单棒磨矿机的研制及性能.pdf

彦咖， 乎 棒， 划， 一旁 ； 一， ， 单棒磨矿机的研制及性能7 三 查 塞 三 阁 多 筵 提要 为了降低磨矿能耗，以 辊碾机和棒磨机为基础 研制一种新型磨矿机一单棒磨矿机．通过各 种试暄，研究了这种磨矿机的性能．试料为五种粒度的石英．试验发现．这种瘩矿机的给矿粒度大 于 普通球磨机的给矿粒窿 ． 其产品粒度均匀．这种磨矿机的磨矿机理是 靠棒荷 载进行压囊高矿． 结构与 单} 皋 磨机相蟊 【 的磨机也可用作细磨机． 一 、前言 从降低磨矿过程能耗观点出发，考虑了 一 种新型磨矿 机一 单棒磨 矿机 ，它是 以辊碾 机 和磨 棒机为基础 ，用一根粗磨棒 代替钢 球 作为磨矿介质的。这种单棒磨矿机依靠磨棒 的压 缩力 以及磨矿机 简体与磨棒 间的剪切力 进行磨 碎 。磨 棒与简体呈线接触 ，用较 大的 动力可 以磨碎较粗的给矿，磨矿产品粒度均 匀，所以这种磨机比辊碾机和普通棒磨机优 越 。 通过对试 制的单棒磨 矿机进行各 种磨 矿 试验 ，掌握 其磨矿特 性和性能 ，为设计性能 更好 的磨机 提供基础资料 。 二、试验装置和方法 1 ． 试验 装置 试制的单棒磨矿机简图如图1 所示。 磨机 与 电动机之 间由联轴 器连 接 ，由变频器调节 图l单棒磨 矿机简图 1 一变额器 2 一电动机 ；3 一联轴器i 4 一回转轴 5 一磨机本涔．8 一防辑器； 一磨棒 有 色矿 山一 1 9 9 2 。 2 磨机转速。磨机的另一端用防振器支撑，以 防磨矿冲击 I 超磨机振动。防振 器 支 在 三 处 ，相距 1 2 O 。 ，在 径向可 自由调节 。磨矿机 本体如 图 2 所 示 。 圈 2廖 矿机本体 磨 矿机本体 由不 锈钢 制 造 ，内 径1 2 9 ． 8 mi l l ，长2 7 5 mm，容积 约 为3 ． 8 1 d in。 。磨 矿 介质是直径9 0 ram，长2 7 5 mm，质 量1 3 ． 7 k g 的炭素钢棒 。磨机一 端除 了有 不锈 钢盖 外， 还有可 以观察 内部 的丙烯盖 。 2 ． 试料 采用南印度产的石英作 试 料，密 度 为 2 ． 6 2 x 1 0 。 k g ／le t 。 ，罗禧格罗夫可磨指 数 为 4 1 。首先用羲式破碎机将试料破碎 ，用泰勒 标准筛和罗太普振动 筛 分 级 ，分 成2 5 ． 4 ～ 1 9． 1 m血 ， 1 9． 1 ～ 1 2． 7 mm ，1 2． 7 ～ 9 ． 5 2 ram， 9 ． 5 2 ～6 ． 7 3 mm 及 6 ． 7 3 ～4 ． 7 6 mm 五 个 粒 级 。 3 ． 试 验方法 试验全部是干式，分批进行，磨矿过程 中，跟踪分析磨矿产品的粒度分布和比表面 积的变化 。首先把 磨棒插入磨机 内，再把一 一 3 7 维普资讯 定量的试料充填入雇机，确定所要求的磨机 圆转速虚，设定变频器的频率，开盘 } 『 运转。 运转一定时间后，从磨机内取出磨棒和磨碎 产品，经过筛分，测定粒度分布的变化。再 把磨棒和产品装入磨机，重复上述操作。直 至磨碎到产出 一2 0 0 目 一7 4 m细粒，产 品经筛分后，用恒压通风式比表面积计和光 透过法 测定比表面积和粒 度分布。 三、试验结果和讨论 1 ． ■矿机 回转 逮度 试制的单棒磨矿机与辊碾机和棒磨机一 样，试料被咬入磨棒与磨机筒壁的线接触部 位而受到磨碎，如果磨机 回转速度不适当， 有可能不发生磨碎作用 。为了掌握单棒磨矿 机内的磨碎状态与磨机回转速度的关系，进 行了内 眼观测 。