大型立磨机研发及其在金属矿山选矿中的应用.pdf

2 0 1 3 年增刊有色金属 选矿部分1 9 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 0 ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．z 1 ．0 4 8 大型立磨机研发及其在金属矿山选矿中的应用 张国旺，赵湘，肖骁，黄礼龙，李自强，石立，龙渊 长沙矿冶研究院有限责任公司，长沙4 1 0 0 1 2 摘 要大型立磨机 又称立式螺旋搅拌磨机或塔磨机 是一种高效率的超细磨设备，介绍了国外超细搅拌磨矿设备 的最新研究进展，并着重介绍了立磨机及其在金属矿山的应用情况及对矿山资源综合利用和节能降耗的贡献。 关键词塔磨机；立磨机；细磨；金属矿山 中图分类号T D 4 5 3 文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 S O 一0 1 9 1 0 5 在金属矿山再磨作业 细磨和超细磨 领域， 常规普通卧式球磨机能量利用率低、磨矿能耗费用 高，而搅拌磨能量利用率高。长沙矿冶研究院通过 近2 0 多年的研究，成功研制了立磨机并大型化， 广泛应用于各类矿山行业，取得了良好的经济和技 术指标。 1国外立磨机的发展 立磨机 立式螺旋搅拌磨机，也叫塔磨机 为 最早应用于金属矿山的搅拌磨机，主要用于获得 P 舯为2 0 4 0 m 的矿物再磨或者二段磨矿，处理的 矿物包括铜、铅锌、镍、金、铂族金属等有色、稀 贵金属矿物。国外，立磨机主要由美国美卓 M e t s o 矿业公司和日本爱立许 N i p p o n E i n c h 公司提供， 在矿业领域广泛应用，用于获得P 舳为1 5 ～3 0 m 的矿物再磨回路。 立磨机是一种垂直安装、带有螺旋搅拌装置的 细磨设备，其结构如图l 所示。一个固定的立式磨 矿室，其中装有一个用于搅动钢球磨矿介质的螺旋搅 拌器。最大给矿粒度为6m m ，产品粒度7 4 。2 0 肛m 。 从能量角度，当磨矿粒度为2 0 ～4 0 斗m 时，立磨机 为最适宜的磨矿设备。实际上，立磨机的适宜粒 度范围为2 0 ～6 5 “m 。国外最大的立磨机安装功率 11 2 5k W ，处理能力超过1 0 0t ／h 。 2 大型立磨机主要参数 2 ．1 立磨机结构及细磨机制 大型立磨机主要由筒体、螺旋搅拌器、传动装 置和机架等组成。螺旋搅拌器在传动装置带动下， 图1 立磨机外形及结构示意图 收稿日期2 0 1 3 1 0 2 5 作者简介张国旺 1 9 6 3 一 ，男，湖南湘乡人，博士，教授级高工，主要从事立磨机、塔式磨、搅拌磨的研究和超细磨成套技术开发 万方数据 1 9 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年增刊 搅动筒体内的磨矿介质 钢球、瓷球和砾石 磨矿 介质及物料，使其在筒体内作整体的多维循环运动 和自转运动。物料在磨矿介质重量压力螺旋回转产 生的挤压力下利用摩擦，少量的冲击挤压和剪切被 有效地粉磨。矿浆由磨机的下部给人，合格的产品 从磨机的顶部溢出，较粗的颗粒则留在磨机内继续 被研磨。 排球口 图2 立磨机结构示意图 立磨机的这种立式结构能够提高研磨能效。在 立磨机中，螺旋搅拌器慢速转动，速度不会使介质 流态化也不会发生重力沉降。螺旋搅拌器推动介质 上升至磨机中心，然后倾泄在螺旋边缘使磨机周边 产生个向下的流场。整个筒体内的研磨行为近似于 球磨机中最有效的研磨区域“肾形区”的摩擦研磨。 立磨机的立式结构也有利于颗粒的内部微分 级，减少过磨，因此，提高了效率。当矿粒进入筒 体上部，介质层的向下运动受循环流产生的上升速 率影响，上升速率可以“洗去”细颗粒。从下部给 料时，细颗粒在上升流中上升速率快，可不经研磨 或少许研磨就排出磨机。 立式搅拌磨能效高的第二个原因是使用较小的 介质球。球磨机主要依靠碰撞破碎，因此需要一些 大尺寸介质球以产生足够动能。立磨机主要施力方 式为摩擦研磨，不需要大尺寸球。因此，磨机可以 加入相对较小的介质，使其研磨面积比相同负荷的 球磨机提高3 倍。 2 ．2 主要技术参数 长沙矿冶研究院开发的立磨机主要技术参数见 表1 。 表1J M 立式螺旋搅拌磨机主要技术参数 处理量／ t d 。