李椿楠，李國峰，劉立偉，李營營

（華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063210）

我國礦產(chǎn)資源總量豐富，但絕大部分具有“貧、細(xì)、雜”的特點(diǎn)，即礦石品位低、礦物組成復(fù)雜、結(jié)晶粒度微細(xì)，需經(jīng)細(xì)磨甚至超細(xì)磨來實(shí)現(xiàn)有用礦物的充分單體解離和分選回收。攪拌磨機(jī)主要采用研磨為主的磨礦方式，具有磨礦能耗低、磨礦效率高、粉磨產(chǎn)品粒度細(xì)等優(yōu)點(diǎn)，近十幾年來發(fā)展較為迅速，廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、冶金、油漆、油墨、顏料、造紙涂料、陶瓷釉料、磁性材料、塑性填料和功能材料等行業(yè)[1]。

1 攪拌磨機(jī)發(fā)展歷史

早在1928年，Klein和Szegvari就提出了攪拌磨的基本原理，即將攪拌器和介質(zhì)（天然砂粒、鋼球、瓷球、玻璃球等）加入筒體，使物料在筒體內(nèi)充分研磨實(shí)現(xiàn)粉碎。1939 年，美國礦山局設(shè)計(jì)了一種用于浮選之前清理礦物表面的設(shè)備。該設(shè)備有一個(gè)立式圓筒，安裝有定子和轉(zhuǎn)子，工作時(shí)由轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生顆粒之間的摩擦，對(duì)礦物表面進(jìn)行清潔，并發(fā)現(xiàn)該設(shè)備是一臺(tái)非常有效的細(xì)磨設(shè)備。50年代美國杜邦公司開發(fā)出了一種以硅砂作為介質(zhì)的高速攪拌磨機(jī)—砂磨機(jī)[2]，在顏料、油墨等行業(yè)得以應(yīng)用。

70 年代初，Wilhelm增加了攪拌磨介質(zhì)分離器,可處理礦漿粘度為5 Pa·s的物料。瑞典Matter Partner AG公司開發(fā)研制了TRZK(干式)和NRZK(濕式)攪拌磨, 主要應(yīng)用于水煤漿的加工領(lǐng)域。1979年，美國MPSI公司從日本引進(jìn)專利塔式磨機(jī)產(chǎn)品，生產(chǎn)出立式攪拌磨機(jī)，用于鉛鋅礦和金礦的磨礦作業(yè)。而后，德國Fryma公司、瑞典Sala公司分別開發(fā)了雙錐形砂磨機(jī)和底部給料攪拌磨機(jī)。

目前，以美卓礦物公司的VTM系列、SMD系列攪拌磨機(jī)、德國愛立許公司的ETM系列攪拌磨機(jī)以及由 Mount Isa 礦山與德國Netzsch公司聯(lián)合研制的Isa 磨機(jī)在礦山企業(yè)應(yīng)用最為廣泛。國內(nèi)，長(zhǎng)沙礦冶研究院、北京礦冶科技集團(tuán)有限公司、中信重工和東北大學(xué)等單位分別研發(fā)出JM系列、GJM系列、CSM系列和NEUM系列攪拌磨機(jī)，并已成功應(yīng)用于各類礦石細(xì)磨的工業(yè)生產(chǎn)，部分型號(hào)實(shí)現(xiàn)了出口。

2 攪拌磨機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

攪拌磨機(jī)具有多種分類方式，其具體分類詳見表1，并對(duì)SMD、Verti、Isa、JM、GJM等攪拌磨機(jī)進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹。

