碎礦與磨礦綜述

關(guān)鍵詞：碎礦與磨礦綜述

      礦產(chǎn)資源是當(dāng)代人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，即使是在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，礦產(chǎn)資源仍然在人類日常生活中發(fā)揮著不可替代的作用。碎礦與磨礦作業(yè)是礦產(chǎn)資源加工工藝過程中一個重要的環(huán)節(jié)，也是投資巨大，能耗極高的作業(yè)，就金屬礦山而言，碎磨作業(yè)的設(shè)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(dá)50%，因此，如何改進(jìn)碎磨作業(yè)設(shè)備性能、研發(fā)高效節(jié)能設(shè)備、獲得更大的破碎比、達(dá)到更細(xì)的破碎產(chǎn)品粒度、降低鋼耗，成為各領(lǐng)域工作者共同追求的目標(biāo)。本文          從碎磨工藝的改進(jìn)、碎磨作業(yè)設(shè)備的發(fā)展以及破碎作業(yè)理論的研發(fā)對我國碎磨作業(yè)技術(shù)做一簡述，并對其發(fā)展進(jìn)行分析。 碎磨工藝流程的改進(jìn)礦石的粉碎作業(yè)一般包括礦石的破碎與磨碎兩個環(huán)節(jié)，而磨礦作業(yè)是讓礦物達(dá)到單體解離，使其粒度滿足選別要求的最終作業(yè)，磨礦是一項耗能高效率低的作業(yè)，而破碎作業(yè)的功耗僅占磨礦作業(yè)的8% ～ 12%，因此改進(jìn)碎磨工藝過程是實現(xiàn)高效低耗、增加經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

      一、多碎少磨工藝

      物料的破碎主要靠設(shè)備對礦物的擠壓及沖擊作用來實現(xiàn)，而磨礦主要是靠設(shè)備對其沖擊、研磨和磨剝作用來實現(xiàn)，破碎作業(yè)的能量利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磨礦作業(yè)，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(chǎn)品粒度，發(fā)揮破碎能耗低的長處，實行多碎少磨，實現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益。為了有效實現(xiàn)多碎少磨，一般來說:

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

      2) 改進(jìn)破碎工藝流程。根據(jù)選廠的規(guī)模、礦石的性質(zhì)、給礦粒度、產(chǎn)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(chǔ)上，改造為兩段半破碎流程，解決了二段破碎設(shè)備生產(chǎn)能力和破碎比之間的合理匹配問題，在生產(chǎn)中取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

      二、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(yè)負(fù)擔(dān)，而且還可以降低選別作業(yè)成本，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。

      1997 年，北京礦冶總院對烏拉嘎金礦浮選廠進(jìn)行技術(shù)改造，將兩段直接磨細(xì)后浮選改為階段磨礦階段浮選工藝流程，經(jīng)生產(chǎn)實踐，浮選回收率指標(biāo)提高了一個百分點(diǎn)，金精礦品位提高7. 68 g /t，精礦產(chǎn)率降低1. 72 個百分點(diǎn)，收到良好效果。齊大山選礦廠由原來連續(xù)磨礦，弱磁-強(qiáng)磁工藝流程，改為階段磨礦，重-磁- 浮工藝流程，經(jīng)過多年實踐，現(xiàn)已達(dá)到精礦品位63. 50%，金回收率72%的生產(chǎn)水平，已達(dá)到金礦選礦技術(shù)的先進(jìn)水平。

      三、推廣常規(guī)細(xì)破碎，取代常規(guī)磨礦

      由于選礦廠的粉碎作業(yè)效率很低，而粉碎作業(yè)的85%左右又消耗在了磨礦作業(yè)中，所以可以采用圓錐破碎機(jī)生產(chǎn)細(xì)產(chǎn)品來取代常規(guī)磨機(jī)作業(yè)，雖然有關(guān)用圓錐破碎機(jī)濕式破碎巖石的工藝知識尚存在許多空白領(lǐng)域，但在硬巖粉碎方面，水沖式圓錐破碎機(jī)可以逐步替代常規(guī)筒式磨礦機(jī)。

