KLM型立式螺旋搅拌磨机在铜镍矿中的应用.pdf

7 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 6 ．0 4 ．0 1 7 K L M 型立式螺旋搅拌磨机在铜镍矿中的应用 周宏喜1 ，刘延臣2 ，卢世杰1 ，何建成1 ，袁树礼1 1 ．北矿机电科技有限责任公司，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．通化吉恩镍业有限公司，吉林通化1 3 4 1 9 9 摘要介绍了立式螺旋搅拌磨机的基本结构和工作原理，重点描述了K L M 型立式螺旋搅拌磨机用于通化吉恩镍业选 矿厂铜镍矿再磨作业中的应用概况。铜镍分离的给矿粒度由原来的一3 8 斗m 占6 5 ．2 5 ％ 一7 4p 皿占9 0 ％ 提高到9 1 ．3 3 ％， 矿石单体解离度进一步提高，为铜镍高效分离提供了良好的浮选环境。在原矿中铜品位仅提高0 ．0 0 1 ％的条件下，铜精矿产 品中铜品位提高1 ．6 8 3 ％，铜理论回收率提高1 ．0 8 ％。而铜精矿产品中镍品位降低0 ．5 8 3 ％，降幅高达2 7 ．8 7 ％，较好地实现了 铜镍分离的目的；而在原矿中镍品位减d , 0 ．0 2 ％的情况下，镍精矿产品中镍品位降低0 ．1 2 2 ％，镍理论回收率提高0 ．1 4 ％。立 式螺旋搅拌磨机是一种适合于有色金属矿细磨与再磨，且性能优越的磨矿设备。 关键词立式螺旋搅拌磨机；铜镍矿；细磨；单体解离 中图分类号T D 4 5 3 ．9文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 4 - 0 0 7 2 - 0 4 A p p l i c a t i o no fK L M V e r t i c a lS c r e wS t i r r e dM i l li nC o p p e r - n i c k e lM i n e Z H O U H o n g x i 。，L I UY a n c h e n 2 ，L US h q 。，H EJ i a n c h e n g 。，Y U A NS h u l i 。 J ．B G R I M MM a c h i n e r ya n dA u t o m a t i o nT e c h n o l o g yC o ．，L i d ．，B e 彬n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ； 2 ．T o n g h u aJ i e nN i c k e ZC o ．，L t d ．，T o n g h u aJ i l i n1 3 4 1 9 9 ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e ri n t r o d u c et h eb a s i cs t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l eo fv e r t i c a ls c r e ws t i r r e dm i l la n dt h e p e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c so fK L Ms e l 3 e se q u i p m e n t ，t h ea p p l i c a t i o no f K L M 一16 0v e r t i c a ls t i r r e dm i l li nc o p p e r n i c k e lm i n ei sb ed e s c r i b e de m p h a t i c a l l y ．T h er a t i o o fp r o d u c t sl e s st h a n3 8I - L mc a nr e a c hu pt o9 0 ％．w h i l et h e r a t i oo fr a wl e s st h a n7 4 mi S9 0 ％．T h em o n o m e rd i s s o c i a t i o nd e g r e eo fo r e sw a si m p r o v e d b yi n c r e a s i n gt h e f i n e n e s so fc o p p e r - n i c k e lo r e ，w h i c hp r o v i d e sag o o de n v i r o n m e n tf o rh i g he f f i c i e n ts e p a r a t i o no fc o p p e ra n dn i c k e l f l o t a t i o n ．