磨礦介紹

在選礦工業(yè)中，磨礦是礦石經(jīng)破碎后進(jìn)行分選前的粒度準(zhǔn)備作業(yè)。磨礦作業(yè)是在連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的磨機(jī)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(dòng)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(shí)，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(jìn)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(fèi)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(biāo)有很大影響。磨礦車間是選礦廠的主廠房，一個(gè)選礦廠的處理量、作業(yè)率及運(yùn)轉(zhuǎn)率都是按磨礦設(shè)備計(jì)算的。

磨礦可按照磨機(jī)內(nèi)物料的傳輸方式分類，也可按使用的研磨介質(zhì)特點(diǎn)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?yàn)殡娺x、風(fēng)力選礦等，或在干旱缺水、嚴(yán)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(jī)周邊排出，這種磨礦方式只有制備冶煉用球團(tuán)時(shí)采用。按研磨介質(zhì)的特點(diǎn)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。

磨礦產(chǎn)品按其粒度大小分為粗粒、中粒、細(xì)粒、微細(xì)粒、超細(xì)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(yán)格的界限。在金屬礦選礦工程中一般認(rèn)為上述五個(gè)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(xì)粒磨礦、微細(xì)粒磨礦和超細(xì)磨礦。磨礦產(chǎn)品粒度愈細(xì)，磨礦過程愈復(fù)雜，磨機(jī)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(rèn)為-5μm為超細(xì)顆粒。超細(xì)顆粒的制備要采用特殊的磨碎技術(shù)。

磨機(jī)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(jī)、棒磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨機(jī)等。(2)按磨機(jī)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(jī)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(jī)(L/D≥3.0);管磨機(jī)沿筒體長分隔成幾個(gè)室時(shí)稱多室管磨機(jī);管磨機(jī)多用于水泥、耐火材料、煤粉的制備。立式圓筒型磨機(jī)有塔式磨、立式攪拌磨、雷蒙磨機(jī)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(jī)和用于制備超細(xì)顆粒的超細(xì)磨機(jī);超細(xì)磨機(jī)有振動(dòng)磨機(jī)、離心磨機(jī)、膠體磨機(jī)、行星磨機(jī)、攪拌磨機(jī)、W型磨機(jī)和射流磨機(jī)(又稱噴射磨機(jī))等。金屬礦選礦廠磨碎作業(yè)應(yīng)用最多的為球磨機(jī)、棒磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨或半自磨機(jī)。這四種磨機(jī)各有其特點(diǎn)，但也有其共性和相似之處，即均為臥式圓筒型;除大型磨機(jī)采用弧型電機(jī)外，其傳動(dòng)方式都近似;磨機(jī)以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，研磨介質(zhì)和被磨物料在磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)相似;影響磨機(jī)工作指標(biāo)的因素也類似。

由于被磨物料性質(zhì)的不均勻性和物料在磨機(jī)中所受沖擊、研磨力的隨機(jī)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(jìn)行顆粒分離。根據(jù)所采用的磨機(jī)類型和與分級(或篩分)設(shè)備聯(lián)合工作的特點(diǎn)，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(jìn)入下步工序處理，不返回磨機(jī)再磨;閉路磨礦的產(chǎn)品經(jīng)分級后，粗顆粒返回磨機(jī)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(jī)處理自磨機(jī)排出的難磨顆粒，自磨機(jī)產(chǎn)品其他部分進(jìn)入球磨機(jī)處理(這種流程很復(fù)雜，應(yīng)用較少)。

衡量磨礦作業(yè)質(zhì)量的指標(biāo)主要有：磨機(jī)作業(yè)率，即磨機(jī)帶負(fù)荷工作的時(shí)間占同期日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù);運(yùn)轉(zhuǎn)率，即磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間(不論是否給料)占同期日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù);磨機(jī)利用系數(shù)，指每立方米磨機(jī)有效容積每小時(shí)處理的原礦量(t/(m·h))(或按磨礦新生成的某指定粒級計(jì)的礦量計(jì));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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速率、介質(zhì)充填率、濕式磨礦時(shí)磨機(jī)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(shí)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。

