磨礦

磨機的分類方法很多，常用者有以下四種：(1)按采用的研磨介質(zhì)特征，分為球磨機、棒磨機、礫磨機、自磨機等。(2)按磨機結(jié)構(gòu)特性，分為臥式圓筒型和立式圓筒型;臥式圓筒型磨機根據(jù)其筒體內(nèi)長和內(nèi)徑的比值(通稱長徑比，以L/D表示)，又分為短筒型(L/D≤1.0～1.5)、長筒型(L/D=1.5～3.0)和管磨機(L/D≥3.0);管磨機沿筒體長分隔成幾個室時稱多室管磨機;管磨機多用于水泥、耐火材料、煤粉的制備。立式圓筒型磨機有塔式磨、立式攪拌磨、雷蒙磨機等。(3)按排礦方式，分為溢流型、格子型、周邊排礦型。(4)按磨礦產(chǎn)品粒度，分為普通磨機和用于制備超細顆粒的超細磨機;超細磨機有振動磨機、離心磨機、膠體磨機、行星磨機、攪拌磨機、W型磨機和射流磨機(又稱噴射磨機)等。金屬礦選礦廠磨碎作業(yè)應(yīng)用最多的為球磨機、棒磨機、礫磨機、自磨或半自磨機。這四種磨機各有其特點，但也有其共性和相似之處，即均為臥式圓筒型;除大型磨機采用弧型電機外，其傳動方式都近似;磨機以一定速度轉(zhuǎn)動時，研磨介質(zhì)和被磨物料在磨機中的運動形態(tài)相似;影響磨機工作指標的因素也類似。

在選礦工業(yè)中，磨礦是礦石經(jīng)破碎后進行分選前的粒度準備作業(yè)。磨礦作業(yè)是在連續(xù)轉(zhuǎn)動的磨機筒體內(nèi)完成的;筒體中裝有研磨介質(zhì)(如鋼球、棒、異形球棒、大塊礦石或礫石等)，研磨介質(zhì)在筒體旋轉(zhuǎn)過程中被帶動產(chǎn)生復(fù)雜的沖擊、研磨和剪切作用，給入到筒體內(nèi)的礦石在研磨介質(zhì)作用下被磨碎。有時，筒體內(nèi)不另裝研磨介質(zhì)，而是依靠被磨礦石中的大塊礦石進行研磨，這稱為自磨。幾乎所有選礦廠都有磨礦作業(yè)。在選礦工業(yè)中磨礦作業(yè)不僅基建投資和生產(chǎn)費用占有很大比例，而且磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量(例如粒度分布、有用礦物單體解離度、濕式磨礦作業(yè)的礦漿濃度等)對選礦作業(yè)指標有很大影響。磨礦車間是選礦廠的主廠房，一個選礦廠的處理量、作業(yè)率及運轉(zhuǎn)率都是按磨礦設(shè)備計算的。

磨礦產(chǎn)品按其粒度大小分為粗粒、中粒、細粒、微細粒、超細粒五級。這五級的粒度范圍與加工過程及被磨物料的用途有關(guān)，沒有嚴格的界限。在金屬礦選礦工程中一般認為上述五個粒級的范圍依次是： 0.5mm、-0.5 0.1mm、-0.1 0.076mm、-0.076 0.01mm和-0.01mm。按磨礦產(chǎn)品粒度范圍，磨礦過程分為粗磨礦、中粒磨礦、細粒磨礦、微細粒磨礦和超細磨礦。磨礦產(chǎn)品粒度愈細，磨礦過程愈復(fù)雜，磨機產(chǎn)量愈低，電耗和鋼耗愈高，因此磨礦成本也愈高。對于非金屬礦的深加工或其他材料粉體的制備認為-5μm為超細顆粒。超細顆粒的制備要采用特殊的磨碎技術(shù)。

磨機的模擬計算主要指根據(jù)實驗室試驗結(jié)果，模擬計算工業(yè)生產(chǎn)所需磨機的型式、規(guī)格、處理量、臺數(shù)、傳動電機功率等，有普通算法、總體平衡動力學算法和轉(zhuǎn)換系數(shù)法三種。

普通算法

根據(jù)測定的可磨度值進行計算;常用者有邦德功指數(shù)法、容積法、能量效率法。這些方法的優(yōu)點是簡單，其缺點是不能計算工業(yè)磨機的產(chǎn)品粒度分布。

總體平衡動力學算法

通過試驗求破裂函數(shù)B、選擇函數(shù)S和物料在磨機中滯留時間分布函數(shù)RTD;閉路磨礦時還需求分級函數(shù)C。再根據(jù)磨礦總體平衡動力學模型進行工業(yè)磨機參數(shù)的計算。這種算法雖能求出工業(yè)磨機的包括產(chǎn)品粒度在內(nèi)的諸參數(shù)，但上述四函數(shù)測試工作繁雜、且這些函數(shù)值不僅與被磨物料性質(zhì)有關(guān)，且與測試和操作條件有關(guān)，故具體應(yīng)用時，還需進行一系列修正。到目前為止，這種算法尚未推廣應(yīng)用。