T h ec o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d eo fC ui n c r e a s e d1 ．6 8 3 ％w h e nr a wo r eg r a d eo fC ui n c r e a s e d0 ．0 0 1 ％，w i t h t h e o r e t i c a lr e c o v e r yi n c r e a s e d1 ．0 8 ％，w h i l et h ec o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d eo fN id e c r e a s e d2 7 ．8 7 ％t o0 ．5 8 3 ％， w h i c hs h o w st h a tr e g r i n d i n gp r o c e s sr e a l i z e dC ua n dN im o n o m e rd i s s o c i a t i o np e r f e c t l y ．T h en i c k e lc o n c e n t r a t eg r a d e o fN id e c r e a s e ds l i g h t l yw h e nr a wo r eg r a d eo fN id e c r e a s e d0 ．1 2 2 ％．b u tt h et h e o r e t i c a lr e c o v e r yi n c r e a s e d0 ．1 4 ％． I n d u s t r i a la p p l i c a t i o n ss u g g e s tt h a tv e r t i c a ls t i r r e dm i l li sn o to n l ys i m p l ei ns t r u c t u r e ，e a s yt oo p e r a t ea n dm a i n t a i n ， b u ta l s or e l i a b l e ，S Oi t ’Sv e r ys u i t a b l ef o rf i n eg r i n d i n go ff e r r o u sm e t a l s ，n o n - f e r r o u sm e t a la n dn o n m e t a l l i co r e s ． K e y w o r d s v e r t i c a ls c r e ws t i r r e dm i l l ；c o p p e r - n i c k e lo r e ；f i n eg r i n d i n g ；m o n o m e rd i s s o c i a t i o n 目前地球上已探明的镍矿床有三种，即铜镍硫 化矿、红土矿和风化壳硅酸镍矿床。其中，镍总储量 的3 ／4 为红土矿和硅酸镍矿床，而在硫化矿石中提 取的镍约占总产量的2 ／3 。我国至少8 0 ％的镍来自 于铜镍硫化矿床，但硫化矿物嵌布粒度细且分布不 均匀，各矿物问共生关系密切且极为复杂，唯有提高 矿物的磨矿细度方可实现有用矿物充分单体解 离‘1 引。 随着国内经济的快速发展，对铜、镍产品需求量 与1 3 俱增，而“贫、细、杂”现状1 3 趋严重，急需高效细 磨设备以提高微细粒级矿物的单体解离度。具有百 年历史的卧式球磨机在一段磨矿中具有很强的优越 性，但在细磨过程中能耗高、占地面积大、易过磨等 问题1 3 益突出‘3 刮。立式螺旋搅拌磨机 下文中简称 立磨机 在国内最初主要应用于非金属矿的细磨，近 些年来广泛应用于金属矿的细磨与再磨，磨矿效果 理想。 立磨机工作原理及结构 立磨机工作原理磨机工作时，主电机驱动螺旋 轴低速运转并促使介质与矿物颗粒间产生有序的循 环运动。在螺旋叶片上表面，磨矿介质既沿着螺旋 收稿日期2 0 1 5 - 0 6 - 2 6修回日期2 0 1 6 - 0 5 1 0 侄者简介周宏喜 1 9 8 5 一 ，男，河南光山人，硕士，工程师，从事选矿设备研究设计及技术推广。 万方数据 2 0 1 6 年第4 期周宏喜等K I M 型立式螺旋搅拌磨机在铜镍矿中的应用塑 面向上运动同时又做径向的离心运动；在简体内壁 与螺旋叶片的间隙内磨矿介质则做螺旋式下降运 动。矿物颗粒和磨矿介质因受力不均匀而产生速度 差造成一部分矿物颗粒被强力挤压、冲击和剪切，另 一部分矿物颗粒间相互研磨，从而实现矿物颗粒的 高效粉磨∞。1 。 少彳_ j l 水t T l口 ，T t L J 卧S 5 ／≮ji ’h．j 卜j ∥萋L 复歹 为了提高立磨机的磨矿效率，通常将其与水力 旋流器组成闭路磨矿系统，通过控制旋流器的沉砂 量来调节磨机的给矿量。一般的工艺流程有顶部给 矿一顶部排矿，底部给矿一顶部排矿两种方式，如图 1 所示。 立寻．_ ] 产品 I j I { “口一一 刊 乙√ ＼ 3 卢 ；_ ] 严矿 ●● rd 胍．帛；m 广 坝．