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2 0 0 3 年第5 期 有色套属 选矿邯分 采用分段法提高磨矿生产率的研究 苏惠民，沈贤德，顾元良 摘要采用分段法磨矿技术，能够较大幅度提高磨机生产卓。应用表明，采用两段学矿流程较原有一段磨矿 藏翟，磨矿处理量提高2 2 ．9 2 ％。重选作业实现阶段磨进工艺流程，重选回收率由2 65 ％提高至4 81 ％，总回收率由 9 1 ．3 2 ％提高至9 65 ％．该技术具有很好的推广应用价值。 关键词分段法磨矿技术；磨矿生产率；磨矿细度 中围分类号T D 9 2 1 4文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 3 0 5 0 0 2 9 0 3 根据磨矿动力学可知，物料在磨机中的磨矿速 率与磨机中所具有的粗颗粒含量成比例 可理解为 大于指定粒度的颗粒或有用矿物的连生体 。理想 的情况是在磨机中当粗颗粒一经磨至粒度合格，就 马上从磨机中排除，然后经分级作业把粒度合格部 分分出，送往下一步工序中，粗大颗粒部分进行再 磨，但在实际工作中，由于采用的分级设备分级效率 的影响，以及给到磨机的总物料量 原矿十返砂 对 适宜球料比的影响，都会导致磨矿效率偏低。本文 着重从磨矿工艺流程和设备选择方面探讨提高磨矿 生产率的新思路，并取得了较好的应用效果。 l 磨矿影响因素及分段法磨矿技术 1 ．1 磨矿过程中的影响因素 在磨矿过程中存在着诸多影响因素，通常按影 响因素活性作如下分类 第一类因素非人为因素，包括矿石的可磨性 等。 第二类因素工艺设计及设备结构因素，包括给 矿粒度、磨矿细度、磨矿分级设备的规格型式及配 置、磨机转速率等。 第三类因素操作因素，包括介质充填率、磨介 形状及配比、球料比、磨矿浓度、返砂比等。 在上述分类中，把磨矿细度作为一个设计变量 包括在第二类影响因素中，如果仅考虑最终磨矿产 品细度，该项指标可以作为非人为因素，但是在分段 磨矿流程中，每一段都有相应的磨矿细度，应由设计 者选择确定。 1 ．2 分段法磨矿技术 所谓分段法磨矿技术，即在磨矿工艺流程和设 备选择时，以提高磨矿能力为前提，以采用分段磨矿 为主要手段，选择高效化磨矿分级设备，优化组合， 实现磨矿系统高处理量低能耗的目的。 通常在选矿厂设计过程中，设计者主要依据磨 矿产品细度确定段数，一般磨矿细度大于0 ．1 5 m m 时采用一段磨矿，在小型选矿厂中，为简化磨矿流 程，在小于0 ．1 5 m m 的磨细度情况下，也有采用一 段磨矿流程，只有大、中型选矿厂当磨矿细度小于 0 ．1 5 m m 时，多数采用两段或三段磨矿，因此而言， 分段法磨矿技术和通常的分段磨矿的区别在于具有 不同的着眼点和目的性。要实现磨机中磨至粒度合 格的部分尽快地从磨机中排除，提高新给矿量是最 有效的办法。这时会引起分级溢流量增大，细度下 降，要分级出合格粒级产品，需要配置控制分级作 业，为了不影响磨机适宜的球料比和通过能力，并采 用各自相适应的磨矿条件实现粗细不同粒级物料分 别磨碎，应该将分级的粗颗粒部分给至另一磨机磨 碎，这是围绕理想化磨矿采用的重要步骤。只有采 用分段磨矿才有可能大幅度提高磨矿系统的处理能 力。 2 设备选择的理论依据及实践经验 2 ．1 确定适宜的磨机筒体长度和直径 同一类型的球磨机其功耗、生产率都与磨机的 直径和长度有关，磨机所需的有用功率 k w 与长度 和直径的关系为 N K 1 D 2 5 ～26 L 生产能力与长度和直径的关系为 t 作嘲者筒E t m 介1 2 苏0 0 惠3 民- 0 3 1 9 5 - 0 3 6 一 ．囊茁累絮卓臀芙端看銎矿副矿长、高级工程师，山末蓬莱，2 6 5 6 1 5 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 0 3 年第5 期 Q K 2 D 2 ’26 L 式中K l 、K 2 为比例系数。 磨机长度主要影响到磨矿细度，增加磨机长度 会增加磨矿动力消耗，并产生过粉碎。