楊有洪

（江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 德興334201）

0 前 言

礦產(chǎn)資源的貧細(xì)雜特性決定了必須對礦石進(jìn)行細(xì)磨方能實(shí)現(xiàn)礦物的有效分選，由于傳統(tǒng)磨機(jī)已無法滿足礦石再磨和細(xì)磨要求，人們開始研制和完善各種細(xì)磨設(shè)備.1952年河端重勝博士發(fā)明塔磨機(jī)[1]，Metso公司于1972年取得該項技術(shù)，生產(chǎn)的磨機(jī)叫Verti Mill磨機(jī).目前我國僅有部分廠家、科研單位可以生產(chǎn)螺旋磨礦機(jī)，并在黃金、冶金、化工、水泥工業(yè)得到應(yīng)用，但國內(nèi)產(chǎn)品規(guī)格小，在結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、磨礦介質(zhì)等多方面需待改進(jìn)[2].

銀山礦業(yè)公司在6 500 t/d選礦廠項目中，引進(jìn)VTM-800立磨機(jī)用于粗精礦再磨，成為國內(nèi)首個使用立磨機(jī)的金屬礦山，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，設(shè)備各項指標(biāo)穩(wěn)定，節(jié)能明顯，由于立磨機(jī)在細(xì)磨方面的優(yōu)勢，可以提高礦石的解離度、大幅度減輕磨礦產(chǎn)品的過粉碎現(xiàn)象、并可擦洗有用礦物表面黏附的雜質(zhì)，有利于改善浮選指標(biāo)，提高金屬回收率.

1 立磨機(jī)構(gòu)造和工作原理

1.1 立磨機(jī)構(gòu)造

立磨機(jī)主要有電機(jī)、筒體以及筒體內(nèi)的螺旋攪拌裝置組成，配套了分級循環(huán)系統(tǒng)，分級循環(huán)系統(tǒng)由分級筒和循環(huán)泵組成.立磨機(jī)筒體有檢修門，內(nèi)壁有磁性襯板，頂部有入料口和鋼球添加口，底部有循環(huán)泵入料口.銀山選礦廠使用的立磨機(jī)構(gòu)造組成見圖1[3].

圖1 立磨機(jī)構(gòu)造

1.2 立磨機(jī)工作原理

立磨機(jī)-分級循環(huán)筒-旋流器組成閉路循環(huán)，立磨機(jī)排礦經(jīng)分級筒處理后分為2部分，粗粒級通過循環(huán)泵由筒體底部進(jìn)入立磨機(jī)，細(xì)粒級進(jìn)入旋流器二次分級，合格溢流產(chǎn)品進(jìn)入銅硫分離浮選，沉砂從立磨機(jī)筒體頂部給入，由于自身重力作用形成向下物料流，同時立磨機(jī)螺旋旋轉(zhuǎn)帶動鋼球進(jìn)行磨礦后形成向上物料流，給礦中細(xì)粒級由于受向上物料流的作用，部分向上進(jìn)入分級筒避免過磨，粗粒級則繼續(xù)下沉被鋼球磨細(xì).

物料和磨礦介質(zhì)受自身重力和擠壓力產(chǎn)生的磨擦、沖擊和剪切作用力，物料能夠被有效的粉碎[4].在立磨機(jī)內(nèi)存在以下幾種磨礦作用：①葉片內(nèi)球與球的摩擦作用；②葉片與球的摩擦作用；③葉片外緣與筒體內(nèi)壁間隙內(nèi)球的相互研磨作用；④筒體內(nèi)壁與球的摩擦作用[5].

2 粗精礦再磨流程設(shè)計

2.1 再磨設(shè)備選型

目前，粗精礦再磨所用磨機(jī)主要是立式磨機(jī)、Isa磨機(jī)和普通球磨機(jī).磨礦過程中主要的磨礦作用有砸碎和磨剝，隨著磨礦粒度在磨礦過程中逐漸變細(xì)，砸碎作用越來越小，磨剝作用占據(jù)主要地位，尤其是在再磨過程中.傳統(tǒng)球磨機(jī)作為再磨設(shè)備，雖然已經(jīng)使用小鋼球，由于只有磨剝作用是最有效的，所以還是有相當(dāng)部分的能量由于無效的鋼球提升最終被轉(zhuǎn)化為聲能和熱能[6]，導(dǎo)致磨礦能耗高.