图 3表示磨机 内试料 运动状 态的典型模型。 A 功 低回转速度下观 察 到的状态，试料集 中在磨棒的一侧，只有 回 转运动，几乎不进行磨碎 。 B 是临界回 转速度情况，试料靠离心力而附 着 在 筒 壁 上 。认为 ，磨棒运转 时，磨机 的回转速度需 要保持超过临界速度 。一般地，临界回转速 度Ne r ／rai n 由下式计算 l ③ ‘ ，．眭童目冀 f B ，牯界回转琏虞 ● 里 周转逮度与机内矿粒运动状态的关系 N c 4 2 ． 3 ／ 式 中B 磨 机 内径，m 然而，通过观察发现，按上式求 出 的N c回 转，磨机内的试料并不完全同速运动。正如 Hu k k i 指出，上式是在磨机内壁与试料间不 产生滑动的杂件下求出的。磨擦系数 小 于1 时，临界回转速度应 大于按 上式 求出的值 。 试验 中，进一步 增六磨 机 回 转 建 度 ，达 到 一 3 8 1 7 5 r ／m J n 时，试料可处于与磨机内壁一 起 回转的状态。在以后试验中，都把回转速度 定为1 7 5 r ／rai n 。 2 ． 量 大给矿粒度 确 定可能 磨碎 的最大给矿 粒度 ，可 以确 定这种磨矿机相当于哪种磨矿机，以及确定 这种磨矿机能运转的操作条件。试验采用的 回转速度为1 7 5 r ／rai n ，试料 充 填 量 定 为 5 0 0 g ，改 变给矿粒度进 行试 验 ，观 察其磨 碎 状 况。其结 果表 明 ，2 5 ． 4 ～ 1 9 ． 1 mm 的给矿 粒度 比磨机筒壁与磨棒之间的问隙大得多， 咬住了给矿，磨棒被固定，几乎不能磨碎。 这种现象并不取决于试料 充填量的多少，只 与给矿粒度有关。因此 ，把本试制磨机可能 磨碎的最大给矿粒度定 为 1 9 ． 1 mm。这一最 大给矿粒度是由单一磨棒的结构决定的，对 于本试制磨机所定的晟大给矿粒度近似等于 磨矿机 半径与窿棒半径 之差 。这个最大给矿 粒度为细磨球磨机 的给矿粒 的 2～ 5倍 。 3 ． 单棒■矿机 的磨矿 机理 图 4， 5和 6表示不 同给 矿粒度X r m m 时，磨矿 时间t s 与磨矿产 品中 小 于 某一粒度Xc ram 所 占质量比例Q的 关 系 图 。图 4表示 的是 试料充填量 为5 0 o g ，磨执 给料中小于某一粒度的部分占给料量的1 ／8 2 s 图4磨矿 产 品累计筛下质量 比刨与 磨矿 时间的关 系 有 色矿山一 ] 9 9 2 ． 2 维普资讯 时，把此粒度定为衡量磨矿产品 的 目 标 粒 燕，图 5 表示的是1 ／6 啪 给料筛下粒 度 为 辞标粒度，图 6 是试料充填置为3 0 0 g 。无论 嘟种情况，都显示出产 品的筛下质量比例随 培料粒度的增大而增加，给料粒度为最大可 健的磨碎粒度 1 9 ． 1 ～1 2 ． 7 tar a 时，磨 碎 效果最好 。 圈5磨矿 产 品累计 婶下质量 比翻与 磨 矿 时间的关系 比目标粒度小象计质量比例Q 与p和薜 的乘积成正比，其中P 为作用在单位质量 试 料 上的压 力 N／ ，Nx 为试 料 承 受压 缩力的次数，其关系式如下 Q。 。 PN v 1 用磨棒质量W ， k g 和试料充 填量wf k g 表 示P，用磨机 回转速度 N r ／rai n 表 示 NM ， 1 式 则变换为 2 式 Q。 。 w g ／Wf Nt ／S 0 2 式 中g 为重 力加速度 m／s 。 