磨機(jī)的模擬計(jì)算主要指根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，模擬計(jì)算工業(yè)生產(chǎn)所需磨機(jī)的型式、規(guī)格、處理量、臺(tái)數(shù)、傳動(dòng)電機(jī)功率等，有普通算法、總體平衡動(dòng)力學(xué)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(jìn)行計(jì)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(diǎn)是簡單，其缺點(diǎn)是不能計(jì)算工業(yè)磨機(jī)的產(chǎn)品粒度分布。

總體平衡動(dòng)力學(xué)算法

通過試驗(yàn)求破裂函數(shù)B、選擇函數(shù)S和物料在磨機(jī)中滯留時(shí)間分布函數(shù)RTD;閉路磨礦時(shí)還需求分級函數(shù)C。再根據(jù)磨礦總體平衡動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行工業(yè)磨機(jī)參數(shù)的計(jì)算。這種算法雖能求出工業(yè)磨機(jī)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(shí)，還需進(jìn)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(xué)研究建立。這種方法的實(shí)質(zhì)是利用實(shí)驗(yàn)室磨機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行磨礦動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，然后根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型及軟件，可以迅速算出工業(yè)磨機(jī)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(dòng)化

由于磨礦過程的復(fù)雜性、隨機(jī)性，因此生產(chǎn)的自動(dòng)控制是非常必要的。磨礦過程的自動(dòng)控制受磨礦數(shù)學(xué)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(dòng)控制后不僅可以提高磨機(jī)處理量，而且可穩(wěn)定生產(chǎn)、降低消耗、減輕工人勞動(dòng)。

磨礦機(jī)根據(jù)對物料的處理細(xì)度可具體分為：破碎機(jī)和磨粉機(jī) 。

磨礦機(jī)有若干種分類方法，其中最實(shí)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(jī)，介質(zhì)是鋼棒的為棒磨機(jī)，以被磨礦石本身為介質(zhì)的為自磨機(jī)，以礦石或礫石為介質(zhì)的為礫磨機(jī)。

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

按排礦方式可將磨礦機(jī)主要分為3種：①溢流型磨礦機(jī)：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(jī)：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(jī)：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(jī)的開口型低水平排礦方式以及干式磨礦時(shí)的風(fēng)力排礦方式。

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

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(jī)和礫磨機(jī)。

還可按磨礦生產(chǎn)方式將磨礦機(jī)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(jī)，干式磨礦機(jī)極少使用。

磨礦機(jī)磨機(jī)生產(chǎn)率

影響磨機(jī)生產(chǎn)率的因素很多，如：磨機(jī)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(shí)的分級效率，給料粒度和排料細(xì)度，以及操作條件等。因此，從理論上確定磨機(jī)的生產(chǎn)率是很困難的，一般都通過具體的試驗(yàn)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(shí)際資料來校核。所以，這里不再列舉有關(guān)教科書和設(shè)計(jì)手冊上的一些生產(chǎn)率計(jì)算方法，只在各種磨機(jī)選型實(shí)例中的磨機(jī)技術(shù)性能表中列出其生產(chǎn)率范圍 。

磨礦機(jī)磨機(jī)轉(zhuǎn)速

磨機(jī)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(jī)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(jī)磨機(jī)中介質(zhì)的充填率和裝入量

磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(jī)的充填率。通過計(jì)算，可得出不同類型磨機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的充填率。在實(shí)際工作中，濕式格子型球磨機(jī)的充填率一般為40%~50%，溢流型球磨機(jī)或棒磨機(jī)的充填率一般為35%~40%，干式格子型磨機(jī)和管磨機(jī)的充填率一般為25%~35%。已知磨機(jī)的充填率后，就可以根據(jù)磨機(jī)的有效容積和介質(zhì)的松散密度計(jì)算出介質(zhì)裝入量。在磨機(jī)選型實(shí)例中的磨機(jī)技術(shù)性能表中已列出不同磨機(jī)的介質(zhì)裝入量。在自磨機(jī)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(jī)有效容積的4%~10%。

磨礦機(jī)磨機(jī)功率

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