      四、改造老廠原有工藝流程

      一些原有選廠，設(shè)計規(guī)模龐大，但由于多種原因，生產(chǎn)規(guī)模只有其原設(shè)計的一半左右，隨著礦產(chǎn)資源的逐漸減少，對這些老廠進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)備改造已經(jīng)沒有經(jīng)濟(jì)效益，適宜方法就是進(jìn)行節(jié)能增效改進(jìn)，完善其碎礦工藝流程，在節(jié)能增效同時保證其破碎粒度，實現(xiàn)節(jié)能增效。湯丹公司選廠建廠完成后，由于種種原因基本處于半停產(chǎn)狀態(tài)，企業(yè)每年虧損達(dá)一千多萬元，經(jīng)過對其破碎工藝技術(shù)改造，完善后形成三段閉路雙回路碎礦流程，處理能力提高30%，每年節(jié)省電資140. 35 萬元，綜合經(jīng)濟(jì)效益498. 09 萬元。湖南新龍礦業(yè)有限公司對其破碎系統(tǒng)進(jìn)行了改造擴(kuò)建，使處理能力從150 t /d 提高到800 t /d，為企業(yè)節(jié)省5000多萬元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

      （1）微波助磨

      在目前的礦業(yè)生產(chǎn)中，礦料的粉碎方式以機(jī)械粉碎為主，但是機(jī)械破碎有著能耗高、材料消耗高、產(chǎn)品粒度不好等缺點(diǎn)，為了降低碎磨作業(yè)的鋼材消耗，提高能源的利用效率，礦業(yè)工作者研發(fā)出了新的破碎方法，其中微波預(yù)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 范圍內(nèi)的電磁波。微波是一種高頻電磁波，能夠滲透礦物內(nèi)部使物質(zhì)分子產(chǎn)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(xiàn)礦物體的自加熱效應(yīng)，溫度升高，但是由于礦石中的各種礦物性質(zhì)不同，吸波特性也有差異，從而導(dǎo)致礦石中的各個礦物產(chǎn)生溫度差，加之各礦物的熱膨脹系數(shù)也不同，結(jié)果就會產(chǎn)生熱裂等現(xiàn)象，使礦物體系中產(chǎn)生微裂紋并使原有的微裂紋擴(kuò)展，從而有利于后續(xù)的粉碎作業(yè)。盡管微波加熱處理具有傳統(tǒng)加熱方式不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是目前對于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(shè)備的研究并開發(fā)，在不久的將來，微波將在降低碎磨作業(yè)的能耗、鋼耗方面發(fā)揮巨大作用。

      （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(jìn)行的磨礦，其目的就是造成磨礦作業(yè)具有某種選擇性。碎磨作業(yè)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(yè)的最終發(fā)展目標(biāo)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(yè)生產(chǎn)中均得到廣泛應(yīng)用，尤其是在鋁土礦的生產(chǎn)實踐中，發(fā)揮重要作用。

      我國鋁土礦資源豐富，但是鋁硅比很低，隨著富礦資源的日趨枯竭，我國氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)將被迫采用低鋁硅比的原料，目前生產(chǎn)流程多采用燒結(jié)法、混聯(lián)法工藝技術(shù)，但是其生產(chǎn)耗能高、流程長、生產(chǎn)成本高，使氧化鋁生產(chǎn)工業(yè)生存和發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為了解決矛盾，許多科研工作者研發(fā)出了拜耳法等新工藝生產(chǎn)氧化鋁，拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，選礦精礦不僅要求鋁硅比達(dá)到10 以上，而且要求+ 0. 075 mm 粒級不小于25%，-0. 300 mm大于90%，- 0. 700 mm 粒級為100%，為降低磨礦作業(yè)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硅礦物之間可磨性的差異，研究適宜于鋁土礦選擇性磨礦的粉磨方式及磨礦條件，以期實現(xiàn)一水硬鋁石和含硅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(jī)對鋁硅比為5. 6 左右的鋁土原料進(jìn)行選擇性磨礦，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，在礦石的處理量、選擇性磨礦產(chǎn)品的富集、能耗方面均優(yōu)于臥式球磨機(jī)，立式球磨機(jī)也有望成為選擇性磨礦的新設(shè)備。