轉(zhuǎn)換系數(shù)法

由中國東北大學研究建立。這種方法的實質(zhì)是利用實驗室磨機在標準條件下進行磨礦動力學試驗，然后根據(jù)所建立的數(shù)學模型及軟件，可以迅速算出工業(yè)磨機的所有參數(shù)，包括產(chǎn)品粒度分布及研磨介質(zhì)尺寸、配比。這種算法的精度也較高。

磨礦自動化

由于磨礦過程的復(fù)雜性、隨機性，因此生產(chǎn)的自動控制是非常必要的。磨礦過程的自動控制受磨礦數(shù)學模型、檢測儀表及人員素質(zhì)條件所制約：最初采用定值控制，后來發(fā)展為自適應(yīng)控制;近些年來研究采用專家系統(tǒng)、模糊邏輯控制。磨礦過程采用自動控制后不僅可以提高磨機處理量，而且可穩(wěn)定生產(chǎn)、降低消耗、減輕工人勞動。

衡量磨礦作業(yè)質(zhì)量的指標主要有：磨機作業(yè)率，即磨機帶負荷工作的時間占同期日歷時間的百分數(shù);運轉(zhuǎn)率，即磨機運轉(zhuǎn)時間(不論是否給料)占同期日歷時間的百分數(shù);磨機利用系數(shù)，指每立方米磨機有效容積每小時處理的原礦量(t/(m·h))(或按磨礦新生成的某指定粒級計的礦量計);磨礦效率，指每消耗1kW電能所處理的原礦量(t/kW)。

影響磨礦作業(yè)的參數(shù)可分三大類：(1)結(jié)構(gòu)參數(shù)。包括磨機規(guī)格、型式、長徑比、排礦方式、襯板型式等。(2)操作參數(shù)。包括磨機轉(zhuǎn)速率、介質(zhì)充填率、濕式磨礦時磨機內(nèi)礦漿濃度及成分、研磨介質(zhì)形狀和尺寸配比、閉路磨礦時的分級效率、返砂比、給料粒度分布以及要求的產(chǎn)品粒度。(3)被磨物料性質(zhì)。包括礦石可磨度、密度等。

磨礦可按照磨機內(nèi)物料的傳輸方式分類，也可按使用的研磨介質(zhì)特點分類。按物料傳輸方式磨礦分為干磨、濕磨和潤濕磨三大類：(1)干磨的給料中水分不大于5%，靠氣力輸送，磨礦產(chǎn)品的分級系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)均較復(fù)雜，工作環(huán)境易為粉塵污染，故應(yīng)用較少;只有對產(chǎn)品有特殊要求(如某些非金屬礦的磨碎)或下步工序為電選、風力選礦等，或在干旱缺水、嚴寒冰凍地區(qū)方考慮采用;(2)濕磨的給料中固體濃度為60%～85%，靠水力輸送，磨礦過程易于調(diào)節(jié)和控制，不污染環(huán)境，是選礦廠應(yīng)用最多的一種方式;(3)潤濕磨是一種特殊磨礦方式，礦漿中固體濃度在85%～90%以上，這樣高的固體濃度，粘度很大，物料靠離心力從磨機周邊排出，這種磨礦方式只有制備冶煉用球團時采用。按研磨介質(zhì)的特點磨礦分為有介質(zhì)磨礦和無介質(zhì)磨礦(即自磨礦);有介質(zhì)磨礦又根據(jù)磨礦介質(zhì)形狀分為球磨、棒磨和礫磨等。

由于被磨物料性質(zhì)的不均勻性和物料在磨機中所受沖擊、研磨力的隨機性，磨礦產(chǎn)品的粒度是不均勻的，常需要通過分級或篩分對磨礦產(chǎn)品或給料進行顆粒分離。根據(jù)所采用的磨機類型和與分級(或篩分)設(shè)備聯(lián)合工作的特點，流程可分為開路磨礦和閉路磨礦兩大類。開路磨礦的磨礦產(chǎn)品直接進入下步工序處理，不返回磨機再磨;閉路磨礦的產(chǎn)品經(jīng)分級后，粗顆粒返回磨機再磨。