表1 攪拌磨分類及特點(diǎn)Table 1 Classification and characteristics of agitating mill

2.1 SMD磨機(jī)

SMD磨機(jī)[3]是由芬蘭的美卓（Metso）公司生產(chǎn)的一種棒式立磨機(jī)，其中心軸上的棒式攪拌器工作時(shí)棒端的線速度大致為11 m/s。筒體的形狀為正八邊體，用來支撐內(nèi)部的多臂葉輪，筒體的高度與筒體的直徑相等。SMD磨機(jī)的研磨介質(zhì)為陶瓷珠、卵石和河砂等，粒徑通常在1 ～ 2 mm，也可根據(jù)不同情況選擇不同材料和不同粒徑的研磨介質(zhì)，從而得到不同細(xì)度的產(chǎn)品。磨機(jī)筒體的上部具有楔形聚氨酯篩板，其主要作用為在磨機(jī)工作時(shí)約束研磨介質(zhì)留在研磨室中，并允許產(chǎn)品排出筒體，可根據(jù)研磨產(chǎn)品的粒徑和礦漿流量選擇不同的篩板。此外，SMD磨機(jī)采用低漿位、低轉(zhuǎn)速的運(yùn)行模式以減輕攪拌器與磨機(jī)內(nèi)襯的磨損，最大功率為1100kW。

2.2 Verti磨機(jī)

Verti磨機(jī)是由Metso公司提供的一種立式攪拌磨機(jī)，最節(jié)能的重力式磨機(jī)，使用螺旋式攪拌器，研磨介質(zhì)多為12 mm的鋼球。Verti磨機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，該磨機(jī)的筒體為側(cè)開門式設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)既方便了維護(hù)工作的進(jìn)行，又節(jié)省了停機(jī)時(shí)間。此外，磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速率高達(dá)95%以上，襯板損耗減少，能源效率提高40%，磨礦介質(zhì)消耗減少50%，在相同應(yīng)用中，比球磨機(jī)占地面積減少50%。Verti磨機(jī)工作時(shí)礦漿從磨機(jī)下部給入，經(jīng)筒體內(nèi)研磨介質(zhì)研磨后磨礦產(chǎn)品從磨機(jī)的頂部溢出。Verti磨機(jī)多用于二段磨礦、再磨、超細(xì)磨等作業(yè)，可以接受6 mm的給礦粒度，磨礦產(chǎn)品可達(dá)到0.02 mm以下。目前，Metso公司最大的Verti磨機(jī)功率已達(dá)2240 kW。

2.3 Isa磨機(jī)

Isa磨機(jī)是由澳大利亞Mount Isa 礦山與德國Netzsch公司聯(lián)合研制的，它是由應(yīng)用于顏料工業(yè)領(lǐng)域的Netzsch攪拌磨按照一定比例放大改進(jìn)而成。標(biāo)準(zhǔn)的Isa磨機(jī)有8個(gè)安裝在懸臂軸上的帶孔圓盤，圓盤的周邊轉(zhuǎn)速可達(dá)到21 ～ 24 m/s，Isa磨機(jī)的能量輸入密度較高可達(dá)到350 kW/m3。此外，Isa磨機(jī)在排礦端安裝有分離器，可將介質(zhì)保留在磨機(jī)內(nèi)，只允許礦漿通過。研磨介質(zhì)方面，Isa磨機(jī)使用特別加工制作的MT1系列磨礦介質(zhì)，該介質(zhì)的密度為0.0037 t/m3，堆密度為0.0023 ～ 0.0024 t/m3，主要成分有79%氧化鋁，6.5%氧化硅，14%氧化鋯，維氏硬度HV1300 ～1400。為有效降低內(nèi)襯的磨損，Isa磨機(jī)采用了可轉(zhuǎn)動(dòng)的筒體內(nèi)襯，并使用一體式的、用后可棄的橡膠襯里和簡(jiǎn)單的檢修方式。截至目前，Isa磨機(jī)已在世界范圍內(nèi)安裝了100余臺(tái)，總安裝功率已超過16萬kW。