一般來說磨礦產(chǎn)品粒度在小于74 μm粒級占90%左右時可采用球磨機(jī)，磨礦產(chǎn)品粒度在20～74 μm內(nèi)的，應(yīng)選用立磨機(jī)，若再細(xì)磨到粒徑小于20 μm選用Isa磨機(jī)為好[7].

2.2 再磨工藝流程

銀山選礦廠立磨機(jī)型號為VTM-800-WB，裝機(jī)功率600 kW，臺時處理能力80 t/h，給礦粒度F80= 0.1 mm，磨礦產(chǎn)品P80=0.045 mm.再磨流程見圖2.

圖2 粗精礦再磨流程

3 立磨機(jī)應(yīng)用實(shí)踐

3.1 磨礦介質(zhì)粒度

磨礦介質(zhì)粒度是影響磨礦效果的重要參數(shù)，必須要保證足夠粗的磨礦介質(zhì)，以磨碎給料中的最粗顆粒，介質(zhì)粒度太細(xì)時，磨礦產(chǎn)品粒度分布較廣[6]，對粗粒級磨礦效果差.

銀山選礦廠立磨機(jī)磨礦介質(zhì)目前采用鍛鋼球，底球尺寸為φ25 mm∶φ20 mm∶φ12.5 mm=5∶4∶1，補(bǔ)加球采用φ25 mm鋼球，單耗按0.2 kg/t·原礦添加，再磨產(chǎn)品粒徑小于45 μm含量82%左右，粒徑大于74 μm含量6%以下.

為了增加磨礦細(xì)度，于2012年9月試驗只補(bǔ)加φ12.5 mm鋼球，試驗開始后粒徑小于45 μm含量逐步提升達(dá)到88%，但粒徑大于74 μm含量變化不大，在9%左右，后續(xù)補(bǔ)加了部分φ25 mm鋼球，粒徑大于74 μm含量降至5%以下，證明過細(xì)的磨礦介質(zhì)對粗粒級磨礦效果欠佳.精確選擇細(xì)磨介質(zhì)的尺寸，旨在細(xì)磨過程中產(chǎn)生準(zhǔn)確的破碎力，是提高細(xì)磨效率的必要條件[8].

3.2 磨礦介質(zhì)充填率

立磨機(jī)磨球充填率的測量，主要是通過測定裝球量的高度來實(shí)現(xiàn).第1步需測量筒體高度，第2步需在第1步測量點(diǎn)位置上測出磨球頂部到測量點(diǎn)高度，2次高度之差就是裝球量高度.

介質(zhì)層高度增加，新生粒級含量增高，但增加的幅度越來越小，并逐漸保持在穩(wěn)定狀態(tài)[5].研究表明，立式磨機(jī)無論在單位質(zhì)量還是單位體積上都能提供更好的功率強(qiáng)度[9]，從而保證小球有足夠的能量.磨機(jī)裝球量和電流、功率呈正相關(guān)關(guān)系，可以用來估計裝球量、磨礦細(xì)度、功率和螺旋襯板磨損情況.目前銀山選礦廠立磨機(jī)充填率控制在26%左右，主電機(jī)電流強(qiáng)度在45～52 A.

3.3 磨礦濃度

為了獲得最佳的磨礦效果，需要控制最佳磨礦濃度.礦漿濃度影響了給入磨機(jī)的流量，礦漿流變學(xué)研究表明，礦漿的高黏度會減緩介質(zhì)的運(yùn)動，低黏度時，流體會潤滑介質(zhì)從而降低磨礦效率，而高濃度適宜細(xì)磨，低濃度更適合粗粒給礦的研磨[10]，經(jīng)過一年多的使用，銀山選礦廠最佳磨礦濃度在（55±5）%.

3.4 磨礦介質(zhì)材料

3.4.1 磨礦介質(zhì)材料的選擇

磨礦介質(zhì)材料的成本，物理性能如硬度、密度、耐磨性和本身的磨耗對礦漿的污染情況是選擇研磨介質(zhì)的首要考慮因素，同時還要考慮介質(zhì)光潔度.

立磨磨礦介質(zhì)可采用惰性介質(zhì)替換鋼球，可以減少礦物表面鐵離子污染，進(jìn)一步提高回收率.鐵介質(zhì)磨礦容易使礦粒表面形成金屬沉淀和氫氧化鐵薄膜，從而影響礦物可浮性和選擇性[11]，惰性介質(zhì)可嘗試用半自磨頑石或者硬度較好的鵝卵石、礫石，陶瓷珠.

