山铅锌厂使用的2. 8 × 3. 6 QSG 型球磨机,与传统磨机相比矿石处理能力提高7% ~ 10%,单位钢耗下降了5%,经济效益可观。 此外,减小磨矿介质球径、合理装球、改进操作、加强管理,积极研发与推广助磨剂等也可以不同程度的降低磨矿功耗。 4. 2. 3 棒磨机 棒磨机是在球磨机基础上发展起来的,具有加工技术可靠、投资少、辅助设备少、工艺流程简单等优点,使用中没有特别技术要求,可以和球磨机组成不同的粉磨流程。棒磨机主要靠磨棒的压力和磨力来磨碎矿石,当棒打击矿石时,首先打击较粗粒级的矿石,然后再对粒级较小的物料进行粉碎,棒与棒之间是线接触的,当棒沿着筒壁上升时,较粗粒级的矿粒夹杂其中,起到了棒条筛的作用,较细粒级的物料可以通过棒与棒之间的缝隙,有利于夹碎较粗粒级的物料,也使得较粗粒级的矿粒可以集中在磨矿介质打击的地方,因此棒磨机具有选择性磨矿的作用,产品粒度均匀,过粉碎较少。 4. 2. 4 立式螺旋搅拌磨矿机 立式螺旋搅拌破碎机是由长沙矿冶研究院研制成功的新型高效节能磨矿设备,其粉磨作用以研磨、剥离为主,以及少量的冲击和剪切作用,这样可以保持物料原有的晶格形状,充分利用能量有效研磨物料,因为在细磨和超细磨中,摩擦研磨磨矿是最有效的粉磨方式,现已应用于金属矿山的再磨或细磨作业中,湖南柿竹园有色金属尾矿的铁精矿再磨由立式搅拌磨矿机代替普通卧式球磨机后,磨矿粒度- 38 μm 达到95. 10%,铁精矿品位达到65. 20%,提高了铁精矿品位,经济效益显著。 4. 2. 5 高速冲击粉碎机 高速冲击粉碎机是指围绕水平或垂直高速旋转的回转体( 转子、锤子、叶片) 给物料以强烈冲击的一种冲击式粉碎设备,国内矿山企业引进的日本细川一密特朗公司生产的CM 高速冲击式超细粉磨机,已广泛应用于非金属超细粉碎,可将8 mm以下物料一次粉碎至- 10 μm 占70% 以上,如配上分级设备,- 10 μm 可以达95%。目前国内咸阳非金属研究所和瓦房店化工机械厂均生产该类装备,该设备可应用于滑石、粘土、重晶石、碳酸钙、云母、石墨等非金属的超细粉碎。 5 提高磨矿效率的途径 影响磨矿效率的因素很多,其中包括磨矿给料性质、给矿粒度、钢球填充率、钢球尺寸以及配比、补加球制度、磨矿制度、磨矿流程、磨机操作、分级效率和返砂量等因素,但这些因素不是相互独立的,相互之间都有一定的影响。5. 1 磨矿给料性质 原矿的机械力学性能,如硬度、韧性、解离以及结构缺陷决定了矿石的可磨度,从而决定了磨矿的难易程度,可磨度小,则说明矿石易磨,矿石对磨机、衬板和磨矿介质的磨损就越小,所消耗的电耗也就越小; 相反,如果可磨度大,磨机的磨损和电耗就大,所以原矿的性质将会直接影响到生产率,对磨矿作业的影响最为重要。近现代磨矿作业中,出现了一种助磨工艺,就是在磨矿过程中添加一些特定的化学药剂来降低矿石的可磨度,增加磨机的生产率。 5. 2 磨机的给矿粒度 磨机的给矿粒度对磨机的磨矿效率影响也很大,一般来说,入磨粒度小,那么磨机对矿石所做的功也就越小; 反之,入磨粒度大,磨机对矿石所做的功也就越大。钢球对矿石的破碎是一种随机性的破碎,破碎效率很低,有研究指出,球磨机的破碎效率仅有6% ~ 9%,由此可见,入磨粒度对磨机的影响很大,要想达到最终的磨矿细度,势必会增大球磨机的工作量,球磨机的能耗和电耗也会增大。 5. 3 磨机工作参数 磨机的结构参数主要包括磨机的转速率和充填率、钢球尺寸以及配球比、衬板等。 5. 3. 1 磨机转速率及充填率 磨机的转速率和充填率有着密切的关系,两者相互联系相互制约,一般来说,磨机一经安装后,其转速率就已经固定,轻易不会改变,而且改变其转速率的操作比较繁琐,所以在实际生产中,一般不会把转速率作为影响磨矿效率的因素进行分析,只需要对一定转速下适宜的钢球充填率进行分析即可,在转速率不变的情况下,充填率大,则钢球对物料的打击次数多,研磨面积大,磨矿作用强,但电耗也会增大,并且充填率过高,也会影响钢球的运动状态,减小对大颗物料的打击效果; 反之,如果充填率小,则研磨面积就小,磨矿作用相应较弱,但电耗和能耗也小。因此在生产现场,充填率是否合适对选厂的磨矿效率有很大影响。 5. 3. 