2.4 JM攪拌磨機(jī)

JM系列立式螺旋攪拌磨機(jī)主要由立式筒體、傳動(dòng)裝置、螺旋攪拌器支座等組成，是長(zhǎng)沙礦冶研究院獨(dú)立開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效超細(xì)磨礦設(shè)備，主要應(yīng)用于黃金、有色金屬、稀土礦、冶金和材料等行業(yè)。在金屬礦山中，金銀礦、鉬礦、銅礦、鎳礦鉛鋅礦等多需細(xì)磨至-0.038 mm大于95%或更細(xì)才能單體解離，需要超細(xì)攪拌磨機(jī)細(xì)磨。在河南欒川、陜西洛南和甘肅等地已應(yīng)用100多臺(tái)套，如金堆城鉬礦、德興銅礦和洛鉬集團(tuán)選廠等。張國旺等[4]以JM 800B立式攪拌磨機(jī)代替柿竹園鐵精礦再磨再選工藝中的球磨機(jī)，使得磨礦產(chǎn)品細(xì)度由-0.043 mm 60%提高到-0.038 mm 95%，最終精礦鐵品位隨之提高10%以上。

2.5 GJM攪拌磨機(jī)

GJM攪拌磨機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)裝置、雙葉輪攪拌器、槽體、耐磨橡膠襯里排料裝置等組成，自20世紀(jì)90年代，由北京礦冶研究總院和北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司共同開發(fā)研制，該型磨機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)為工藝布置靈活，可采用多種連接方式，由單臺(tái)、兩臺(tái)、三臺(tái)串聯(lián)，也可由一臺(tái)和多臺(tái)其他類型的攪拌磨機(jī)串聯(lián)布置，配置靈活，可滿足不同工藝需要[5]。孫小旭等[6]采用GJM 型攪拌磨機(jī)進(jìn)行了黑龍江某石墨選礦廠再磨工業(yè)試驗(yàn)，在保證后續(xù)浮選品位的前提下，攪拌磨機(jī)的運(yùn)行電流和研磨介質(zhì)消耗分別降低28%和50%左右。

整體而言，攪拌磨機(jī)主要由傳動(dòng)裝置（電機(jī)、減速器）和執(zhí)行裝置（筒體、攪拌器）組成，筒體內(nèi)填充有一定數(shù)量的研磨介質(zhì)。在磨礦過程中，電機(jī)通過減速器把動(dòng)力直接作用于攪拌器，攪拌器旋轉(zhuǎn)推動(dòng)介質(zhì)球運(yùn)動(dòng)；在微觀上，介質(zhì)球受力（重力、離心力、摩擦力等）的不均勻性導(dǎo)致相鄰磨礦介質(zhì)間存在動(dòng)態(tài)速度差，對(duì)介質(zhì)間的礦粒施加強(qiáng)力擠壓、摩擦和剪切作用，從而實(shí)現(xiàn)礦物顆粒的高效粉磨。其中剪切力在攪拌磨機(jī)進(jìn)行物料研磨時(shí)占據(jù)重要地位。

較傳統(tǒng)球磨機(jī)而言，攪拌磨機(jī)磨礦具有更加顯著的優(yōu)勢(shì)：①攪拌磨機(jī)工作時(shí)筒體固定、攪拌器旋轉(zhuǎn)，解決了球磨機(jī)筒體旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致能量損耗大的問題；②相比于球磨機(jī)沖擊粉碎和研磨結(jié)合的磨礦方式，攪拌磨機(jī)主要依靠研磨作用輔以少量沖擊實(shí)現(xiàn)物料粉碎，緩解了聲、發(fā)熱和振動(dòng)等造成的能量消耗，提高了細(xì)磨效率；③攪拌磨機(jī)設(shè)備的占地面積相對(duì)較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便快捷[7]。

3 攪拌磨機(jī)的關(guān)鍵工藝參數(shù)

3.1 攪拌器轉(zhuǎn)速

攪拌器轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了磨機(jī)的處理能力和物料產(chǎn)品的粒度，是影響磨機(jī)磨礦效率的重要因素之一。攪拌器轉(zhuǎn)速加快，磨礦介質(zhì)在磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)更加劇烈，介質(zhì)對(duì)物料的沖擊、擠壓等作用將相應(yīng)增強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)研磨介質(zhì)與物料顆粒相互作用的次數(shù)增加。因此，攪拌器旋轉(zhuǎn)速度較快時(shí)，磨礦效率較高。然而，在攪拌器旋轉(zhuǎn)速度過快的條件下，攪拌器和機(jī)筒內(nèi)襯的磨耗加劇，增加磨機(jī)能量損耗，耗費(fèi)更多研磨介質(zhì)。因此，進(jìn)行物料研磨時(shí)應(yīng)事先選擇適宜的攪拌速度以保證設(shè)備穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 礦漿濃度