邵引{ f I 』_l } J 帔；邓；二矿腆酃排矿 图1 磨矿工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fv e r t i c a ls c r e ws t i r r e dm i l lf o rg r i n d i n g l 一渣浆泵；2 一泵池；3 一立磨机；4 一水力旋流器；5 一搅拌槽 图1 a 为顶部给矿顶部排矿，即先磨矿后分级碎矿、两段磨矿、混合浮选和分离浮选的工艺流程。 的工艺。原矿和水先进入搅拌槽配制成合适浓度的经过近三十年的采选，矿石中铜和镍的品位略有降 浆液后自流或渣浆泵压力给入磨机顶部的给矿口，低且嵌布粒度越来越细，不易分离。2 0 1 4 年1 0 月该 合格粒级从顶部的溢流口排出进入旋流器的给矿泵选矿厂向北矿机电采购一台K L M ．1 6 0 型立磨机用于 池，渣浆泵将矿浆打人旋流器进行分级，粒度合格的混合浮选精矿的研磨，立磨机的给矿细度一7 4 斗m 产品从旋流器的溢流口排出，粗粒矿物从沉砂口返占9 0 ％，要求的旋流器产品细度一3 8p a n 大于9 0 ％。 回磨机的搅拌槽，继续参与下一个磨矿循环。设备自2 0 1 4 年1 2 月投入运行后铜精矿产品中镍含 图1 b 为底部给矿顶部排矿，即先分级后磨矿量大幅降低，磨矿指标完全达到技改要求。 的工艺。原矿和水先进入旋流器的给矿泵池，渣浆2 ．1 矿石主要构成和矿物特征 泵将矿浆给人旋流器进行分级，粒度合格的产品从2 ．1 ．1 矿石的主要构成 旋流器的溢流口排出，粗粒矿物从沉砂口高位给人该矿石包含有硫化矿、氧化矿、次生矿物及脉 磨机底部的给矿口，经过立磨机研磨后合格粒级从石。硫化矿物包括磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄 顶部的溢流口排出进入旋流器给矿泵池，继续参与铁矿等；氧化矿物包括铬铁矿、磁铁矿等；次生矿物 下一个磨矿循环。国外的研究和应用结果表明，从包括针铁矿、纤铁矿、孔雀石等。脉石主要有硅酸盐 磨机底部给矿时可以获得较大的磨矿比和较高的能矿物、橄榄石等。有用矿物是镍矿和铜矿，含镍矿物 量效率。为镍黄铁矿、针镍矿、辉镍矿和紫硫镍铁矿，主要含 2 K L M ．1 6 0 立磨机在铜镍矿再磨作业 镍矿物是镍黄铁矿。含铜矿物为黄铜矿、方黄铜矿 中应用 通化吉恩镍业铜镍矿选矿厂初建于2 0 世纪8 0 年代，主要回收矿物是镍矿和铜矿，原设计采用两段 和斑铜矿，其中黄铜矿中的铜含量较多。矿石中镍 一般含量是0 ．3 ％一0 ．5 ％，铜平均一般为0 ．1 8 ％～ 0 ．3 ％。矿石的普氏硬度为1 4 1 7 ，属于难磨型 矿石。 万方数据 7 4 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 2 ．1 ．2 主要金属矿物特征 镍黄铁矿的分布较普遍，与黄铜矿、磁黄铁矿密 切共生，有时被紫硫镍铁矿交代，是主要的含镍矿 物，平均粒度6 3 斗m 。 黄铜矿与磁黄铁矿、镍黄铁矿等密切共生，且嵌 布粒度较细。有时可见黄铜矿交代磁黄铁矿、镍黄 铁矿等，是主要的含铜矿物，平均粒度4 9 斗m 。 2 ．2 铜镍矿再磨工艺流程 叭矿 铜精矿 镍精矿 图2 选矿厂改造后工艺流程图 F i g ．2 F l o w s h e e to fp l a n ta f t e rr e t r o f i t 图3K L M ．1 6 0 立磨机在铜镍矿再磨作业中的应用 F i g ．3 K L M - 16 0v e r t i c a ls c r e ws t i r r e dm i l li n c o p p e r n i c k e lm i n e 图2 所示为通化吉恩镍业铜镍矿选矿厂改造后 工艺流程图。由于混合浮选的精矿中含有大量合格 粒级，选矿厂改造时采用先分级后磨矿的工艺。图3 为K L M 一1 6 0 立磨机在通化吉恩镍业铜镍矿选矿厂再 磨作业中的现场应用照片。 2 ．3 立磨机磨矿效果分析 立磨机自2 0 1 4 年1 2 月投入运行以来，设备运 转正常，流程通畅，生产技术指标达到了设计要求。 表1再磨系统浓度和细度 T a b l e1C o n c e n t r a t i o na n ds i z eo fr e g r i n d i n gs y s t e m ／％ 表1 为再磨系统的浓度和细度，表中可知铜镍 分离作业的给矿由一3 8 仙m 占6 5 ．2 5 ％ 一7 4p , m 占 9 0 ％ 提高至9 1 ．3 3 ％，一3 8 斗m 的粒级含量新增 2 6 ．0 8 ％，显著提高了目的矿物的单体解离度。 表2 为磨浮系统1 2 月份改造前后生产指标对 比。立磨机自1 2 月1 6 日正常运行以来，原矿中铜 品位提高0 ．0 0 1 ％的条件下，铜精矿产品中铜品位提 高1 ．6 8 3 ％，铜理论回收率提高1 ．0 8 ％，而铜精矿产 品中镍品位降低0 ．