2 钢球尺寸及配球比 在磨机内,钢球与磨机为点接触,球径过大则破碎力也大,使矿石沿着贯穿力方向破碎,而不是沿着结合力较弱的不同矿物结晶面破裂,导致破碎没有选择性,而且在钢球充填率相同的情况下,球径过大会导致钢球过少,破碎概率低,过粉碎严重,产品粒度不均匀; 反之,如果钢球过小,其对矿石的破碎作用也小,磨矿效率变低,因此精确的钢球尺寸以及配球比对磨矿效率有很大影响。 5. 3. 3 衬板 球磨机衬板主要作用是保护磨机,磨机在运转时,其里面的钢球、物料被衬板带至一定高度后抛落或泻落,对物料进行研磨和粉碎,在此过程中衬板也会受到钢球和物料对其造成的冲击、滑动、滚动作用,还会受到温度影响,因此衬板主要的磨损形式是小能量多次数下的磨料磨损,因此选择何种材质的衬板,减少其磨损,始终是球磨机面临的一个重要问题。目前广泛使用的衬板材料主要有3 大类; 高锰钢; 低、中合金耐磨钢; 高铬铸铁,高锰钢耐磨性好,经济适用性好,但屈服强度低,适合在中、高冲击载荷磨损条件下使用。中、低合金耐磨钢综合性能高于高锰钢,适合于中等冲击磨损条件下使用。高铬铸铁的耐磨性都要高于前两者,应用更为广泛。因此在选择衬板材料时,应综合考虑球磨机的使用场合以及经济性等因素,才能延长磨机衬板的使用寿命,达到最理想的效果。 5. 4 补加球制度 钢球直径的精确计算只能解决单级别矿粒所需球径的精确计算问题,在生产中,钢球和矿石的研磨会导致钢球的配比发生变化,影响研磨过程并造成磨矿产品的细度变化,因此要想维持磨机内球荷的准确性就要靠补加球方法来解决,只有合理的补加球制度才能保证正常的生产需要。 5. 5 磨矿浓度 磨矿浓度也是影响磨矿效率的一个重要因素,它的大小将会影响矿浆的比重、矿粒在钢球周围的粘着程度和矿浆的流动性,当磨矿浓度较低时,矿浆的流动性快,物料在钢球周围的粘着程度低,使得钢球对物料的冲击和研磨作用减弱,磨矿效率较低; 磨矿浓度较高时,物料在钢球周围的粘着程度好,钢球对物料的冲击和研磨作用都比较好,但会造成矿浆流动性差,过粉碎比较严重,也不利于提高磨机的处理量,因此确定最佳的磨矿浓度会对磨矿效率产生重要影响。 5. 6 磨矿分级流程与分级效率 长期以来,人们往往只会重视磨矿目的的实现,而忽略了磨矿的手段和方法,光顾着追求要求的磨矿粒度,而忽视了含多种金属的矿石各种有用物的单体解离度的不同,从而会造成有些矿物过粉碎、有些矿物粉碎不够现象的产生,在这种情况下如果仍然采用传统的粗糙的磨矿工艺,则磨矿和选别效果都不会好。 分级机与磨矿机闭路工作,可以控制磨矿产品粒度和提高磨机生产率,因此分级效率的高低对磨矿效率有一定的影响,分级效率高时,合格粒级的产品可以及时的排除,避免了过粉碎降低了能耗;分级效率低时,到达合格粒级的产品不能及时有效的排出而返回磨机再磨,很容易造成过粉碎,也会影响到后期的选别效果。 5. 7 返砂比 所谓反砂比就是球磨机的返砂量与原矿给矿量之比,分级反砂的作用不仅是返回不合格的粗粒,还有另一个重要作用,使球磨机的给矿变粗,让钢球在磨机整个轴向长度上能高效率破碎,从而提高磨机的生产率,一般情况下,返砂量一段不宜超过500%,二段不宜超过690%。 5. 8 磨矿回路自动控制 磨矿分级机工作中可变的因素很多,而且一个因素的变动可以引起众多因素的相继变动,对于这种变化采用人工操作是跟不上的,满足不了生产过程的要求,采用自动控制才能使磨矿分级保持在稳定及适合要求的状态,从而提高生产率降低能耗。据报道,磨矿分级回路的自动控制可以使生产能力提高2. 5% ~ 10%,处理1 t 矿石可节省电耗0. 4 kWh。 6 结论 我国破磨设备经过技术引进、技术合作、消化吸收、自行开发,有了长足发展。目前我国破磨设备种类繁多、品种齐全,制造质量不断提高,产量也逐年增加,已成为当今世界上生产破磨设备最多的几个国家之一,但与国外产品相比,在规格品种、整机性能、耐磨材料的研发与应用以及自动化方面还有不小的差距,因此今后破磨设备的发展应以科技为先导,以节能减耗、提高效益为目标,以满足国家重点工程需要的重大技术装备为主要任务,以关键技术、关键配套件和耐磨材料为突破口,大力开展技术攻关和科学研究,努力缩小与国外先进水平的差距。

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