礦漿濃度是指礦漿中固體礦粒的含量，在研磨物料時(shí)，只有選取適宜的礦漿濃度，才能達(dá)到最佳的磨礦效率，礦漿濃度過大或過小都會(huì)對(duì)磨礦效率產(chǎn)生不利影響。礦漿濃度過大，物料在筒體內(nèi)流動(dòng)遲緩，被磨時(shí)間增長(zhǎng)，易出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象；此外，高濃度礦漿中粗顆粒物料不容易沉落，容易隨礦漿流失，造成“跑粗”現(xiàn)象。當(dāng)?shù)V漿濃度較小時(shí)，物料流動(dòng)速度較快，被磨時(shí)間相應(yīng)縮短，也會(huì)造成“跑粗”現(xiàn)象，同時(shí)，高密度的礦石顆粒容易淤積在礦漿底部，導(dǎo)致產(chǎn)品過粉碎。細(xì)磨時(shí)礦漿濃度多為65% ～ 75%。

3.3 料球比

料球比是指被研磨物料和球的體積之比，是影響攪拌磨機(jī)磨礦效果的一個(gè)重要工藝參數(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)料球比較小時(shí)，磨礦介質(zhì)撞擊、研磨作用于物料的機(jī)率也相應(yīng)較小，研磨球與研磨球之間、研磨球與襯板之間沖擊的無用功損耗增加，粉磨效果差，金屬消耗多； 反之，當(dāng)料球比較大時(shí)，磨礦介質(zhì)顆粒與物料顆粒之間的碰撞、研磨作用機(jī)率相應(yīng)增加，粉磨效率較高。但是，當(dāng)料球比過大，說明磨機(jī)內(nèi)存料過多，磨礦介質(zhì)的量會(huì)阻礙攪拌器的有效旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)撞擊、研磨的機(jī)率及強(qiáng)度相應(yīng)減小，且容易產(chǎn)生緩沖作用與過粉碎現(xiàn)象，研磨效率下降[20]。因此，料球比需根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)選取。

3.4 介質(zhì)屬性

介質(zhì)球的選擇會(huì)考慮多種因素，首先介質(zhì)材料與被磨物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其次，磨礦介質(zhì)尺寸直接影響物料的粉碎效果及磨機(jī)的能耗、球耗和生產(chǎn)效率。介質(zhì)直徑會(huì)影響磨球與物料之間的運(yùn)動(dòng)，為提高磨礦效率，粉磨粗顆粒物料時(shí)選用直徑較大的研磨介質(zhì)；粉磨細(xì)粒級(jí)物料時(shí)選用直徑較小的研磨介質(zhì)，剪切和擠壓作用力增強(qiáng)，且出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象概率降低。攪拌磨機(jī)中的介質(zhì)形狀通常為球形，介質(zhì)密度一般在2.0 ～ 7.8 g/cm3之間變化，介質(zhì)尺寸通常在0.1 ～ 10 mm之間，莫氏硬度比被研磨物料大3以上較佳, 以增大研磨強(qiáng)度,提高粉碎效率[9]。

3.5 滯留時(shí)間

滯留時(shí)間是指礦料在攪拌磨機(jī)筒體內(nèi)部停留的時(shí)間，是影響產(chǎn)品粒度和磨礦效果的因素之一。根據(jù)前人試驗(yàn)及推導(dǎo)公式[10]得出，滯留時(shí)間是磨機(jī)有效容積、礦漿濃度和單位時(shí)間處理量的函數(shù)，與磨機(jī)的有效容積、礦漿濃度和礦漿密度成正比，與磨機(jī)單位時(shí)間處理量成反比。在磨礦作業(yè)中，為提高磨機(jī)的磨礦效果，可通過增大礦漿濃度和減小磨機(jī)單位時(shí)間處理量來實(shí)現(xiàn)。

