典型攪拌磨工作原理及應(yīng)用情況

彭艷榮 閆國(guó)英，2

(1.包鋼集團(tuán)礦山研究院有限責(zé)任公司；2.內(nèi)蒙古博研智成金屬礦產(chǎn)資源綜合利用工程研究有限公司)

在礦物加工利用領(lǐng)域，使有用礦物達(dá)到單體解離是回收利用礦物的前提，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效措施是磨礦作業(yè)，而磨礦粒度是直接影響精礦品位與產(chǎn)品回收率的主要因素，因此選擇合理的磨礦設(shè)備對(duì)獲得理想的選礦指標(biāo)至關(guān)重要。近年來(lái)，隨著對(duì)礦物利用的不斷加深，高品位易選礦石越來(lái)越少，礦物“貧、細(xì)、雜”現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，細(xì)磨、超細(xì)磨逐漸被業(yè)界重視。設(shè)備與工藝的發(fā)展是相輔相成、互相促進(jìn)的，選礦工藝的發(fā)展、成熟過(guò)程也往往是新型選礦設(shè)備的出現(xiàn)與成熟的過(guò)程[1]。攪拌磨作為細(xì)磨設(shè)備發(fā)展的最新成果，近幾十年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為微細(xì)粒嵌布難處理金屬礦及選礦廠尾礦的綜合利用提供了條件。

1 攪拌磨

攪拌磨應(yīng)用更小的磨礦介質(zhì)，借助高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器使其和被磨物料在磨機(jī)內(nèi)做多維循環(huán)運(yùn)動(dòng)及自轉(zhuǎn)[2]，被磨物料在磨礦過(guò)程中主要受研磨和沖擊作用。攪拌磨按不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類型，如按安放方式不同，可分為立式和臥式。立式攪拌磨常稱為塔式磨機(jī)，臥式攪拌磨現(xiàn)在主要為艾砂(Isa)磨機(jī)。

1.1 塔式磨機(jī)

用于礦物加工的第一臺(tái)塔式磨機(jī)于上世紀(jì)五十年代問(wèn)世，美卓公司80年代獲得了該項(xiàng)技術(shù)專利，并將其不斷發(fā)展[3]。塔磨機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、工作部件、筒體和機(jī)架組成，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 塔磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意

塔式磨機(jī)的工作過(guò)程：物料進(jìn)入磨機(jī)后，在攪拌器的作用下與磨礦介質(zhì)充分混合，并沿軸向做上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，沿環(huán)軸方向做圓周運(yùn)動(dòng)；物料被介質(zhì)重力和擠壓力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的沖擊、剪切和摩擦力進(jìn)行破碎，破碎產(chǎn)物靠自身重力作用自然分級(jí)，大粒物料下沉繼續(xù)被研磨，小粒物料則上浮進(jìn)入分級(jí)裝置，溢出成為合格的磨礦產(chǎn)品[3]。

塔式磨機(jī)通常采用直徑12～30 mm鋼球作磨礦介質(zhì)，堅(jiān)硬的礫石和陶瓷球也可用作磨礦介質(zhì)[3]。塔磨機(jī)作為細(xì)磨設(shè)備，常用于處理粒度小于6 mm的礦石，主要在粗磨、二段磨或再磨作業(yè)中使用，產(chǎn)品粒度可達(dá)P80=15～30 μm[1，4]。

傳統(tǒng)球磨機(jī)中介質(zhì)碰撞物料進(jìn)行研磨，由于塔磨機(jī)筒體與襯板不運(yùn)轉(zhuǎn)，塔磨機(jī)則是介質(zhì)摩擦物料[1]。因此，塔式磨機(jī)最主要的優(yōu)勢(shì)是能耗低，較傳統(tǒng)球磨機(jī)可節(jié)約能耗30%～50%，同時(shí)擁有占地面積小、介質(zhì)消耗低等優(yōu)點(diǎn)；但當(dāng)給礦粒度中-75 μm粒級(jí)含量低于30%時(shí)，塔磨機(jī)與球磨機(jī)的能耗差別不明顯[5]。

1.2 艾砂磨機(jī)

艾砂(Isa)磨機(jī)是攪拌磨臥式結(jié)構(gòu)的代表，于上世紀(jì)90年代由澳大利亞Mount Isa礦山和德國(guó)耐弛公司合作開(kāi)發(fā)，并最先應(yīng)用于澳大利亞Mount Isa礦山生產(chǎn)中[3,6]。艾砂磨主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、工作部件、筒體等組成，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 艾砂磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意

艾砂磨機(jī)通過(guò)水平高速攪動(dòng)物料和磨礦介質(zhì)，從而達(dá)到研磨剝蝕的目的。由圖2可見(jiàn)，艾砂磨機(jī)的工作部件由主軸和多個(gè)并排串在軸上的圓盤(pán)組成，主軸與電動(dòng)機(jī)、減速器聯(lián)結(jié)，物料從進(jìn)料口給入后與磨礦介質(zhì)做繞軸向的圓周運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料運(yùn)動(dòng)到排礦口，排礦口設(shè)有分級(jí)設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)分級(jí)，使合格粒度物料排出，而不合格物料和介質(zhì)則返回繼續(xù)研磨，不需設(shè)分級(jí)機(jī)。艾砂磨機(jī)產(chǎn)品粒度一般在6 μm左右或更細(xì)。