图7 和图8 表示充填量wt 不 同 时，磨 碎 产 品中小 于 目标粒度 的累计 质 量 比 蜘 Q与 圈7 Q与 wr s ／ wt N t ／ S 0 的关系 圈6磨矿产 昌累计筛下质 量 比例与 d 磨矿 时间 的关 系 对于本试制磨矿祝 的磨矿 机理进行 r反 复考察。在 棒磨矿机 内，假设给料 粒度 较 大 ，认为麝棒荷载 主要进行 缩粉碎 。试验 中，假设磨矿机每旋 转一 圄 ，磨棒 荷载就对 试料作用一 次，这样 鹰矿产 品的筛下部分 有 色矿 山一 1 9 9 2 。 2 圈8 Q与 wf g ／ wo N t ／ e o 的关 系 一 39 维普资讯 2 武右方的关系。从图可以看出，无论 都神情 况，都与试料充填量无关，可以认为 是斜率为1 的直线关系。很 显 然，式 2 是成立的。对于其它粒度 的给料和磨碎 目标 粒度 ，式 2同样成 立 因此 ， 以认 为本 试翻机的磨矿机理主要是以磨棒的荷载进行 压缩磨矿 。 4 ． 单■磨矿机的细磨特性 圈 9表示磨机内充填量 不同 时，磨矿 时 间t 与磨矿产 品比表 面 积 s m ／k g 的关 系。给料粒度 为本试制机的最大给料粒度一 1 9 ． 】 ～1 2 ． 7 ram，磨机 转速为1 7 5 r Jmi 。从 圈可知 ，对 于各 种充填量，都存在最大 比表 面积值 ，再继续进行磨矿，比表面积不再增 加，也就 是说发生逆 磨矿现 象 ，认 为这是 由 于t本试翻机的磨矿场在进行磨矿的同时， 产 生 粉体 层，粉体 层的缓冲作用致使磨矿 困 难 。在 这种情况下，磨棒的压缩荷载反复作 用 ，粉体层 发生密实化 ，从而 比表面积 又减 小 。事 实上，一 旦 比表 面积 接近最大值 ，在 磨机筒内壁和磨棒上观察到了有细粉体层附 着。另外，比表面积的最大值 因试料充填量 不 同而不同I充填量 为3 0 0 g 时，极限 比表面 积比其它二种情况大，可见 ，试料充填量存 在一个最佳值。试料充填量少时，加在每单 位质量试料上的磨棒荷事 c 较大，磨矿时，过 早发生粉体层密实化。反之，充填量大时， 磨机内的粉体层变厚，磨棒的压缩力主要消 耗在粉体层的变形上，磨矿能力下降。 图9比亵置积 与时间的关 系 一 4 0 一 图1 o 表示试料充填量为3 0 0 g 时，粒度分 布与时间的关系。纵轴为筛下累 计 质 量 比 例， 横轴为粒度 ， 给料粒度为1 9 ． 1 ～1 2 ． 7 ram。 从图看出，粒度分布曲线随着磨矿时间的延 长而 向细粒侧移动 ，而且 粒度 越细 ，分布 的 范围 越窄。也就是说 ，在 本试 制机 内进行 的 磨矿是从大 颗粒中选择性的典型 体积磨矿 ， 预计磨 矿产 品 的粒度 比较均 匀。图 1 1 表示 频 率分 布，对图1 O 的粒度分 布进 行 仿样 函数插 补 ， 计算出每2 m的频 率，图内只示 出1 ～5 0 的频率，在2 4 h 的磨矿过程内，只看 到二 个峰 值 ，即2 0 ～3 0 m和小 于1 0 z m。按He y - wo o d 的观点 ， 磨矿产 品的频率分布中有两个 峰值 ，一 个是 由给矿种类决 定 的细粒 区的峰 值 ，另一 个是 根据磨况情 况，可以变为小粒 度 的峰值 。以后若 继续磨矿 ， 2 0 3 0 p ． m的颗 粒将减少 ， 一1 0 p , m的颗粒 将增多。改变试料 E 品 、 若 叮 m 图1 O 粒鹿分布与 时问的关 系 图1 1 磨 矿产品 的频率分 布与 时间的关 系 r 转 第 4 贝 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 维普资讯 ．