5 8 3 ％，降幅达2 7 ．8 7 ％，较好地 实现了铜镍分离的目的；在原矿中镍品位减小 0 ．0 2 ％的情况下，镍精矿产品中镍品位降低 0 ．1 2 2 ％，镍理论回收率提高0 ．1 4 ％。通过立磨机的 研磨作用提高铜镍矿物的单体解离度能明显降低铜 精矿产品中镍含量，较好地实现铜镍分离。 3结论 1 立磨机与传统卧式球磨机相比不仅具有占地 面积小、动载荷低、振动小、噪音低等优点，而且矿物 颗粒在自身重力和离心力的作用下在研磨介质层之 上进行自然分级，减少了过磨现象。 2 铜镍分离作业的给矿由一3 8p , m 占6 5 ．2 5 ％ 一7 4I ．L m 占9 0 ％ 提高到了9 1 ．3 3 ％，一3 8l a , m 粒 级的含量新增2 6 ．0 8 ％，显著提高了目的矿物的单体 解离度。 3 自2 0 1 4 年1 2 月K L M 一1 6 0 立磨机在通化吉恩 镍业铜镍矿选矿厂再磨作业投入运行以来，在原矿 中铜品位提高0 ．0 0 1 ％的条件下，铜精矿产品中铜品 万方数据 2 0 1 6 年第4 期周宏喜等K L M 型立式螺旋搅拌磨机在铜镍矿中的应用 7 5 位提高1 ．6 8 3 ％，铜理论回收率提高1 ．0 8 ％，而铜精 矿产品中镍品位降低0 ．5 8 3 ％，降幅为2 7 ．8 7 ％，较 好地实现了铜镍分离的目标；在原矿中镍品位减小 0 ．0 2 ％的情况下，镍精矿产品中镍品位降低 0 ．1 2 2 ％，镍理论回收率提高0 ．1 4 ％。立磨机可将密 表2 T a b l e2 切共生、嵌布粒度细的铜镍矿物充分单体解离，能为 铜镍分离创造较好的分选环境。 立磨机节能高效，在实现微细粒级单体解离，保 障矿产资源高效回收利用方面具有十分广阔的市场 前景。 选矿厂改造前后生产指标对比 M e t a l l u r 矛e Mp e r f o r m a n c ei n d e xc o m p a r i s o no fb e f o r ea n da f t e rr e t r o f i t ／％ 注立磨机使用前的指标为1 1 月3 0 日至1 2 月1 5 日期间1 2 天选矿厂指标的均值，其中4 - 7 日因破磨设备故障停机检修；立磨机使用后的 指标为1 2 月1 6 日至1 2 月2 7 日期间1 2 天选矿厂指标的均值。 参考文献 [ 1 ] 白雪垠．我国镍矿资源开发利用现状及其进口策略[ J ] ． 国际商贸，2 0 0 4 2 1 2 3 - 1 2 5 ． [ 2 ] 黄俊玮，张亚辉．铜镍硫化矿浮选技术难点研究进展 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 4 7 5 ．7 9 ． [ 3 ] 卢世杰，孙小旭．大型立式螺旋搅拌磨机应用现状[ J ] ． 铜业工程，2 0 1 4 2 3 8 4 2 ． [ 4 ] 卢世杰，周宏喜，何建成，等．K L M 型立式螺旋搅拌磨机 的研究与应用[ J ] ．有色金属工程，2 0 1 4 ，4 2 6 9 ．7 2 ． [ 5 ] 韩登峰，卢世杰，张跃军．介质大小及添加量对立磨机磨 矿效果影响的研究[ J ] ．矿产保护与利用，2 0 1 4 1 3 6 4 0 ． [ 6 ] 卢世杰，周宏喜，何建成，等．大型立式螺旋搅拌磨机研究 及C F D 数值模拟分析2 0 1 4 年全国选矿新工艺、新技术、 新装备集成创新交流成果会论文集【c ] ．北京中国有色 金属学会，2 0 1 4 3 - 8 ． [ 7 ] 周宏喜，卢世杰，何建成．立磨机磨矿机理研究[ J ] ．中国 矿业，2 0 1 4 ，2 3 5 1 4 6 ．1 4 8 ，1 5 3 ． 上接第4 9 页 3结论 1 福建马坑选铁尾矿中含有钼金属可供综合回 收，直接废弃不仅造成资源的浪费，也会给生态环境 带来不良影响，但由于选铁尾矿长期堆放，钼矿物被 一定程度的氧化，加上钼嵌布粒度细，给浮选带来一 定难度。 2 在矿石工艺矿物研究的基础上，将试样磨至 一7 4 斗m 占8 0 ％的细度后，采用合理的药剂制度，在 该尾矿含钼0 ．0 6 ％情况下，采用一次粗选、两次扫 选、粗精矿再磨、四次精选、中矿顺序返回的选别流 程，闭路试验获得钼品位为4 5 ．3 0 ％、钼回收率为 7 6 ．4 1 ％的钼精矿，选别指标较好，达到了有效回收 福建马坑选铁尾矿中钼金属的目的。 参考文献 [ 1 ] 周艳色。崔立风．江西某钼矿选矿试验研究[ J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 3 9 4 3 ． [ 2 ] 邓禾淼，黄红军，苏建芳，等．某铜钼矿高效选矿新技术 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 2 2 7 - 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