      （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: 粗粒級物料適合以沖擊粉碎為主的磨碎方式，而對細(xì)物料由于其表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粗物料，應(yīng)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(jī)筒體的軸線方向安裝具有不同表面形狀的筒體襯板，在球磨機(jī)的進(jìn)料端安裝表面不平滑襯板，形成較高的鋼球拋落高度，產(chǎn)生沖擊粉碎; 在球磨機(jī)的排料端安裝表面較平滑的筒體襯板，形成較低的鋼球拋落高度，產(chǎn)生磨剝粉碎; 從進(jìn)料端到排料端，粉碎形式逐漸從沖擊粉碎向磨剝粉碎過渡使磨碎形式沿球磨機(jī)軸線方向發(fā)生變化，在一臺球磨機(jī)內(nèi)實現(xiàn)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(tài)下對磨碎形式的不同需要，符合礦石粉碎規(guī)律，因而可以提高磨礦效率。實施微階段化磨礦技術(shù)，僅需對部分筒體襯板的表面進(jìn)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(jīng)改造后，采用微階段化磨礦，一段磨礦臺時處理能力提高了16% 以上，節(jié)電79. 6 萬kWh，節(jié)省電費(fèi)支出41 萬余元。

      （4）超細(xì)磨

      采用常規(guī)磨礦技術(shù)對礦石進(jìn)行解離時，磨礦耗能費(fèi)用是相當(dāng)高的，即使磨礦粒度可以使有用礦物達(dá)到單體解離，但也會發(fā)生過磨現(xiàn)象，使許多有用礦物損失在礦泥中，經(jīng)過礦業(yè)人士不懈努力專研，超細(xì)磨技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并廣泛應(yīng)用于化工、冶金、礦業(yè)、建材、日化、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、航空航天等領(lǐng)域，微米級或亞微米級的粉體加工技術(shù)日趨成熟。經(jīng)過幾年不斷發(fā)展，磨粉機(jī)超細(xì)磨粉技術(shù)已成為重要工業(yè)礦物及其原材料深加工技術(shù)之一，對現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

      超細(xì)磨技術(shù)在難浸金礦石預(yù)處理中的應(yīng)用研究也受到人們關(guān)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(guān)鍵是破壞黃鐵礦包裹，使金解離暴露，而黃鐵礦性質(zhì)很穩(wěn)定難以分解。隨著超細(xì)磨技術(shù)的發(fā)展提高，可以利用超細(xì)磨打開硫化物的包裹，使金解離。

      攪拌磨技術(shù)也已應(yīng)用于金屬礦山的生產(chǎn)實踐，最先在生產(chǎn)中應(yīng)用的是塔磨機(jī)，它采用螺旋狀的攪拌器來攪動磨礦介質(zhì)，是一種立式低速攪拌磨，這種磨機(jī)被廣泛用于磨至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(shè)備制造有限責(zé)任公司自主研發(fā)的HCM 系列超細(xì)粉磨機(jī)，集高速沖擊磨及氣流磨優(yōu)點(diǎn)于一身，高效節(jié)能，降低了超細(xì)磨作業(yè)成本。

      輥式磨在超細(xì)粉碎設(shè)備中也占有重要的地位，有關(guān)礦業(yè)工作者對輥式磨的磨粉機(jī)理、結(jié)構(gòu)形式、加壓方式進(jìn)行了分析研究，研制除了YMP1000C超細(xì)磨粉機(jī)，該磨機(jī)對重鈣、高嶺土、滑石等低硬度超細(xì)粉體有較強(qiáng)的加工能力，對鋁礬土、鋯英砂、碳化硅、剛石等高硬度物料的粉碎也有比較理想的效果。

      （5）壓力磨礦

      球磨機(jī)內(nèi)應(yīng)力有很多類型，有沖擊、擠壓還有剪切、研磨等，有些應(yīng)力電能消耗大而粉碎效率不高，研究表明，當(dāng)選擇粉碎效率高的壓應(yīng)力作為主要應(yīng)力時，由于壓力粉碎過程符合料層粉碎規(guī)律，壓力較小時，先使自由松散物料充分密實，當(dāng)壓力增大時，擠緊了的顆粒相互傳遞應(yīng)力，當(dāng)超過顆粒的強(qiáng)度值之后，就會使礦物顆粒發(fā)生破碎并產(chǎn)生大量的微裂紋，針對不同的物料特性，調(diào)節(jié)和強(qiáng)化能量輸入，還可以約束應(yīng)力的作用區(qū)域，使物料有規(guī)律的通過應(yīng)力區(qū)，將機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)化為粉碎能，使顆粒成為一種孔隙率低的坯料產(chǎn)品，再通過其后的工藝過程，獲得粒度合格的產(chǎn)品，從而達(dá)到高產(chǎn)節(jié)能的目的。