采用废水调苕灰和却分赶洼自涟，增 加沉淀■棱 株洲冶炼厂在处理含锌冶炼废水时采用 了石灰中和法“”，使用了以上技术措 施， 大大地增加了沉渣的生成速度和粒径，提高 了沉渣回收率，改 善了过滤性能。将此措施 应用到含铜酸性废水的处理中，相信可起到 异 曲同工之效 六、结语 1 ． 矿山含铜酸性废水中的铜具有回收价 值，并可结合治理废水 污染和回水利用，具 有较好的综台利用效益。 2 ． 需进行洗矿作业的铜选厂，其洗矿水 溢流中的含铜 也有 回收价值。若 利用 采场酸 性废水洗矿，即利用了废水，又可提高洗矿 水中的钢含量，增加回收价值和效果。 3 ． 铁屑置换法投资少，易于土法上马， 可在 中小 铜矿 山应用 。采用改进的铁屑换槽 可望提高置换效果。 4 ． 目前从 酸性废水 中 回收铜并综 台治理 废水的较好实用方法，是阶段石灰沉淀法和 上接 第4 O 页 充填量避行试验，得到几乎同样的趋势。图 中没有表示出5 O 以上 的情况 ， 不认为有 明 显 的峰值 。认 为以上所 述的试制磨机完全具 备细磨的性能。 正如具有 本试 制磨机相 似结 构的磨机， 如辊碾机 ，为 防止凝集发生 ，添加的助磨剂 或安装船从简壁上剥落试料的装置，或安装 空气分级机等，可以提高磨矿效率，甚至有 可能进行有效的细磨。 四、结语 从降低磨矿能耗的观点出发，在辊碾机 一 5 4 一 阶段中和硫化沉淀法。其中前者的投资 和运转费用较低。该两种方法均采用石灰细 磨 触乳添加，以精确调节各 阶 段p i t 值，增 加钢收 率。 5 ． 采用废水调石灰，以及各个阶段的沉 淀 渣部分 回流 ，可再供 沉淀 晶体 生长所需的 大量新 晶核 ，从而 提高沉淀和过滤的效果。 参考文献 1 熊报盈辱 t‘ 江西锕业工程 ．1 9 9 0 ． 4 ．p 3 8 ～4 2 2 事韵生 t‘ 永铜科技 ．1 9 B 5 ． 1 ，p 3 7 薛玉兰 t‘ 第四属选矿年评报告会支集 ．p 4 2 9 4 倪朝东 t‘ 江西锕业工程 ，1 9 8 8 ． 1 ．P 2 5 C 5 唐锦涛t ‘ 潮南有色盒属 ．1 9 8 9 ． 5 ．P e 6 朱树薹 芒 -‘ 有色盒】 臣 遗矿部分 ，1 9 8 9 ． 6 p ， 4 3 T 郜蓬花硕士学位论文，中南工业戈学．1 9 8 8 B 孙宗寿 t‘ 有色童属 选矿部分． 1 9 8 5 ． 2 ． p 3 6 [ 9 郭永戈等 ‘有色盘甚 选矿部分 ，1 9 8 8 ．4 P1 8 1 O G． M． 里特瑟 。‘ 溶 苹取原理和在冶金工艺 中 的应甩 p 3 O 2 ．厚子能出版社．1 9 8 5 1 1 李戈慧 。‘i 萌 南有色盍属 1．1 9 8 7 ． 1 ．p 5 2 责任编辑王家骧 和棒磨机基础上试制了单棒磨矿机，进行了 各种磨矿试验，研究了它的磨矿性能。通过 试验 得知 ，本试 制磨矿机 的最大 给矿粒度为 1 9 ． 1 ra m，其磨矿机理是靠磨棒荷载进 行 的 压缩磨矿 ，可 以获 得细粒级产 品。因而，认 为具有与本机 构造相 似的磨机完 全有 可能 作 为 细磨机 。 周 以瑛译 白 资 源 素材 学会 志 日 1 9 9 1 ，No l ， PP3 7 4 0 王家骧校 责任 编辑王家骧 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 维普资讯