短圆柱型磨矿介质在胶磷矿磨矿工艺中的应用.pdf

8 0 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 a ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 1 ．0 1 9 短圆柱型磨矿介质在胶磷矿磨矿工艺中的应用 李若兰1 ，一，庞建涛2 ，王灿霞2 ，金j 皇2 1 ．武汉工程大学环境与城市建设学院，武汉4 3 0 0 7 3 ； 2 ．云南磷化集团磷资源开发利用工程技术研究分公司，云南海l r6 5 0 1 1 3 摘要介绍了一种新型短圆柱型磨矿介质 简称钢段 ，针对云南某胶磷矿，对短圆柱型磨矿介质和钢球介质磨矿效 果进行了对比。通过实验室研究和工业试验应用后，试验数据表明，对该矿使用短圆柱型磨矿介质磨矿后，磨矿产品粒度更 均匀，一7 4 2 5 斗m 易选级别含量高，工业试验结果表明后，钢耗减少约1 0 ．7 8 ％，噪音降低，达到了节能降耗的目的。 关键词磨矿介质；胶瞬矿；磨矿工艺；试验研究 中图分类号T D 4 5 3 ．1文献标志码A文章编号1 6 “ 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 0 1 0 0 8 0 - 0 3 S h o r tC y l i n d r i c a lG r i n d i n gM e d i u mA p p l i c a t i o nR e s e a r c hi nC o l l o p h a n e G r i n d i n gP r o c e s s L IR u o l a n 7 一，P A N GJ i a n t a o u ，W A N GC a n x i a 暑，沉．Ⅳ毙矿 1 ．S c h o o lo fE n v i r o n m e n ta n dC i v i lE n g i n e e r i n g ，W u h a nI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ， W u h a n4 8 0 0 7 3 ，C h i n a ；2 ．P h o s p h a t eR e s o u r c e sD e v e l o p m e n ta n dU t i l i z a t i o no f E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hC e n t e r ，Y u n n a nP h o s p h a t eC h e m i c a lG r o u p C o ．，L t d ．，H a i k o uY u n n a n6 5 0 11 3 ，C h i n a A b s t r a c t I n t r o d u c e dan e wt y p eo fs h o r tc y l i n d r i c a lg r i n d i n gm e d i u mi n t h i sp a p e r ，a n ds t u d y0 1 1a s h o r t c y l i n d r i c a l m e d i u ma n ds t e e l b a l l g r i n d i n g m e d i u mo f g r i n d i n gp r o c e s s o f c o l l o p h a n e i nY u n n a n ． T h e n ，c a r r yo u tt h el a b o r a t o r yr e s e a r c ha n di n d u s t r i a lt e s t ，t h et e s td a t as h o wt h a to r eg r a n u l a r i t yi sm o r e u n i f o r ma f t e ru s i n gs h o r tc y l i n d r i c a lg r i n d i n gm e d i u m ，a n dt h ec o n t e n to f - 7 4 2 5 斗mi sh i g hl e v e l ．