4 攪拌磨機(jī)粉磨性能與仿真模擬研究現(xiàn)狀

攪拌磨機(jī)粉磨過程是在磨腔內(nèi)攪拌器、研磨介質(zhì)、筒體內(nèi)壁和礦石顆粒之間的共同作用下完成的，國內(nèi)外相關(guān)工作者圍繞攪拌磨機(jī)的粉磨機(jī)理開展了大量基礎(chǔ)性研究工作。而在實(shí)際粉磨過程中，磨腔內(nèi)各部分之間的作用較為復(fù)雜，難以進(jìn)行實(shí)測(cè)分析，故研究初期的工作主要集中在磨機(jī)運(yùn)行過程的電流、攪拌器扭矩、粉磨產(chǎn)品粒度組成及礦物單體解離度等宏觀測(cè)量方面。隨著仿真技術(shù)的發(fā)展及其在磨礦領(lǐng)域的應(yīng)用，攪拌磨機(jī)內(nèi)部的微觀作用才逐漸得到剖析。

4.1 攪拌磨機(jī)粉磨性能研究現(xiàn)狀

崔政偉等[11]通過試驗(yàn)分析，認(rèn)為擠壓力和剪切力是攪拌磨內(nèi)主要的粉碎力，并且認(rèn)為物料顆粒能被兩個(gè)研磨介質(zhì)所鉗住以及被粉碎物料內(nèi)部產(chǎn)生大于疲勞強(qiáng)度極限的應(yīng)力是脆性物料在攪拌磨機(jī)內(nèi)被有效粉碎的兩個(gè)必要條件；在脆性物料滿足以上兩個(gè)必要條件的情況下，攪拌磨應(yīng)盡量選取小尺寸研磨介質(zhì)、較高的攪拌器轉(zhuǎn)速。

肖驍?shù)萚12]針對(duì)國內(nèi)礦產(chǎn)資源嵌布粒度微細(xì)的特點(diǎn)，采用攪拌磨機(jī)對(duì)微細(xì)嵌布難選礦石（難選金礦、鉬礦、鐵礦）進(jìn)行細(xì)磨。實(shí)例表明，攪拌磨機(jī)既可提高目標(biāo)礦物的單體離解度，達(dá)到提高精礦品位和回收率的目的，還可為礦山帶來資源和費(fèi)用的節(jié)約。

王洋等[13]通過弓長(zhǎng)嶺選礦廠對(duì)一選車間進(jìn)行陶瓷球攪拌磨機(jī)替代球磨機(jī)的工業(yè)試驗(yàn)表明，攪拌磨機(jī)磨礦粒度更細(xì)，排礦中-0.043 mm含量比球磨機(jī)提高7.21%；磨機(jī)電耗成本下降50.26%；介質(zhì)球添加量下降93.6%，介質(zhì)成本下降55.61%；單系列攪拌磨機(jī)比球磨機(jī)年節(jié)省磨礦成本180.21萬元。

李艷軍等[14]對(duì)球磨和攪拌磨磨礦產(chǎn)品的粒度特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，球磨磨礦產(chǎn)品中微細(xì)粒和粗顆粒的相對(duì)含量較高，攪拌磨磨礦產(chǎn)品粒度較為均勻；對(duì)球磨和攪拌磨在磨礦過程中的比生產(chǎn)率及能耗情況進(jìn)行了擬合比對(duì)，結(jié)果表明，隨著入磨粒度逐漸變細(xì),球磨和攪拌磨的比生產(chǎn)率均有所下降，但球磨下降較攪拌磨明顯；能量消耗方面，球磨的磨礦能耗較高，且隨著顆粒粒度降低，攪拌磨的耗能增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)小于球磨耗能的增長(zhǎng)速度。在細(xì)磨和超細(xì)粉磨方面，攪拌磨較球磨更具有顯著優(yōu)勢(shì)。