艾砂磨機(jī)使用的是直徑更小的磨礦介質(zhì)，直徑一般小于3 mm，多為陶瓷球，介質(zhì)比表面積更大，磨礦效果更好，常用于細(xì)磨、超細(xì)磨流程中，由于其筒體可沿軸向平移，便于檢修[1,3]。

2 影響攪拌磨效果的工藝參數(shù)

與傳統(tǒng)球磨機(jī)相同，礦漿濃度、攪拌速度、磨礦介質(zhì)尺寸等都會(huì)影響攪拌磨的磨礦效果。

2.1 礦漿濃度

增加磨礦介質(zhì)與被磨物料接觸的機(jī)會(huì)，就增加了它們之間相互碰撞、研剝、擦洗的幾率。濃度過(guò)大，礦漿流速受阻，磨礦時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)于其中的細(xì)粒物料易過(guò)磨；濃度過(guò)大還會(huì)導(dǎo)致粗粒不易下沉，而隨礦漿流走，造成“跑粗”；濃度過(guò)小，礦漿流速較快，磨礦時(shí)間縮短，部分大粒尚未得到有效研磨也隨礦漿流走，同樣會(huì)造成“跑粗”；所以必須控制適宜的磨礦濃度，一般粗磨取75%～85%，細(xì)磨控制在65%～75%[2]。

2.2 攪拌速度

攪拌速度大可加劇磨礦介質(zhì)與被磨物料之間的運(yùn)動(dòng)，但也會(huì)加速磨機(jī)內(nèi)襯地磨損，還會(huì)增加介質(zhì)消耗造成能耗浪費(fèi)，因此攪拌速度應(yīng)視情況進(jìn)行合理地調(diào)整，不宜太快[2]。

2.3 磨礦介質(zhì)尺寸

對(duì)粗粒物料進(jìn)行磨礦處理時(shí)，主要是沖擊力作用，粒徑較大的磨礦介質(zhì)即可達(dá)到要求；而處理細(xì)粒物料時(shí)，則需要較強(qiáng)的研磨作用，主要是獲得剪切力和擠壓力，所以要求使用粒徑較小的介質(zhì)[2]。

3 攪拌磨應(yīng)用情況

隨著處理原礦“貧、細(xì)、雜”現(xiàn)象的普遍化，國(guó)內(nèi)外許多選廠將細(xì)磨、超細(xì)磨設(shè)備引入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

3.1 塔式磨機(jī)的應(yīng)用

澳大利亞Tasmania銅礦將掃選精礦和精選尾礦用塔式磨機(jī)進(jìn)行再磨，給礦從P80=150 μm降至P80=70 μm。最終精礦銅品位從27.5%提高到29.8%，回收率從92%提高到93%[6]。墨西哥某選礦廠采用立式螺旋攪拌磨機(jī)，與球磨機(jī)相比介質(zhì)消耗量減少了48%，球磨機(jī)介質(zhì)消耗為821 g/t，而立式螺旋攪拌磨機(jī)僅為429 g/t[3]。

山東黃金礦業(yè)股份有限公司焦家金礦的精煉廠引進(jìn)塔磨機(jī)后，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在給礦粒度-74 μm 50%的條件下，可獲得粒度-38 μm 95%的產(chǎn)品，處理金礦石量顯著提升[3]。江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限公司銀山選礦廠在粗精礦再磨環(huán)節(jié)引進(jìn)2 臺(tái)立式螺旋攪拌磨機(jī)，產(chǎn)品粒度P80=45 μm，生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，同等生產(chǎn)情況下比球磨機(jī)節(jié)能約40%[3]。

3.2 艾砂磨機(jī)的應(yīng)用

艾砂磨在國(guó)外有色金屬選礦廠應(yīng)用的比較多，主要是銅、鉛、鋅礦居多。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司將艾砂磨應(yīng)用于銅鉬混合粗精礦再磨流程中。經(jīng)艾砂磨機(jī)再磨后產(chǎn)品粒度可達(dá)-28 μm 80 %，磨礦效率較高；經(jīng)4次精選獲得含銅25.87%、含鉬0.77%的銅鉬混合精礦，保證了選礦回收率，有效提升了銅鉬混合精礦的質(zhì)量，增加了產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)附加值[7]。

4 結(jié) 語(yǔ)

相比球磨機(jī)等傳統(tǒng)磨礦設(shè)備，攪拌磨發(fā)展時(shí)間較短，有很多未知還有待破解，特別是近年來(lái)優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量逐漸萎縮，難選礦石將是未來(lái)選礦界長(zhǎng)期面臨的共同課題；而設(shè)備與工藝發(fā)展相輔相成，從設(shè)備上進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)對(duì)工藝的發(fā)展必將事半功倍。