T h e n o i s ea n ds t e e lc o n s u m p t i o ni sr e d u c e da f t e ri n d u s t r i a lt e s t ，a c h i e v i n gt h e p u r p o s eo fe n e r g ys a v i n ga n d c o n s u m p t i o nr e d u c i n g ． K e yw o r d s g r i n d i n gm e d i u m ；c o l l o p h a n e ；g r i n d i n gp r o c e s s ；e x p e r i m e n t a ls t u d y 近年来，中低品位胶磷矿选矿技术得到了长足 发展。浮选是胶磷矿选矿最有效的方法，但是浮选 之前需要先经过碎磨工艺，使有用矿物达到单体解 离。随着矿石性质逐步发生变化，如原矿品位降 低，杂质含量升高，矿石硬度增加，嵌布粒度细 等，导致磨矿细度要求越来越细，需要对磨矿工艺 进行优化研究，因为磨矿产品的质量对浮选指标起 着关键性的作用[ 1 j 。并且，在选矿厂中，破碎和 磨矿作业的设备投资、生产费用、电能和钢材消耗 所占的比例最大[ 2 一，故破碎和磨矿设备的选型及 操作管理的好坏，在很大程度上决定了选矿厂的经 济效益。因此，探寻影响磨矿工艺的因素，通过磨 矿工艺优化提高矿石细磨效率及降低磨矿消耗是当 前选矿界面临的一个重大课题。 提高磨矿效率最有效的方法是从磨矿介质人 手，因为磨矿作业主要是通过磨矿介质实现的。 磨矿介质从材质上分为金属介质和岩矿类介质。 c ．杰涅夫等人研究认为，矿石中有用矿物解离程 度主要由磨矿介质类型决定[ ，] 。其中，磨矿介质的 配比是关键[ 描] ，其次是磨矿介质形状和材质的选 择。有资料表明，传统的磨球介质用量应该减少， 因为它并不是最好的磨矿介质。短圆柱或短圆锥形 介质是一种较为理想的磨矿介质，其形状决定了它 同时具有球介质转动性能好及表面积大和棒介质选 基金项目“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 3 B A B 0 7 8 0 5 收穰日期2 0 1 4 - - 0 4 2 2 修回日期2 0 1 4 1 1 - 1 0 作着简齐李若兰 1 9 8 6 - ，女，云南昆明人，硕士研究生，工程师，主要从事胶磷矿浮选技术方面的研究。 万方数据 2 0 1 5 年第1 期李若兰等短圆柱型磨矿介质在胶磷矿磨矿工艺中的应用 8 1 择性好的特点[ 6 ] ，适宜细磨，在最佳的充填率和 转速条件下，可在研磨状态下工作而避免在抛落式 状态下工作。因此，针对云南某低品位胶磷矿，进 行了磨矿工艺试验研究。 1 矿石性质 对原矿进行了多元素分析，结果见表l 。 表1 原矿多元素分析结果 T a b l el M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fm n o f _ m i n eo r e／％ 成分1 2 0 5M 9 0 c a 0 s i 0 2F e 鼽m 勋 F 含量 2 1 ．5 55 ．6 93 7 ．9 51 7 ．∞1 ．9 42 ．0 22 ．6 7 从表1 可知，P 如，品位为2 1 ．5 5 ％，M g o 为 5 ．6 9 ％，C a O ／P 2 0 5 比为1 ．7 6 ，属低品位碳酸盐型胶 磷矿。经工艺矿物学研究，有用矿物以胶磷矿为 主，其次为微晶磷灰石及少量细晶磷灰石，脉石矿 物主要有白云石、石英、玉髓、微量铁泥质 包括 褐铁矿 、黄铁矿、有机质、高岭石及少量白云母 碎片，极少量黑云母、电气石、锆石及海绿石等。 2 试验部分 根据矿石的特点，在浮选工艺之前，为了使有 用矿物达到单体解离，找到最适宜的磨矿介质，先 进行矿样的实验室磨矿试验研究。首先对磨矿介质 钢球和钢段进行磨矿试验对比，找到该矿石最适宜 的磨矿介质，再进行磨矿介质最佳级配、磨矿浓 度、磨矿时间等条件试验，确定最佳磨矿工艺参 数，提高磨矿效率，节能降耗。 