      基于此理論發(fā)展起來的高壓輥磨機(jī)已應(yīng)用于大工業(yè)生產(chǎn)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，可以顯著提高設(shè)備系統(tǒng)處理能力，降低單位粉碎功耗，還可以節(jié)省設(shè)備的基建投資，簡化工藝流程，減少破碎段數(shù)，適用性非常廣泛，一般礦石物料均能使用，給料含水量可達(dá)15%。隨著磨礦技術(shù)的深入研究，壓力磨技術(shù)必將得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展，為提高粉碎作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平作出貢獻(xiàn)。

      五、碎磨設(shè)備的應(yīng)用與改進(jìn)

      80 年代以來，我國碎磨設(shè)備發(fā)展很快，除自行開發(fā)外，還從美歐等工業(yè)發(fā)達(dá)國家引進(jìn)了許多新產(chǎn)品的設(shè)計與制造技術(shù)，通過消化吸收，已基本形成批量生產(chǎn)能力，使我國破磨設(shè)備的技術(shù)水平邁上了一個新臺階。 

      1 、破碎機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展

      近10 年來，新型碎磨設(shè)備的不斷問世，目的是獲得更大的破碎比，獲得更細(xì)粒級的破碎產(chǎn)品，以降低入磨物料粒度，節(jié)能降耗，同時進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，采用新技術(shù)、新材料對傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以提高其可靠性、耐久性、改善性能，提高效率[17]。

      （1）旋回破碎機(jī)

      旋回破碎機(jī)的發(fā)展至今已有百年的歷史，因具有處理量大、給礦粒度大、可以處理堅硬礦石等優(yōu)點(diǎn)，目前仍然是大型礦山和其它工業(yè)部門粗碎各種堅硬物料的重要設(shè)備，由于旋回破碎機(jī)破碎過程是沿著圓環(huán)型的破碎腔連續(xù)進(jìn)行的，因此其生產(chǎn)能力很大，單位電耗較低，工作平穩(wěn)，適合處理片狀物料，破碎產(chǎn)品的粒度比較均勻，可廣泛用于粗碎、中碎各種硬度的礦石。但與顎式破碎機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，檢修比較困難，修理費(fèi)用較高，基建費(fèi)用很高。

      （2） 顎式破碎機(jī)

      隨著大型運(yùn)載設(shè)備的采用，破碎機(jī)的給礦粒度已達(dá)1. 2 ～ 2 m，促進(jìn)了顎式破碎機(jī)向大型化發(fā)展，由于復(fù)擺破碎機(jī)具有效率高價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而占據(jù)了顎式破碎機(jī)的較大市場份額，隨著節(jié)約、節(jié)能、高效生產(chǎn)方式的提倡，幾種新型顎式破碎機(jī)也已研制成功。

      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(jī)，屬于新一代高效、節(jié)能、低磨損破碎設(shè)備，該機(jī)用傳統(tǒng)復(fù)擺破碎機(jī)的連桿作為破碎機(jī)邊板，使用顎與連桿是分離的，改變了多年以來傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)以四連桿機(jī)構(gòu)中的連桿作為動顎的傳統(tǒng)設(shè)計，只需改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，就可以調(diào)整動顎的運(yùn)動軌跡，獲得較好的動顎運(yùn)動特性，破碎比是傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)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(jīng)濟(jì)效益。高效振動顎式破碎機(jī)也是一種新型高效節(jié)能的破碎設(shè)備，能夠破碎合金、碳化硅、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(jié)構(gòu)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(dá)到多碎少磨、高效節(jié)能的目的，具有很多優(yōu)點(diǎn)，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(diào)節(jié)設(shè)備的工作參數(shù)，可以得到不同粒度的產(chǎn)品，尤其適用于堅硬難破碎脆性物料，具有很好的發(fā)展前途。

      （3） 圓錐破碎機(jī)

