韓 呈 陳來保 桂致成

(中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司)

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TM系列大型塔磨機的研發(fā)及其在磨礦工藝中的應(yīng)用

韓 呈 陳來保 桂致成

(中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司)

闡述了大型高效超細(xì)磨設(shè)備TM塔磨機的構(gòu)造及工作原理，分析對比了在選礦作業(yè)中塔磨機與傳統(tǒng)球磨機在磨礦工藝中的優(yōu)勢，并介紹了塔磨機在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。

TM系列大型塔磨機 磨礦 超細(xì)磨 構(gòu)造 原理

隨著全球礦業(yè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代礦山普遍面臨著礦石性質(zhì)貧、細(xì)、雜、難等諸多問題，礦物需要磨到更細(xì)才能達(dá)到單體解離，磨礦細(xì)度成為影響精礦品位的關(guān)鍵因數(shù)之一。在選礦流程中，磨礦工藝中的細(xì)磨與過磨現(xiàn)象并存是最突出的問題，如何有針對性地磨礦，并在第一時間將合格粒級礦石有效的分級出來，是減少過磨，提高磨礦效率最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[1]。

中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司依托前身為原冶金部馬鞍山礦山研究院選礦設(shè)備研究所，通過近10 a的研究，成功研制出了TM系列塔磨機并大型化，為塔磨機在各大礦山的應(yīng)用與推廣提供了廣闊的前景。

1 TM系列塔磨機概述

中鋼天源自助研發(fā)生產(chǎn)的TM系列塔磨機(見圖1)是一種適用于濕法工藝的磨碎設(shè)備，其運行能耗低、處理能力強、產(chǎn)品粒度控制簡單、工藝流程易于管理，適合作為各類物料的細(xì)磨設(shè)備。塔磨機是由頂部豎直安裝的電機驅(qū)動，由中部傳動軸和下部螺旋攪拌器組成運動結(jié)構(gòu)，下部筒體和中上部傳動支架為固定支撐結(jié)構(gòu)；研磨倉內(nèi)懸掛一套雙螺旋攪拌軸，通過安裝在磨機頂部的主電機進(jìn)行驅(qū)動，螺旋的攪拌帶動研磨倉內(nèi)的磨球運動，磨球之間撞擊和摩擦作用將所研磨的物料進(jìn)行破碎。

2 TM系列塔磨機主要參數(shù)

2.1 TM系列塔磨機使用范圍

TM系列塔磨機適用于磨碎較細(xì)物料，入料粒度為1～10 mm，出料產(chǎn)品粒度可達(dá)1 μm，可應(yīng)用在銅礦、鉛鋅礦、金礦、鐵礦等各類金屬礦物的加工回收工藝和化工、陶瓷等非金屬物料的磨碎工藝。入磨物料需是由水混合均勻的料漿，質(zhì)量濃度為30%～70%，根據(jù)物料性質(zhì)、粒度、處理量等條件可對料漿濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖1 TM系列塔磨機外形圖

2.2 TM系列塔磨機的結(jié)構(gòu)

TM塔磨機主要由傳動系統(tǒng)、筒體、螺旋攪拌器組成，其具體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 TM系列塔磨機結(jié)構(gòu)示意

2.3 TM系列塔磨機的工作原理

TM系列塔磨機一般與旋流器配合使用，工作時，先向磨機內(nèi)添加磨礦介質(zhì)(鋼球)，然后把物料由給礦口添加到研磨倉，物料和水通過循環(huán)泵給入磨機底部，然后自下而上運動。在攪拌軸低速旋轉(zhuǎn)的過程中，筒體內(nèi)的物料由于自身的浮力、重力、摩擦力及離心力一系列力的作用下，能夠促使磨礦介質(zhì)與物料實現(xiàn)有序的運動循環(huán)和宏觀上的受力基本平衡。在與攪拌軸相連的螺旋葉片內(nèi)表現(xiàn)為小于提升速度的螺旋式上升，在筒體內(nèi)襯與螺旋外緣間為螺旋式下降。然而在微觀上，由于單一物料顆粒其受力的不均勻性形成動態(tài)的運動速差及受力不平衡，造成物料顆粒被強行擠壓、研磨以及物料之間由于受力折斷、微剪切、劈碎等綜合作用，物料被不斷的分解、磨細(xì)。合格粒級的物料輸送則是隨不斷給入的循環(huán)水及輸送介質(zhì)上升，在進(jìn)行內(nèi)部水力分級后從塔磨機溢流出礦口自流溢出。從磨機筒體溢流出來的料漿被送到旋流器進(jìn)行分級，粗顆粒通過循環(huán)泵返回到磨機底部進(jìn)行再次研磨。因此，塔磨機能有效研磨物料并避免過磨現(xiàn)象。

2.4 TM系列塔磨機的主要技術(shù)參數(shù)

中鋼天源自助研發(fā)生產(chǎn)的系列塔磨機主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 TM系列塔磨機主要技術(shù)參數(shù)