2 ．1 试验矿样 试验矿样取自云南海口某浮选厂Ⅱ段磨机的给 矿 即水力旋流器沉砂 ，晒干后备用。分析了矿样 在各粒级分布情况，粒度筛析试验结果见表2 。 表2Ⅱ段球磨机给矿粒度组成 T a b l e2T h eg r a i ns i z e o fo r eo ft h es e c o n ds e c t i o n o ft h eb a l lm i Uf ％ 由表2 可知，磨机给矿粒度为 O ．2 5n l l n 占 4 1 ，8 ％。 O ．0 7 4B i n 累计为8 9 ．2 ％，说明矿样通过 I 段磨矿后，粗颗粒含量较高，必须进行细磨。 2 ．2 钢段与钢球介质磨矿效果对比 本次试验采用X M B 一6 7 型2 0 0 x 2 4 0 棒磨机， 其有效容积为7 ．5L ，磨机充填率为4 0 ％时，钢球 级配为垂6 0 4 , 5 0 鳓0 咖3 0 4 3 2 1 ，平 均球径为5 0m m ；钢段级配 D x L ／m m 3 5 x 4 0 、 3 0 x 3 5 、2 5 x 3 0 、2 0 x 2 5 以下分别用代号A 、B 、 C 、D 表示 为3 3 2 2 。磨矿时间为1 5m i n ， 磨矿浓度为6 5 ％，磨矿产品粒度分布结果见表3 。 表3钢段和钢球介质磨矿效果对比 T a b l e3 G r i n d i n gm e d i u me f f e c t c o w , f a s to fs te e l f o 画n ga n ds t e e lb a l l ，％ _ ■_ ●■■●_ _ ●●●●_ ■●■_ ■_ _ ■_ _ ●_ ■■●- ●_ _ ●■_ _ ■■_ _ _ _ _ ■●●■■■_ ■■_ _ _ _ _ _ ●●●■■■_ _ _ _ _ _ _ _ ■■●■_ _ _ _ _ _ - _ _ _ ●●■_ _ _ _ _ _ _ ●●●●■■■■_ _ _ _ _ _ ●■一 蝴一爿‰甬蔫 由表3 可知，使用钢段磨矿时 0 ．1 5m m 含量 比使用钢球低1 ．4 6 ％，一0 ，0 7 4r a i n 含量比使用钢球 高7 ．6 3 ％，一0 ．0 7 4 o ．0 2 5m m 含量比使用钢球高 5 ％，易选粒级含量明显增加，说明钢段介质磨矿 后的磨矿产品解离程度比使用钢球介质好，不仅改 善了磨矿产品粒度分布，还可减轻过磨现象。 2 ．3 钢段介质磨矿浓度试验 为了得到钢段介质磨矿的最佳磨矿浓度，进行 了磨矿浓度分别为6 0 ％、6 5 ％、7 0 ％、7 5 ％四组试 验，钢段介质级配为A B C D ；3 2 2 ， 磨矿时间为1 5m i n ，试验结果见表4 。 表4钢段介质最佳磨矿浓度试验结果 T a b l e4B e s tg r i n d i n gc o n c e n t r a t i o nt e s tr e s u l t so f s t e e lf o r g i n gmedium|％ 瘗矿浓度6 0 ％磨矿浓度6 5 ％磨矿浓度7 0 ％磨矿浓度7 5 ％ ～碡礤霉i 礤 o ．1 5 0 ，7 5 0 ．7 5 0 ．7 1 O ，7 1 0 ．5 80 ．5 80 ．7 20 ．7 2 _ o ．1 5 - t O ．1 0 6 8 ．99 ．6 58 ．6 8 9 ．3 9 7 ．6 38 ． - I8 ．3 69 ．0 8 - 0 ．1 0 6 0 ．0 7 41 3 ．7 3 2 3 ．3 8 1 6 ．5 2 5 ．8 91 6 ．2 6 2 4 ．4 71 6 ．7 12 5 ．7 9 - 0 ．0 7 4 0 ．0 3 8 2 4 ．7 44 8 ．1 22 3 ．0 54 8 ．9 42 2 ．8 84 7 ．3 52 0 ．0 34 5 ．8 2 - o ．0 3 8 0 ．0 2 5 7 ．8 45 5 ．9 65 ．9 7 5 4 ．9 14 ．8 85 2 ．2 3 5 ．3 3 5 1 ．1 5 - 0 ．0 2 5 4 4 ．0 41 0 0 ，04 5 ．0 91 0 0 ．04 7 ．7 71 0 0 ．0 4 8 ．8 51 0 0 ，0 合计 1 0 0 ．