      彈簧圓錐破碎機(jī)的問世已有百年歷史，是由美國Symons 兄弟利用旋回破碎機(jī)的工作原理發(fā)明的，到目前為止，其結(jié)構(gòu)沒有多大變化，由于其性能穩(wěn)定，有一定的市場占有率。為了滿足當(dāng)今大處理量的生產(chǎn)，實現(xiàn)高能化，獲得更高的破碎比和更細(xì)的產(chǎn)品粒度，新型圓錐破碎機(jī)也被不斷研發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，例如用液壓代替彈簧的液壓圓錐破碎機(jī)和可以代替粗磨作業(yè)的慣性圓錐破碎機(jī)，在生產(chǎn)運(yùn)用中都獲得了不錯的經(jīng)濟(jì)效益，近年來包鋼公司選礦廠、鞍鋼集團(tuán)鞍山礦業(yè)公司齊大山選廠等金屬礦山采用了100 多臺HP 系列的多缸液壓圓錐破碎機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)破碎機(jī)實現(xiàn)了多碎少磨，大幅度提高了磨礦效率和選廠生產(chǎn)能力，經(jīng)濟(jì)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(yè)系統(tǒng)中，采用了慣性圓錐破碎機(jī)，開路產(chǎn)品粒度-5 mm 占90%，改進(jìn)后的破磨系統(tǒng)比原系統(tǒng)耗能下降20%，產(chǎn)量提高了28%左右，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。圓錐破碎機(jī)今后應(yīng)向著液壓圓錐和自動控制方向發(fā)展，努力實現(xiàn)大型化、高效節(jié)能化，獲得更大破碎比，降低磨機(jī)的入磨粒度，減少礦山企業(yè)碎磨作業(yè)的生產(chǎn)成本和基建投資，提高我國金屬礦山企業(yè)在國際上的競爭力。

      （4）高壓輥磨機(jī)

      高壓輥磨機(jī)又被稱為輥壓破碎機(jī)，以料層粉碎原理工作，是一種新型的高效節(jié)能破磨設(shè)備，在國內(nèi)外正逐步得到應(yīng)用和推廣，高壓輥磨機(jī)在最初設(shè)計應(yīng)用時，主要用于石灰?guī)r、硬度較小的脆性金屬礦石的破碎，用于破碎作業(yè)的中細(xì)碎段。經(jīng)過多年推廣發(fā)展，現(xiàn)已用于中等硬度及以上的礦石細(xì)碎中，特別是在鐵礦石破碎方面，其技術(shù)已日益成熟，它具有破碎比大、產(chǎn)品粒度細(xì)、效率高、耗能少等優(yōu)點(diǎn)，還可應(yīng)用取代一段粗磨作業(yè)，礦石經(jīng)高壓輥磨機(jī)閉路擠壓破碎后，可獲得3 ～ 10 mm 粒級的產(chǎn)品，對磁鐵礦，經(jīng)預(yù)磁選別后可大幅度提高精礦品位，具有節(jié)水、節(jié)電、增產(chǎn)等特點(diǎn)。目前，高壓輥磨機(jī)正向著大型化方向發(fā)展，輥的直徑和輥面在進(jìn)一步增大，入磨粒度范圍更大，處理量也隨之增大。生產(chǎn)實踐表明高壓輥磨機(jī)的單機(jī)生產(chǎn)能力可達(dá)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(guī)破碎機(jī)低20% ～ 50%，輥面耐磨性好，鑲嵌硬質(zhì)合金粒釘輥面使用壽命可達(dá)8 500 h，自動化水平高，隨著高壓輥磨機(jī)性能的日益完善，在金屬礦山必將有廣闊的應(yīng)用前景。

      2、 磨機(jī)應(yīng)用與發(fā)展

      80 年代末，由于磨機(jī)按比例放大仿真技術(shù)的應(yīng)用和磨機(jī)制造技術(shù)的提高，以及無齒輪傳動環(huán)形電機(jī)的使用，促使磨機(jī)進(jìn)一步向大型化發(fā)展，磨機(jī)直徑的變化對于磨礦作業(yè)過程有著明顯變化，大型磨機(jī)通常具有較高的比破碎速率，并可以處理較粗粒級的物料，但是磨機(jī)直徑過大時，會導(dǎo)致球荷死區(qū)增加，磨機(jī)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(zhì)向礦粒的傳遞，從而導(dǎo)致單位容積產(chǎn)量下降，磨礦產(chǎn)品單位能耗增高，因此磨機(jī)的發(fā)展方向已由大型化向高效節(jié)能方向發(fā)展。

      （1） 自磨、半自磨機(jī)