丁浩等[15]以煅燒高嶺土為原料，選用工業(yè)濕式攪拌磨機(jī)對(duì)其研磨，研究了研磨介質(zhì)各性質(zhì)（尺寸配比、種類、料球比等）對(duì)礦物粉體濕法超細(xì)粉磨的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在初始磨礦階段使用剛玉球介質(zhì)獲得相對(duì)顯著的粉碎效果，后期剛玉球介質(zhì)與玻璃球介質(zhì)效果相近；不同規(guī)格混合介質(zhì)球的磨礦效果優(yōu)于單一規(guī)格介質(zhì)球的磨礦效果；介質(zhì)料球比為5時(shí)，磨礦達(dá)到最佳效果。

4.2 攪拌磨機(jī)仿真模擬研究現(xiàn)狀

張國旺[16]利用計(jì)算流體力學(xué)方法（CFD法）仿真模擬了攪拌磨機(jī)的流場(chǎng)，并選用不同類型攪拌磨機(jī)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，棒式攪拌磨機(jī)較其他類型攪拌磨機(jī)研磨效果好，此結(jié)論與流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了模型的建立和模擬分析的正確性和可靠性。

C.T.Jayasundara等采用DEM的數(shù)值模擬方法，研究了單填料臥式攪拌磨機(jī)內(nèi)不同特性介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。介質(zhì)性質(zhì)主要包括介質(zhì)間的彈性恢復(fù)系數(shù)、介質(zhì)間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)、介質(zhì)密度和介質(zhì)大小。研究表明，降低介質(zhì)間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)可提高介質(zhì)的活躍程度；彈性恢復(fù)系數(shù)越高，介質(zhì)間的碰撞頻率和碰撞強(qiáng)度越高，有利于增強(qiáng)研磨效果；密度較大的介質(zhì)消耗更多能量后也具有高碰撞頻率及碰撞強(qiáng)度；一定的介質(zhì)充填率下，小尺寸介質(zhì)碰撞頻率較高，大尺寸介質(zhì)有的碰撞強(qiáng)度更強(qiáng)。當(dāng)引入礦漿流后，介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生明顯的變化。

Cleary等借助離散元仿真（EDEM）技術(shù)，系統(tǒng)分析了螺旋式和棒銷式攪拌磨機(jī)的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)、能量傳輸與耗散、應(yīng)力分布以及物料的研磨和排料情況，發(fā)現(xiàn)螺旋式攪拌磨機(jī)磨礦效率高、能量耗散低且有利于粉磨產(chǎn)品及時(shí)排出、減少過粉磨。

Sinnott等考察了攪拌磨機(jī)的介質(zhì)形狀對(duì)粉磨效果的影響，認(rèn)為與球形介質(zhì)相比，非球形介質(zhì)層松散、體積密度低，導(dǎo)致有效容積和碰撞能降低；此外，非球形介質(zhì)會(huì)在筒體內(nèi)壁處形成堆積，惡化磨礦效果，增加螺旋葉片的磨損。Sinnott等還通過EDEM與光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)耦合模擬的方法研究了螺旋攪拌磨機(jī)中礦漿的流動(dòng)特性，發(fā)現(xiàn)礦漿粘度對(duì)流體壓力分布影響顯著。低粘度時(shí)流體壓力呈流體靜力學(xué)分布；高粘度時(shí)流體壓力較低且呈非流體靜力學(xué)分布。

Arno Kwade等研究了攪拌磨內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)度與應(yīng)力事件在不同物料上的粉碎特性。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力事件發(fā)生的概率與被研磨顆粒的數(shù)量、介質(zhì)捕獲被研磨顆粒的概率及介質(zhì)間的碰撞次數(shù)有關(guān)；提出介質(zhì)捕獲被研磨顆粒的概率與介質(zhì)間有效空間的概念。