01 0 0 ．01 0 0 ．0i 0 0 ．0 万方数据 8 2 - 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 由表4 可知，磨矿浓度为7 0 ％和7 5 ％时，- 0 ．0 2 5 l n m 粒级含量较高，分别为4 7 ．7 7 ％和4 8 ．8 5 ％，说明 磨矿浓度高时，很难实现选择性磨矿，此时磨矿产 品不利于选别；当磨矿浓度为6 0 ％时，一0 ．0 7 4 0 ．0 2 5m m 粒级含量比其他组磨矿高约3 ％一5 ％，易 选别粒级含量高，因此确定磨矿浓度控制在6 0 ％。 2 ．4 钢段不同级配试验 为获得钢段介质磨矿最佳级配，开展了钢段3 种不同级配试验，四种钢段级配A B C D 为 l 1 l 1 、3 3 2 2 及2 2 3 3 ，磨矿浓 度为6 0 ％，磨矿时间1 5m i n 。试验结果见表5 。 表5 T a b l e5 不同钢段级配磨矿结果 G r i n d i n g t e s tr e s u l t so fd i f f e r e n ts t e e l f o r g i n gr a t i o ／％ 由表5 可知，当四种钢段介质级配为3 3 2 2 时，磨矿产品一0 ．0 2 5n l m 粒级含量最低，比 其他级配磨矿时低了近8 ％，减轻了过磨现象， 一0 ．0 7 4 0 ．0 2 5m m 粒级含量比其他组磨矿高约 3 ．5 ％，易选级别含量高，利于选别，故磨矿介质级 配确定A B C D 为3 3 2 2 。 2 ．5 工业试验 为了比较钢段和钢球两种细磨介质的磨矿效 果，将以上实验室磨矿介质研究成果应用于工业试 验进行优化。在云南海口某浮选厂Ⅱ段磨矿加入钢 段介质，级配A B C D 为3 3 2 2 。优化 表6 T a b I e6 前后各项指标，结果见表6 。 由表6 可知，磨矿工艺优化后，小时处理量由 1 4 0 ．8 1t ／h 提高到了1 4 3 ．5 5t ／h ，增长幅度为1 ．9 5 ％； 磨矿细度一7 4 斗m 由8 7 ．1 9 ％提高到了8 8 ．7 0 ％，增 长幅度为1 ．7 3 ％；且在原矿品位相近时，精矿品质 仍能保持在同一水平，磨矿工艺优化效果明显；能 耗方面，磨矿工艺优化后，钢耗为1 8 8g e t ，和优 化前的钢球消耗2 1 0e C t 相比降低幅度在1 0 ．7 8 ％以 上；电耗为2 7 ．9k W h ／t ，与优化前差别不大。 3 结论 1 提高磨矿效率最有效的方法是改变磨矿介 质。对于不同性质和粒度特性的矿石，有其最适宜 的磨矿介质。其中，磨矿介质的配比、尺寸、材质 的选择是最重要的因素。 2 短圆柱型磨矿介质兼具球介质转动性能好 和棒介质的选择性磨矿的优点，使磨矿产品粒度更 均匀，减轻过粉碎，具有良好的细磨特性，降低能 耗，可作为细磨介质推广应用。 参考文献 [ 1 ] 郭永杰．非标准两段球磨磨矿流程实施精确化装补球方 法的应用研究[ D ] ．昆明昆明理工大学，2 0 0 9 ． [ 2 ] 段希祥．改进云南铜选厂第二段磨磨矿介质的研究[ J ] ． 云南冶金，1 9 9 2 6 2 5 3 0 ． [ 3 ] 段希祥．选择性磨矿及其应用[ M ] ．北京冶金工业出版 社。1 9 9 1 1 5 9 1 6 0 ． [ 4 ] 段希祥．我国粗磨球磨机钢球尺寸状况的分析I J ] ．矿冶 工程，1 9 9 8 ，1 8 1 2 3 2 6 ． [ 5 ] 侯英，印万忠，丁亚卓，等．不同破碎方式下产品磨矿 动力学方程的对比研究E J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 4 7 0 - 7 4 ． [ 6 ] 于福家，韩跃新．磨机细磨介质优化研究[ J ] ．金属矿山， 1 9 9 7 3 2 9 3 1 ． 磨矿工艺优化前后生产指标 G r i n d i n gp r o c e s sp r o d u c t i o ni n d e x e sb e f o r ea n da f t e ro p t i m i z a t i o n | ％ 注能耗数据均按照原矿计。 万方数据