      自磨、半自磨技術(shù)自從20 世紀(jì)50 年代在選廠得到使用以來，已經(jīng)從一個有不斷爭議的技術(shù)，日益發(fā)展成為一個成熟可靠、不斷應(yīng)用的技術(shù)。自磨過程中，磨機(jī)中大于100 mm 的礦石起到作為研磨介質(zhì)的作用，小于80 mm 大于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(jī)中加入占磨機(jī)容積4% ～ 8% 左右的鋼球，提高了磨機(jī)的碎磨效率，因而出現(xiàn)了半自磨。半自磨機(jī)屬于圓筒形磨機(jī)，重載荷、低轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩大?，F(xiàn)如今無論是新建擴(kuò)建以及老廠的改造，幾乎都要用到自磨、半自磨技術(shù)，自磨、半自磨技術(shù)由于省掉了兩段破碎機(jī)以及篩分設(shè)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(fèi)用，而且還降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，還有利于實現(xiàn)選廠的自動化。安徽銅都銅業(yè)公司所屬的冬瓜山銅礦首次引進(jìn)了瑞典Svedala 集團(tuán)生產(chǎn)的規(guī)格為8. 53 m × 4. 42 m 的半自磨機(jī)，驅(qū)動方式先進(jìn)，控制系統(tǒng)完善可靠，取代了傳統(tǒng)的破碎工藝，大大降低了基建難度及占地面積，也降低了生產(chǎn)中的維護(hù)強(qiáng)度和維護(hù)量，對選礦綜合成本的降低發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，2007年投入生產(chǎn)的昆明鋼鐵公司大紅山鐵礦選礦廠采用了芬蘭Metro 集團(tuán)生產(chǎn)的8. 53 m × 4. 42 m 半自磨機(jī)，裝載功率為5500 kw，也取得了不錯的經(jīng)濟(jì)效益。

      （2） 球磨機(jī)

      球磨機(jī)是一種傳統(tǒng)的物料破碎裝置，至今也已有一百多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)在仍然是固體物料細(xì)化制粉的重要設(shè)備，廣泛用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、電力以及國防等工業(yè)部門，可對各種礦石及物料進(jìn)行干式和濕式粉磨。近年來，球磨機(jī)的發(fā)展以節(jié)能降耗為重點(diǎn)，不斷改進(jìn)和完善磨機(jī)傳動方式，研究開發(fā)新型襯板和磨礦介質(zhì)，努力實現(xiàn)磨礦過程的自動化控制，在保證磨礦粒度的前提下提高磨機(jī)的處理能力和磨礦效率。經(jīng)過眾多科研人員不懈努力，現(xiàn)已取得顯著成績。

      眾所周知，球磨機(jī)的襯板是磨機(jī)能否實現(xiàn)高效、節(jié)能、降耗的關(guān)鍵零件，經(jīng)過研發(fā)改進(jìn)，取得了不錯的進(jìn)展。角螺旋襯板又稱為節(jié)能襯板，采用此襯板后單位產(chǎn)量電耗下降10% ～ 25%，磨機(jī)產(chǎn)量提高15% ～ 20%，單位產(chǎn)量球耗下降10% ～20%，同時還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、產(chǎn)品過粉碎少、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于水泥生產(chǎn)中的碎磨作業(yè);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(zhì)量輕、耗能低、產(chǎn)量高、噪音小等優(yōu)點(diǎn); 在橡膠襯板基礎(chǔ)上又發(fā)展起了復(fù)合型磁性襯板，這種襯板是靠磁力在襯板表面吸附一層磁性顆粒和介質(zhì)碎片，形成保護(hù)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(jī)筒體內(nèi)表面上，無需螺栓固定，大大減輕了安裝維護(hù)的工作量，不僅降低了能耗，還提高了磨機(jī)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(dú)創(chuàng)的悍馬牌金屬磁性襯板，產(chǎn)品細(xì)度提高了1. 69%，磨機(jī)處理能力增加5. 6%，節(jié)電7. 14%，鋼球消耗降低了10. 37%，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益; 攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司密地選礦廠通過將磨機(jī)襯板改造為波形襯板，經(jīng)過使用效果良好，使得球磨機(jī)臺處理能力提高了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(jī)除在改進(jìn)襯板形狀和材質(zhì)取得顯著節(jié)能效果外，通過改變球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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系統(tǒng)潤滑，用高壓油將球磨機(jī)筒體頂起，待啟動運(yùn)轉(zhuǎn)后采用低壓液壓系統(tǒng)潤滑，保證了球磨機(jī)中空軸徑始終處于良好潤滑狀態(tài)，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(jī)，與傳統(tǒng)磨機(jī)相比礦石處理能力提高7% ～ 10%，單位鋼耗下降了5%，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

      （3）棒磨機(jī)