注：給礦粒度為-200目50%～70%；產(chǎn)品粒度為-400目85%～95%。

3 TM系列塔磨機與傳統(tǒng)球磨機對比

3.1 磨礦效率

在某選廠分別對塔磨機和球磨機磨礦效率進(jìn)行測定，給礦及其他條件基本一致，對比結(jié)果見表2。

表2 磨礦效率對比結(jié)果

注：上述各粒級含量均為100%。

由表2可知，TM系列塔磨機磨礦效率大大高于傳統(tǒng)球磨機，主要因為其立式結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)V粒進(jìn)入筒體上部，介質(zhì)層的向下運動受循環(huán)流產(chǎn)生的上升速率影響，上升速率可以帶走部分細(xì)顆粒；從下部給料時，細(xì)顆粒在上升流中上升速率快，有利于顆粒的內(nèi)部微分級，減少過磨，可不經(jīng)研磨或少許研磨就排出磨機。同時，對于選別磨礦細(xì)度要求較高的礦種具有促進(jìn)作用。

3.2 能 耗

從TM系列塔磨機與球磨機工作原理來看，塔磨機是主電機帶動研磨倉內(nèi)懸掛的一套雙螺旋攪拌軸。螺旋的攪拌帶動研磨倉內(nèi)的磨球運動，磨球之間撞擊和摩擦作用將所研磨的物料進(jìn)行破碎。對于傳統(tǒng)球磨機而言，主電機通過聯(lián)軸器、減速機和小齒輪帶動大齒輪圈和筒體運動。在筒體運轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生離心力和摩擦力，使介質(zhì)和礦石隨筒壁上升至一定高度時，借助自身重量呈拋物線落下，從而把物料擊碎。同時塔磨機使用較小的介質(zhì)球，而球磨機主要依靠碰撞破碎，因此需要一些大尺寸介質(zhì)球以產(chǎn)生足夠動能。不難看出，球磨機附帶運轉(zhuǎn)部件較多，能量損失大。根據(jù)國內(nèi)外選礦廠進(jìn)行的對比研究可知，塔磨機達(dá)到球磨機同樣的產(chǎn)品粒度，可比球磨機節(jié)省能耗10%～30%。與此同時，TM系列塔磨機攪拌葉片采用獨家的設(shè)計工藝，一般使用壽命為6～9個月，筒體襯板采用先進(jìn)的橡膠磁性襯板，幾乎沒有磨損；筒體為開門式設(shè)計，方便設(shè)備的維護(hù)與檢修。

3.3 安 裝

球磨機為臥式磨機，其安裝占地面積大，輔助設(shè)施較多，安裝難度大，施工周期較長；TM系列塔磨機為攪拌類磨機，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，占地面積少，不需要龐大的設(shè)備基礎(chǔ)，安裝難度小，與安裝球磨機相比，可節(jié)約安裝費用[2]。

4 TM系列塔磨機的應(yīng)用前景與展望

磨礦設(shè)備在現(xiàn)代選礦工藝中起著十分重要的作用，然而一般情況下的磨礦設(shè)備磨礦效率卻非常低。與其他磨礦設(shè)備相比，TM系列塔磨機作為一種運行能耗低、磨耗低、可靠性高、超細(xì)處理能力強、產(chǎn)品粒度控制簡單、工藝流程易于管理，且適于大規(guī)模生產(chǎn)的磨礦設(shè)備，能更好的滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。目前，正在使用TM系列塔磨機的企業(yè)有嵐縣田野鐵礦采礦場有限公司、龍口市金鑫黃金有限公司、文山華聯(lián)鋅銦集團(tuán)等。

同時，對于細(xì)磨技術(shù)和裝備，國外設(shè)備價格昂貴，是國產(chǎn)設(shè)備價格的3～6倍。TM系列塔磨機的研制成功為難處理金屬礦物實現(xiàn)充分解離提供了技術(shù)保證，推動了細(xì)粒級難選金屬礦處理技術(shù)的進(jìn)步，在難處理鐵礦、鉬礦、銅礦、銅鉬礦、鉛鋅礦、黃金礦等選礦領(lǐng)域中應(yīng)用前景廣闊，隨著礦石的貧細(xì)化，大型立磨機將會在金屬礦山細(xì)磨作業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用[3-4]。

5 結(jié) 語

中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司自主研發(fā)的具有大處理量能力的高效立式TM系列塔磨機在選礦廠2段磨礦作業(yè)、粗精礦再磨或尾礦綜合利用中應(yīng)用，可減少2段磨礦所需的磨機數(shù)量，與球磨機相比，TM系列塔磨機可節(jié)約10%～30%的能源，并降低維護(hù)和運行成本，可為礦山企業(yè)帶來巨大的資源和費用節(jié)約，且應(yīng)用前景廣闊。

[1] 陳 雯.貧細(xì)雜難選鐵礦石選礦技術(shù)進(jìn)展[J].金屬礦山，2010(5):55-59.

[2] 馬 凌.塔磨機在選礦磨礦工藝中的運用與研究[J].工藝與設(shè)備，2016(2):213.

[3] 任茂福.塔磨機及其在黃金選冶工藝中的應(yīng)用[J].黃金，2002(3):21-23.

[4] 張洪建.塔磨機在鐵精礦細(xì)磨中的應(yīng)用[J].有色金屬設(shè)計，2012(4):7-9.

2016-07-10)

韓 呈(1983—)，男，工程師，銷售廠長，243000 安徽馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)紅旗南路51號。