1 J M 一2 6 0 J M 一5 0 0 J M 一6 0 0 J M 一7 0 0 J M 一8 0 0 J M 一1 0 0 0 J M 一1 2 0 0 j M 一1 5 0 0 J M 一1 8 0 0 J M 一2 2 0 0 J M 一2 6 0 0 J M 一3 2 0 0 3 - 5 1 0 ～2 0 2 0 ～3 0 3 0 5 0 5 0 ～7 0 8 0 - 1 2 0 1 5 0 ～2 5 0 2 5 0 ～3 5 0 柏O 一6 0 0 6 0 0 ～8 0 0 9 0 0 ～1 2 0 0 1 4 0 0 ～1 8 0 0 3 立磨机的应用实践 近2 0 多年来，长沙矿冶研究院针对国内矿业 发展的不断需求，进行了大量的试验及立磨机结 构、材质的创新研究，设计制造了各种材质、各种 型号的立磨机，并已在钼矿、铅锌矿、铜矿、金 矿、铁矿等金属矿山再磨或二段磨矿以及有色金属 矿尾矿综合利用领域应用4 0 0 多台套。 3 ．1 在铁矿再磨中的应用 长沙矿冶研究院研制的立磨机已在内蒙古、云 南、江西和湖南等地铁矿应用3 0 多台。给料粒 度一7 5p m5 0 ％～7 0 ％，磨矿粒度一3 8 斗m 可达甚至 超过9 5 ％，铁精矿品位达到6 5 ％以上，提高了铁 精矿品位，经济效益显著。 内蒙古包头白云博宇选铁厂处理该地区具有的 丰富铁矿石稀土资源，但因后来矿床性质发生变 化，铁矿石嵌布粒度极细，使用原来生产流程达不 到良好的品位和回收率。2 0 1 2 年该厂对铁精选系 统进行了改造。将传统的溢流型再磨球磨机改为2 台J M l 5 0 0 型立式螺旋搅拌磨矿机，立磨机与水力 旋流器闭路作业，矿浆经研磨分级后细度达到一3 8 I x m ／ 9 5 ％，然后送弱磁选精选。经改造后各项生 产指标如表2 所示。 表2包头白云博字铁选厂技术指标对比／％ 5 1 O 0 O O O|耋㈣㈣㈣加加如如啪啪娜|蕃“n；量毖如稻竹曼i瑚娜伽舢 万方数据 2 0 1 3 年增刊张国旺等大型立磨机研发及其在金属矿山选矿中的应用 1 9 3 在江西万国矿业选矿厂，2 0 1 2 年对浮选尾矿 进行回收铁处理，综合利用尾矿资源。用长筒型磨 球磨机改为2 台J M l 2 0 0 型立磨机进行再磨处理， 立磨机与水力旋流器闭路作业，矿浆经研磨分级后 细度达到一7 5 “m9 9 5 ，然后送弱磁选精选。经改 造后精矿品位从6 2 ．5 4 ％提高到6 4 ．2 7 ％，回收率从 7 9 ．7 9 ％提高到8 4 ．1 9 ％。 湖南柿竹园有色金属公司有色矿尾矿收铁系统 使用了3 台J M l 2 0 0 型立磨机进行粗精矿再磨，已 经稳定运行了6 年，取得了良好的经济技术指标， 图3 和图4 分别为立磨机在柿竹园选铁系统应用现 场照片及选铁系统工艺流程。 矿，地处云南省迪庆德钦县东北部羊拉乡，金沙江 西岸，海拔32 4 1m ，矿区周围雪山林立，最高海 拔55 3 4m 察里雪山 。30 0 0d d 选矿厂处理矿 石以里农矿段井下开采硫化矿为主，总铜为 1 ．1 8 ％，其中硫化铜为1 ．0 1 ％。J M l 8 0 0 型立磨机 2 5 0k W 主要用在粗精矿再磨，使用立磨机前， 铜精矿品位为2 0 0 8 年1 3 ．8 6 ％，2 0 0 9 年1 5 ．2 0 ％， 回收率为2 0 0 8 年5 2 ．8 7 ％，2 0 0 9 年7 2 ．9 5 ％，使用 立磨机后，铜精矿品位为1 7 ％～2 0 ％，回收率达到 7 8 ％～8 0 ％。图6 为立磨机应用现场。 图5 大型立磨机在云南铜业羊拉铜矿应用 图4 柿竹园多金属选厂铁矿选矿流程 由此可以看出，立磨机处理微细粒铁矿可以取 得良好的技术指标，并能提高经济效益。 3 ．2 在铜矿再磨中的应用 云南铜业羊拉铜矿为微细粒嵌布、复杂难选铜 球磨机改为立磨机。立磨机与水力旋流器闭路作 业，旋流器溢流一7 5 斗m 达9 5 ％，送浮选柱精选。 钼精矿品位从4 6 ．1 2 ％提高到4 9 ．8 8 ％，最高达到 5 4 ．4 4 ％，选矿回收率由7 9 ．7 9 ％提高到8 4 ．1 9 ％。 采用立磨技术对钼矿实施细磨，提高了钼矿物 的单体解离度，既可提高钼精矿的品位，同时也能 提高其回收率。由于立式螺旋搅拌细磨技术的上述 突出优点，目前已在1 0 0 多家钼选厂推广应用。 立式螺旋搅拌磨矿机现已成为钼选厂粗精矿、中矿 和精矿再磨擦洗的关键装备和技术。 