5 攪拌磨在選礦中的應(yīng)用

5.1 攪拌磨在國外選礦中的應(yīng)用

40年代起國外便開始了攪拌磨機(jī)的研制工作,60年代攪拌磨技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前 國外已有多家專業(yè)制造廠家生產(chǎn)成套超細(xì)攪拌磨機(jī)[17]。

英美鉑金公司在南非投產(chǎn)的M3000磨機(jī)，主要用于回收Western Limb選礦廠尾礦中的鉑族元素。該磨機(jī)容積為10 m3，裝機(jī)功率2600 kW。該攪拌磨的投產(chǎn)使用使得金屬回收率由原來的45% ～50%提升到55% ～ 60%。整個(gè)浮選流程中鉑、鈀、銠三個(gè)鉑族元素的回收率提高3%以上。

塔斯馬尼亞銅礦(CMT)年開采量約280萬t，主要銅礦為黃銅礦。礦石經(jīng)破碎、磨礦、浮選工藝可獲得銅品位27.5%，回收率92%的銅精礦。該選礦廠采用SMD攪拌磨機(jī)對(duì)銅的掃選精礦和精選尾礦進(jìn)行再磨，結(jié)合浮選流程優(yōu)化，精礦銅品位提高2.3%，銅回收率提高1%。

澳大利亞昆士蘭州的塞蘭加銅礦安裝一臺(tái)185 KW的SMD攪拌磨機(jī)，對(duì)粗選和掃選精礦進(jìn)行再磨，磨機(jī)進(jìn)料粒度約為d 80=0.06 mm，產(chǎn)品粒度約為d 80=0.04 mm。生產(chǎn)實(shí)踐顯示，降低磨礦產(chǎn)品粒度，提高有用礦物的單體解離度后，銅精礦品位提高了1.7%，回收率提高了1.5%；浮選回路的循環(huán)負(fù)荷降低,使得選礦廠處理量從90 t/h上升至120 t/h。

瑞士礦務(wù)集團(tuán)Xstrata技術(shù)公司芒特艾薩鋅選礦廠使用3臺(tái)M 3000型攪拌磨機(jī)進(jìn)行細(xì)磨,獲得 d 80=0.012 mm磨礦產(chǎn)品，分選后得到鉛品位60%，回收率80%的鉛精礦。與普通球磨機(jī)磨礦相比，鉛精礦的品位和回收率均提高了5%，降低了閃鋅礦的損失，并減少了藥劑用量。

5.2 攪拌磨在國內(nèi)選礦中的應(yīng)用

我國攪拌磨機(jī)的研發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代重慶化工機(jī)械廠生產(chǎn)的國內(nèi)第一臺(tái)砂磨機(jī)，目前已開發(fā)了多種類型的攪拌磨機(jī)，并在金屬礦、非金屬礦和粉末冶金等行業(yè)得到了工業(yè)化應(yīng)用。例如，張國旺等[18]研制了用于生產(chǎn)超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣的3600 L立式超細(xì)攪拌磨機(jī)，吳建明等[19]研制了GJ5×2大型雙槽高強(qiáng)度攪拌磨機(jī)。

鞍鋼齊大山選礦廠從浮選尾礦中回收赤鐵礦，需要滿足-0.044 mm含量大于90%的粒度要求，選用球磨機(jī)研磨時(shí)，生產(chǎn)能力較低，成本較高；選用立式攪拌磨機(jī)研磨時(shí)，磨礦產(chǎn)品-0.037 mm 90% ，且較球磨機(jī)節(jié)能50%以上。該選礦廠浮選尾礦經(jīng)弱磁、強(qiáng)磁選別獲得的粗精礦適宜的磨礦細(xì)度為-0.044 mm粒級(jí)含量占95%，在此磨礦細(xì)度下的粗精礦再經(jīng)弱磁-強(qiáng)磁-反浮選選別, 獲得了鐵品位64.04%、回收率43.86%的精礦[20]。