棒磨機(jī)是在球磨機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有加工技術(shù)可靠、投資少、輔助設(shè)備少、工藝流程簡單等優(yōu)點(diǎn)，使用中沒有特別技術(shù)要求，可以和球磨機(jī)組成不同的粉磨流程。棒磨機(jī)主要靠磨棒的壓力和磨力來磨碎礦石，當(dāng)棒打擊礦石時，首先打擊較粗粒級的礦石，然后再對粒級較小的物料進(jìn)行粉碎，棒與棒之間是線接觸的，當(dāng)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(xì)粒級的物料可以通過棒與棒之間的縫隙，有利于夾碎較粗粒級的物料，也使得較粗粒級的礦?？梢约性谀サV介質(zhì)打擊的地方，因此棒磨機(jī)具有選擇性磨礦的作用，產(chǎn)品粒度均勻，過粉碎較少。

      （4）立式螺旋攪拌磨礦機(jī)

      立式螺旋攪拌破碎機(jī)是由長沙礦冶研究院研制成功的新型高效節(jié)能磨礦設(shè)備，其粉磨作用以研磨、剝離為主，以及少量的沖擊和剪切作用，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(xì)磨和超細(xì)磨中，摩擦研磨磨礦是最有效的粉磨方式，現(xiàn)已應(yīng)用于金屬礦山的再磨或細(xì)磨作業(yè)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(jī)代替普通臥式球磨機(jī)后，磨礦粒度-38 μm 達(dá)到95. 10%，鐵精礦品位達(dá)到65. 20%，提高了鐵精礦品位，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

      （5） 高速沖擊粉碎機(jī)

      高速沖擊粉碎機(jī)是指圍繞水平或垂直高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體( 轉(zhuǎn)子、錘子、葉片) 給物料以強(qiáng)烈沖擊的一種沖擊式粉碎設(shè)備，國內(nèi)礦山企業(yè)引進(jìn)的日本細(xì)川一密特朗公司生產(chǎn)的CM 高速沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)，已廣泛應(yīng)用于非金屬超細(xì)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(shè)備，- 10 μm 可以達(dá)95%。目前國內(nèi)咸陽非金屬研究所和瓦房店化工機(jī)械廠均生產(chǎn)該類裝備，該設(shè)備可應(yīng)用于滑石、粘土、重晶石、碳酸鈣、云母、石墨等非金屬的超細(xì)粉碎。 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(zhì)、給礦粒度、鋼球填充率、鋼球尺寸以及配比、補(bǔ)加球制度、磨礦制度、磨礦流程、磨機(jī)操作、分級效率和返砂量等因素，但這些因素不是相互獨(dú)立的，相互之間都有一定的影響。 1 磨礦給料性質(zhì)，原礦的機(jī)械力學(xué)性能，如硬度、韌性、解離以及結(jié)構(gòu)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(jī)、襯板和磨礦介質(zhì)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(jī)的磨損和電耗就大，所以原礦的性質(zhì)將會直接影響到生產(chǎn)率，對磨礦作業(yè)的影響最為重要。近現(xiàn)代磨礦作業(yè)中，出現(xiàn)了一種助磨工藝，就是在磨礦過程中添加一些特定的化學(xué)藥劑來降低礦石的可磨度，增加磨機(jī)的生產(chǎn)率。

      3.磨機(jī)的給礦粒度

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

      4.磨機(jī)工作參數(shù)

      磨機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率和充填率、鋼球尺寸以及配球比、襯板等。

      （1） 磨機(jī)轉(zhuǎn)速率及充填率

      磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率和充填率有著密切的關(guān)系，兩者相互聯(lián)系相互制約，一般來說，磨機(jī)一經(jīng)安裝后，其轉(zhuǎn)速率就已經(jīng)固定，輕易不會改變，而且改變其轉(zhuǎn)速率的操作比較繁瑣，所以在實際生產(chǎn)中，一般不會把轉(zhuǎn)速率作為影響磨礦效率的因素進(jìn)行分析，只需要對一定轉(zhuǎn)速下適宜的鋼球充填率進(jìn)行分析即可，在轉(zhuǎn)速率不變的情況下，充填率大，則鋼球?qū)ξ锪系拇驌舸螖?shù)多，研磨面積大，磨礦作用強(qiáng)，但電耗也會增大，并且充填率過高，也會影響鋼球的運(yùn)動狀態(tài)，減小對大顆物料的打擊效果; 反之，如果充填率小，則研磨面積就小，磨礦作用相應(yīng)較弱，但電耗和能耗也小。因此在生產(chǎn)現(xiàn)場，充填率是否合適對選廠的磨礦效率有很大影響。