3 ．4 在铝土矿再磨中的应用 山西孝义铝业公司2 台高效大型立磨机已经 正式运行，处理量达到5 0 0 ～6 0 0d d ，产品粒度一3 8 m 9 0 ％，各项指标达到要求。图7 为现场照片。 在铝土矿实现选择性细磨，立式螺旋搅拌磨技 术将会越来越重视。 3 ．5 在铅锌矿再磨中的应用 都龙矿石金属矿物共生关系密切、嵌布粒度 细，要求的铜、锌粗精矿再磨粒度细 一3 8 斗m 粒 级含量分别为8 5 ％、7 8 ％ ，常规磨机难以实现有 万方数据 1 9 4 有色金属f 选矿部分 2 0 1 3 年增刊 图6 在洛钼集团万吨选矿厂应用4 台大型立磨机 图7 大型立磨机在山西孝义铝业选厂的应用 效细磨，实施粗精矿再磨工艺必须寻找高效细磨设 备。根据北京矿冶研究总院铜、锌粗精矿再磨工艺 试验研究成果，选用长沙矿冶研究院生产的立式螺 旋搅拌磨机开展铜锌粗精矿再磨工业试验，达到预 期效果，并于2 0 1 0 年在大坪、铜街、兴发车间推 广应用，先后购置5 台J M 系列立式螺旋搅拌磨机 用于铜、锌粗精矿再磨，图8 为大坪选矿车间铜、 锌粗精矿再磨现场照片。两年来，铜精矿品位比改 造前提高了3 ．1 4 个百分点，铜回收率比改造前提 高了1 2 ．5 2 个百分点；在原矿锌品位明显下降的情 况下，锌精矿品位比改造前提高了0 ．6 2 个百分点， 锌回收率比改造前提高1 3 ．2 9 个百分点。实施铜、 锌粗精矿再磨工艺以来，充分体现了立式螺旋搅拌 磨机的高效细磨优势，为提高铜、锌选矿技术指标 发挥了重要作用。图9 是凡口铅锌矿选厂大型立磨 机 3 1 5k W 再磨现场应用情况。 图8 大坪选矿车间铜、锌粗精矿再磨现场应用 图9 凡口铅锌矿选厂大型立磨机 3 1 5k W 再磨 现场应用 4 结论 1 具有大处理量能力的高效立式螺旋搅拌磨 矿设备在选矿厂二段磨矿作业、粗精矿再磨或尾矿 综合利用中应用，将减少二段磨矿所需的磨机数 量，与球磨机相比，大型高效立式螺旋搅拌磨矿设 备可以节约3 0 ％～6 0 ％能源，并降低所需维护和运 下转第2 0 5 页 万方数据 2 0 1 3 年增刊孟玮等G F 1 0 型浮选机在武山铜矿工业应用研究 2 0 5 取样化验结果见表3 。取样计算铜回收率结果 见表4 。 从表3 、4 可以看出，1 系列铜粗扫选浮选机 改造为G F 一1 0 型浮选机后，取样化验及流程计算结 果表明1 系列浮选效果与2 系列相比有较为明显 的提高，粗选作业回收率提高1 ．1 7 ％，扫选作业回 收率提高1 9 ．2 3 ％，整个流程铜回收率提高4 ．2 0 ％。 2 ．6 生产指标 G F 一1 0 浮选机投入使用以来，统计指标为原 矿铜品位0 ．7 3 6 ％，铜精矿品位2 3 ．4 5 ％，铜回收率 8 6 ．6 0 ％，铜精矿品位和回收率比计划提高了0 ．4 5 ％ 和0 ．1 0 ％，优于预期目标。 3 结论 G F 一1 0 型浮选机吸气量大，气泡分散均匀，叶 轮搅拌力适中，矿浆悬浮效果好，泡沫层稳定，没 有翻花、沉槽现象。 G F 一1 0 型浮选机投入使用后的生产统计指标表 明，在原矿铜品位0 ．7 3 6 ％条件下，铜精矿品位为 2 3 ．4 5 ％，铜回收率达8 6 ．6 0 ％，铜精矿品位和回收 率比计划提高了0 ．4 5 ％和0 ．1 0 ％，优于预期目标， 表4取样计算铜回收率结果 ，％ 为2 系列浮选机改造奠定了良好基础。 参考文献 [ 1 ] 王莉萌．浅析武山铜矿选厂尾矿的综合回收[ J ] - 有色冶 金设计与研究，1 9 9 7 增刊 3 8 - 4 0 ，5 2 ． [ 2 ] 卢世杰，沈政昌，宋晓明．G F 型机械搅拌式浮选机研究 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 0 3 2 4 2 8 ． [ 3 ] 北京矿冶研究总院．G F 一1 0 型浮选机在武山铜矿工业应 用研究[ R ] ．2 0 1 2 ． [ 4 ] 高瑞．K Y F 一5 0 浮选机在6 0 0 0t ／d 选矿厂应用的试验研 究[ D ] ．昆明昆明理工大学，2 0 0 6 ． [ 5 ] 北京矿冶研究总院．国投罗钾K Y F 一5 0 m 3 浮选机工业试 验研究[ R ] ．2 0 0 7 ． [ 6 ] 余悦，董干国，杨丽君．