包鋼集團(tuán)選礦廠反浮選尾礦鐵品位28.1%、FeO含量9.6%, 鐵主要存在形式為磁鐵礦, 分布率33.53%, 其次為赤鐵礦, 分布率3.31%；細(xì)度為-0.074 mm和-0.040 mm分別占90%、60%；鐵礦物單體解離度60.00% ～ 70.00%。采用弱磁預(yù)選—攪拌磨細(xì)磨—弱磁選流程對(duì)其進(jìn)行選別，在細(xì)磨粒度為-0.037 mm 94.5%時(shí)，磁鐵礦單體解離度由細(xì)磨前的59.6%提高至86.2%，獲得了精礦鐵品位66.18%、回收率63.18%的優(yōu)良指標(biāo)，顯著提高了資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益[21]。

乳山金礦選礦廠用Φ1000 mm攪拌磨機(jī)取代了Φ1200 mm×2400 mm球磨機(jī)，磨礦產(chǎn)品中-0.043 mm粒級(jí)含量提高8.3%。同時(shí)，電能消耗下降51.66%，磨球消耗下降22.66%，氰化浸出率提高4.88%，金屬總回收率提高0.66%。攪拌磨具有以下優(yōu)點(diǎn)：能經(jīng)濟(jì)地磨礦至-0.040 mm粒級(jí)含量大于90%，較臥式球磨機(jī)節(jié)能50%；適用于二次磨礦和需要細(xì)磨的尾礦，礦石可超細(xì)磨至-0.01 mm粒級(jí)含量≥80%；結(jié)合邊磨邊浸等工藝，一些含硫和砷的難處理金礦石可進(jìn)行預(yù)處理[22]。

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦采用Verti磨機(jī)替換原有的2臺(tái)三段球磨機(jī)，磨礦細(xì)度-0.045 mm從71% ～ 73%提高到88% ～ 90%，鐵精礦品位從65%提升到66%，平均回收率從87%提升至89%以上，二氧化硅含量降低1%，在85%的運(yùn)行負(fù)荷下，日產(chǎn)能2300 t，電能節(jié)約30%，鋼球消耗降低60%，開機(jī)作業(yè)率高達(dá)98%。并且襯板使用壽命增加，日常維護(hù)成本減少。

多寶山銅礦二期選礦廠引用大型立式攪拌磨機(jī)CSM-1120用于銅粗精礦再磨，經(jīng)再磨后產(chǎn)品粒度P80達(dá)0.025 mm，再磨后3次精選獲得了銅精礦銅品位22.83%、銅回收率89.44%的選礦指標(biāo)，銅精礦銅品位提高6.31%，回收率提高0.73%。立式攪拌磨機(jī)的工業(yè)應(yīng)用使得含銅連生體礦物充分解離，實(shí)現(xiàn)了銅與脈石礦物的分離，減少了脈石礦物在浮選流程中的惡性循環(huán)[23]。

6 結(jié) 論

（1）攪拌磨機(jī)作為一種較球磨機(jī)更適合細(xì)磨和超細(xì)磨設(shè)備受到了相關(guān)工作者的關(guān)注，目前已成功研發(fā)出多種類型攪拌磨機(jī)，并應(yīng)用于不同領(lǐng)域。

（2）影響攪拌磨機(jī)磨礦效果的關(guān)鍵工藝參數(shù)包括攪拌器轉(zhuǎn)速、礦漿濃度、料球比、介質(zhì)屬性和滯留時(shí)間，與球磨機(jī)相比，攪拌磨機(jī)磨礦有利于降低磨礦能耗、縮窄產(chǎn)品粒度分布、增加有用礦物的單體解離度。

（3）隨著計(jì)算流體力學(xué)和離散單元法等模擬分析技術(shù)在磨礦中的應(yīng)用，攪拌磨機(jī)磨礦過程中的流場(chǎng)狀態(tài)、介質(zhì)間的碰撞作用、攪拌器結(jié)果參數(shù)對(duì)磨礦效果的影響等作用機(jī)制逐漸得到解析。