      （2） 鋼球尺寸及配球比

      在磨機(jī)內(nèi)，鋼球與磨機(jī)為點(diǎn)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(jié)合力較弱的不同礦物結(jié)晶面破裂，導(dǎo)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(dǎo)致鋼球過少，破碎概率低，過粉碎嚴(yán)重，產(chǎn)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。

      （3）襯板

      球磨機(jī)襯板主要作用是保護(hù)磨機(jī)，磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時，其里面的鋼球、物料被襯板帶至一定高度后拋落或瀉落，對物料進(jìn)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沖擊、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(shù)下的磨料磨損，因此選擇何種材質(zhì)的襯板，減少其磨損，始終是球磨機(jī)面臨的一個重要問題。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(jīng)濟(jì)適用性好，但屈服強(qiáng)度低，適合在中、高沖擊載荷磨損條件下使用。中、低合金耐磨鋼綜合性能高于高錳鋼，適合于中等沖擊磨損條件下使用。高鉻鑄鐵的耐磨性都要高于前兩者，應(yīng)用更為廣泛。因此在選擇襯板材料時，應(yīng)綜合考慮球磨機(jī)的使用場合以及經(jīng)濟(jì)性等因素，才能延長磨機(jī)襯板的使用壽命，達(dá)到最理想的效果。

      （4） 補(bǔ)加球制度

      鋼球直徑的精確計算只能解決單級別礦粒所需球徑的精確計算問題，在生產(chǎn)中，鋼球和礦石的研磨會導(dǎo)致鋼球的配比發(fā)生變化，影響研磨過程并造成磨礦產(chǎn)品的細(xì)度變化，因此要想維持磨機(jī)內(nèi)球荷的準(zhǔn)確性就要靠補(bǔ)加球方法來解決，只有合理的補(bǔ)加球制度才能保證正常的生產(chǎn)需要。

      （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(dāng)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?qū)ξ锪系臎_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?qū)ξ锪系臎_擊和研磨作用比較好，但會造成礦漿流動性差，過粉碎比較嚴(yán)重，也不利于提高磨機(jī)的處理量，因此確定最佳的磨礦濃度會對磨礦效率產(chǎn)生重要影響。

      （6） 磨礦分級流程與分級效率

      長期以來，人們往往只會重視磨礦目的的實現(xiàn)，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(xiàn)象的產(chǎn)生，在這種情況下如果仍然采用傳統(tǒng)的粗糙的磨礦工藝，則磨礦和選別效果都不會好。

      分級機(jī)與磨礦機(jī)閉路工作，可以控制磨礦產(chǎn)品粒度和提高磨機(jī)生產(chǎn)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(chǎn)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(dá)合格粒級的產(chǎn)品不能及時有效的排出而返回磨機(jī)再磨，很容易造成過粉碎，也會影響到后期的選別效果。

      （7） 返砂比

      所謂反砂比就是球磨機(jī)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(jī)的給礦變粗，讓鋼球在磨機(jī)整個軸向長度上能高效率破碎，從而提高磨機(jī)的生產(chǎn)率，一般情況下，返砂量一段不宜超過500%，二段不宜超過690%。

      （8） 磨礦回路自動控制

      磨礦分級機(jī)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，對于這種變化采用人工操作是跟不上的，滿足不了生產(chǎn)過程的要求，采用自動控制才能使磨礦分級保持在穩(wěn)定及適合要求的狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)率降低能耗。據(jù)報道，磨礦分級回路的自動控制可以使生產(chǎn)能力提高2. 5% ～ 10%，處理1 t 礦石可節(jié)省電耗0. 4 kWh。

      六、 結(jié)論

      我國破磨設(shè)備經(jīng)過技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)合作、消化吸收、自行開發(fā)，有了長足發(fā)展。目前我國破磨設(shè)備種類繁多、品種齊全，制造質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)量也逐年增加，已成為當(dāng)今世界上生產(chǎn)破磨設(shè)備最多的幾個國家之一，但與國外產(chǎn)品相比，在規(guī)格品種、整機(jī)性能、耐磨材料的研發(fā)與應(yīng)用以及自動化方面還有不小的差距，因此今后破磨設(shè)備的發(fā)展應(yīng)以科技為先導(dǎo)，以節(jié)能減耗、提高效益為目標(biāo)，以滿足國家重點(diǎn)工程需要的重大技術(shù)裝備為主要任務(wù)，以關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵配套件和耐磨材料為突破口，大力開展技術(shù)攻關(guān)和科學(xué)研究，努力縮小與國外先進(jìn)水平的差距。（來源于東盟）