3.4.2 磨礦介質(zhì)材料發(fā)展趨勢

磨機(jī)介質(zhì)粒度越用越小，需要細(xì)磨時，用粗粒徑介質(zhì)始終無法達(dá)到磨礦要求，改用較小粒徑效果得到明顯改善，同時要保證和最大給料粒度相匹配的粗粒徑介質(zhì)；比重越用越大，密度越大的介質(zhì)運(yùn)動能量越大，研磨效率相對越高；磨礦介質(zhì)的粒徑偏差越來越小，光潔度越來越高，磨耗和介質(zhì)表面光潔度成反比，光潔度越高磨耗越低.

3.5 立磨機(jī)與傳統(tǒng)磨機(jī)經(jīng)濟(jì)比較

按年處理量200萬t，原礦品位0.4%，銅平均無稅價5.2萬元/t，原礦含金按0.5 g/t，金價300元/g計算.立磨與球磨技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)對比見表1.

表1 立磨與球磨經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)對比

由表1可見，立磨機(jī)較普通磨機(jī)每年可節(jié)約成本188.9萬元，雖然立磨機(jī)價格貴，但是由于占地面積小，基建投資少，節(jié)能明顯，同時鋼球襯板單耗低且有利于增加回收率，銅回收率每年可增加0.3%，伴生金回收率增加4%，多產(chǎn)生效益1 300多萬元，基本在2年左右即可收回投資成本.

3.6 立磨機(jī)與傳統(tǒng)磨機(jī)指標(biāo)對比

立磨機(jī)與傳統(tǒng)磨機(jī)指標(biāo)對比見表2.

表2 立磨機(jī)與傳統(tǒng)磨機(jī)指標(biāo)對比/%

磨礦粒度直接影響精礦品位和回收率，要想獲得較高的選礦技術(shù)指標(biāo)，細(xì)磨設(shè)備的合理選擇是選礦工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[7].實(shí)踐證明立磨機(jī)在磨礦細(xì)度方面優(yōu)勢明顯，粒徑小于45 μm含量增加11%左右，由于單體解離度增加，銅精礦品位提高1.3%，回收率增加0.3%.

4 立磨機(jī)使用需重點(diǎn)關(guān)注的問題

（1）在磨機(jī)停機(jī)維修檢查期間，必須定期檢查裝球量位置，靜態(tài)裝球量突然升高20 cm左右表明螺旋襯板已磨損.

（2）立磨機(jī)啟動前必須確保有大約60 cm的磨球深度，避免螺旋主軸晃動造成損傷.

（3）長期停機(jī)時必須確保磨機(jī)內(nèi)礦漿濃度5%以下，停機(jī)期間應(yīng)每隔一周重啟一次磨機(jī)運(yùn)行10 min防止細(xì)粒級礦物凝固結(jié)塊，導(dǎo)致負(fù)荷過大無法啟動磨機(jī)；中長期和緊急停機(jī)需打開循環(huán)泵，并加水稀釋礦漿，減緩凝固結(jié)塊過程，必要時需開倉放球才能確保磨機(jī)再次啟動.

5 結(jié)束語

立磨機(jī)、Isa磨機(jī)和Detritor磨機(jī)是應(yīng)用最好的工業(yè)細(xì)磨和超細(xì)磨設(shè)備[6]，立式磨機(jī)的破碎方式比較適合提高礦物的選擇性磨碎作用[12]，立磨機(jī)具有磨剝、擦洗、分層研磨、內(nèi)部分級等特點(diǎn)[13]，能有效進(jìn)行細(xì)磨和超細(xì)磨.銀山礦實(shí)踐表明，立磨機(jī)再磨細(xì)度較好，粒徑小于45 μm含量增加11%，電耗節(jié)約40%左右（與普通磨機(jī)比），鋼球單耗0.18 kg/t，每年可節(jié)約運(yùn)行成本近200萬元.

立磨機(jī)在國外已廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)使用較少，繼銀山礦業(yè)公司首次引進(jìn)后，多家礦業(yè)公司和研究院到訪參觀，說明該設(shè)備受到國內(nèi)礦業(yè)界的廣泛關(guān)注.由于立磨機(jī)的節(jié)能和磨礦效果優(yōu)勢，立磨機(jī)將越來越多地用于細(xì)粒級磨礦.

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