金屬礦選礦廠常用的磨礦流程有：(1)單段棒磨流程;(2)單段球磨流程;(3)兩段連續(xù)磨礦流程，又有棒磨—球磨流程、球磨—球磨流程和棒磨—礫磨流程(應(yīng)用較少);(4)階段磨礦流程，即兩段或多段磨礦回路中加入分選作業(yè);(5)單段自磨流程;(6)自磨(或半自磨)—球磨流程;(7)自磨—礫磨流程;(8)“A(Autoge-nous)—B(Ball-Mill)—C(Crushing)”流程，即利用破碎機處理自磨機排出的難磨顆粒，自磨機產(chǎn)品其他部分進入球磨機處理(這種流程很復(fù)雜，應(yīng)用較少)。

磨礦機根據(jù)對物料的處理細度可具體分為：破碎機和磨粉機 。

磨礦機有若干種分類方法，其中最實用的分類方法是根據(jù)磨礦介質(zhì)不同來劃分的：介質(zhì)是金屬球的為球磨機，介質(zhì)是鋼棒的為棒磨機，以被磨礦石本身為介質(zhì)的為自磨機，以礦石或礫石為介質(zhì)的為礫磨機。

按筒體形狀可將磨礦機分為圓筒形和圓錐形兩種。國內(nèi)已很少制造圓錐形磨機，所以實際上主要制造圓筒形磨機，其中又包括短筒形和管形的。短筒形磨機的筒體長度與直徑之比小于1，自磨機即屬于這種類型；管形磨機（簡稱管磨機）的筒體長度與直徑之比大于2。普通水泥磨機即屬于這種類型。

按排礦方式可將磨礦機主要分為3種：①溢流型磨礦機：磨礦產(chǎn)品經(jīng)排礦端的中空軸頸自由溢出；②格子型磨礦機：磨礦產(chǎn)品經(jīng)位于排礦端的格子板的孔隙排出后，再經(jīng)中空軸頸流出；③周邊型磨礦機：磨礦產(chǎn)品通過排礦端筒體周邊的孔隙排出。此外，還有棒磨機的開口型低水平排礦方式以及干式磨礦時的風力排礦方式。

按筒體傳動方式可分為周邊齒輪傳動、摩擦傳動和中央傳動三種，其中周邊齒輪傳動方式應(yīng)用最多，中央傳動多用于管磨機。

按筒體支承方式可分為軸承支承、托滾支承、軸承和托滾混合支承，其中軸承支承方式最為通用，而后兩種僅用于筒體較短的球磨機和礫磨機。

還可按磨礦生產(chǎn)方式將磨礦機分為干式和濕式兩種，在選礦生產(chǎn)中一般使用濕式磨礦機，干式磨礦機極少使用。

磨礦機磨機生產(chǎn)率

影響磨機生產(chǎn)率的因素很多，如：磨機的類型、規(guī)格和轉(zhuǎn)速，被磨物料的性質(zhì)，磨礦介質(zhì)的性質(zhì)、大小、形狀和充填率，閉路磨礦時的分級效率，給料粒度和排料細度，以及操作條件等。因此，從理論上確定磨機的生產(chǎn)率是很困難的，一般都通過具體的試驗并采用模擬方法確定，而且得到的結(jié)果是近似的，還要用一些實際資料來校核。所以，這里不再列舉有關(guān)教科書和設(shè)計手冊上的一些生產(chǎn)率計算方法，只在各種磨機選型實例中的磨機技術(shù)性能表中列出其生產(chǎn)率范圍 。

磨礦機磨機轉(zhuǎn)速

磨機的筒體工作轉(zhuǎn)速一般為30~14r/min，筒體直徑大者轉(zhuǎn)速低，反之則高。磨機筒體的工作轉(zhuǎn)速與其臨界轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)速率，一般為76%~88%。

磨礦機磨機中介質(zhì)的充填率和裝入量

磨機運轉(zhuǎn)時，筒體截面上介質(zhì)所占面積與該截面面積之百分比稱為該磨機的充填率。通過計算，可得出不同類型磨機在不同轉(zhuǎn)速時的充填率。在實際工作中，濕式格子型球磨機的充填率一般為40%~50%，溢流型球磨機或棒磨機的充填率一般為35%~40%，干式格子型磨機和管磨機的充填率一般為25%~35%。已知磨機的充填率后，就可以根據(jù)磨機的有效容積和介質(zhì)的松散密度計算出介質(zhì)裝入量。在磨機選型實例中的磨機技術(shù)性能表中已列出不同磨機的介質(zhì)裝入量。在自磨機中，一般不裝入任何介質(zhì)，但為了提高磨礦效率，往往加入少量鋼球，其裝球量約為自磨機有效容積的4%~10%。

磨礦機磨機功率

類型和規(guī)格不同的磨機實際上均由制造廠配備了功率適當?shù)碾妱訖C。電動機本身的功耗約為10%，機械摩擦損失功耗約為10%~15%，而用來使磨礦介質(zhì)和物料運動從而產(chǎn)生破碎和研磨作用的有用功率約為75%。