C G F 一2 型宽粒级机械搅拌式浮 选机工业试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 4 6 9 7 3 ． [ 7 ] 罗慧．使用统一型号浮选设备对提高浮选指标的作用 [ J ] ．黄金科学技术，2 0 0 7 4 2 3 2 7 ． 、 ／仝 ／孓 ／个 ／孓 ／仝 ／佘 ／佘 ／仝 ／昏 ／兮 ／仝 ／7 ≈ ／仝 ／；＼ ‘、 石、 ／乱 厶＼ ／；、 ‘卜 ／；、 ／乱 ／乱 ／乱 ／，八 ／八 ／，乱 ／乱 ／八 ／乱 ／乱 ／；＼ 饿／} 上接第1 9 4 页 行成本，将可以为矿山企业带来巨大的资源和费用 节约； 2 细磨技术和装备，国外公司设备价格昂贵， 是国产设备价格的3 ～6 倍。立磨机的研制成功为 难处理金属矿物实现充分解离提供了技术保证，推 动了细粒级难选金属矿技术的进步，在难处理铁 矿、钼矿、铜、铜钼、铅锌、黄金矿等选矿领域中 应用前景广阔，随着矿石的贫细化，大型立磨机将 会在金属矿山细磨作业中得到越来越广泛的应用。 参考文献 [ 1 ] S t i e fDE ．T o w e rm i l la n di t sa p p l i c a t i o nt of i n eg r i n d i n g [ J ] IM i n e r a l sa n dM e t a l l u r g i c a lP r o c e s s i n g ，t 9 8 7 4 4 5 5 0 ． [ 2 ] M a r m o rF ．E n e r g y - s a v i n gf i n e - g r i n d i n gu s i n gt h eS a l a A g i t a t e d - M i l lS A M [ J j ．A u t b e m i t u n g s T e c h n i k ，1 9 9 3 ， 3 4 1 0 5 0 6 5 1 1 ． [ 3 ] 余永富．我国铁矿山发展动向、铁矿选矿技术发展现状 及存在的问题[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 6 ，2 6 1 1 7 ． [ 4 ] 张国旺．超细粉碎设备及其应用[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 5 ． [ 5 ] Z h a n gGW ，Z h a ox ，L iZQ ，e ta 1 ．R e s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n o f V e r t i c a l S c r e w S t i r r e dM i l l ．X X V I n t e r n a t i o n a lM i n e r a lP r o c e s s i n gC o n g r e s s [ CJ ．B r i s b a n e ， A u s t r a l i a ．2 0 1 0 1 4 3 7 1 4 4 3 ． [ 6 ] 张国旺，黄圣生．超细搅拌磨机的流场模拟和应用[ J ] ． 矿山机械，2 0 0 8 ，3 6 2 1 7 8 8 4 ． [ 7 ] 张国旺，肖骁，肖守孝，等．搅拌磨在难处理金属矿细磨 中的应用[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 1 2 8 6 8 9 ． [ 8 ] 肖骁，张国旺．微细粒矿物的选择性解离强化分选技术 [ J ] ．中国矿业，2 0 1 0 ，1 9 1 2 6 2 6 4 ． [ 9 ] J a n k o v i cA ．V a r i a b l e sa f f e c t i n gt h ef i n eg r i n d i n go f m i n e r a l s u s i n gs t i r r e d m i l l sl J 』．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 2 0 0 3 1 6 3 3 7 3 4 5 ． [ 1 0 ] 陈雯．贫细杂难选铁矿石选矿技术进展[ J ] ．金属矿 山，2 0 1 0 5 5 5 5 9 ． 万方数据