按着分段法 磨矿的观点，粗磨磨机长度短些为宜，另外，磨机长 度增加，会影响适宜的介质配比，因为物料粒级沿筒 体轴向分布是不同的，离给矿端愈远粒级愈细，而介 质配比并不会有大的变化，因此，就存在某长度区间 介质配比是适宜的。而在其他区间介质配比不太适 宜，因而影响磨矿效果，当筒体长度相对较短时，可 减少由此而产生的负面影响。 关于磨机直径的确定，在条件允许的情况下，应 尽量加大磨机直径尺寸，大直径磨机可使产量大幅 度提高，单位能耗下降，但过大会引起加工、运输、安 装、传动、操作维护等方面的困难，因此必须根据实 际情况选择最佳的设备单体尺寸，使技术经济指标、 节能效果保持最好j 2 ．2 选择适宜的磨机转速 在实际生产中，磨机转速率总的要求是棒磨机 低于球磨机。在球磨机中，小直径磨机高于大直径 磨机，用于粗磨磨机高于细磨磨机。一般来说，细磨 作业都采用低转速，如美国共和选矿厂∞．2 m 5 ．8 m 的再磨球磨机的转速率只有6 9 ．6 ％。磨机转 速率与介质充填率具有密切的对应关系，在适宜条 件下可提高磨机的台时产量，一般讲，磨机转速率提 高应适当地降低装球率，同时还应该考虑传动部件 的强度和电机的负荷情况。 2 ．3 分级设备选择 2 ．3 ．1 建议粗磨时采用较小规格的螺旋分级机 根据磨矿动力学可得到磨机产景Q 、返砂比 c 、分级效率e 的关系 Ⅳ一些一 g ￡2 1 ￡ “Q ll n 2 C 一1 ／e 2 “1 十C 一1 2 式中K 为以Q 1 为基准的相对产量，s 2 为磨机 产量Q 2 时的分级效率。根据上式，K 计算结果示 于表1 中。 表1 不同返砂比、分级效率对磨机生产率的影响 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 从表1 可看出，无论返砂比c 值大小，只要分 级效率增大，相对生产率都会大幅度提高。在实际 生产中，当分级机返砂量很小时，分级机溢流的分级 效率 量效率 按一7 4 ／- m 计算接近1 0 0 ％。这种情 况与开路磨矿非常相近，磨矿生产率很高。粗磨中 采用闭路分级的主要作用在于减少磨机生产的波动 性，将粗大颗粒返回再磨有利于控制分级的设备选 型与配置。采用大分级机，当给料量超过磨机的通 过能力或改变适宜的球料比时将会恶化磨矿作业。 2 ．3 ．2 细磨作业应最大限度提高分级质效率 在磨矿流程的最终一段，分级作业应具有较高 的分级质效率，分级产品细度应达到选别的要求。 为提高分级效率，可利用固定细筛或高频细筛对水 力旋流器沉砂二次分级，有数据表明旋流器与固定 细筛串联使用，除提高了总的分级效率外，还能大幅 度降低返砂中大密度有用矿物的含量。 高频细筛单位面积处理能力较固定细筛高1 ～ 2 倍，因此采用水力旋流器加高频细筛的两段串联 分级较水力旋流器加固定细筛所占的厂房面积少得 多。 3 分段法磨矿技术应用举例 3 ．1 原生产工艺流程简介 大柳行金矿属中温热液石英脉与蚀变花岗岩混 合型金矿石，金矿物粗中细极不均匀嵌布，以粗中粒 为主，可选性试验表明，采用重浮流程回收率可达 9 6 ．2 7 ％，适宜的浮选粒度为一7 4 ／- m6 0 ％。原选矿 生产流程见图1 ，破碎为两段闭路流程，筛孔尺寸 1 2 m m 1 8 m m ，磨矿为一段闭路流程。台时处理能 力为1 3 t ／h 。 原矿 ．图1 原磨矿工艺漉程 3 ．2 分段法磨矿技术在流程和设备选择方面的应用 为提高磨矿生产能力，在技改设计过程中，依据 分段法磨矿技术选择流程及主要设备，因适宜的选 别细度不高 一7 4 v m6 0 ％ ，拟采用两段磨矿流程， 本着充分利用原有设备的考虑，一段磨矿采用原有 蛇．1 m 2 ．2 m 格子型球磨机。 舛％町孵∞ O 0 O 0 l鸥蛇蛳％∞ 0 0 O 0 1髓帅舛盯∞ O O 0 O l踯杆s ％∞ O 0 O O 1他＆| 盼眄∞ O 0 0 O 1∞矾跎蛇∞ O 0 0 O 1 万方数据 2 0 0 3 年第5 期苏惠民等采用分段法提高磨矿生产率的研究3 l 3 ．2 ．1 确定0 2l m x 2 ．2 m 球磨机适宜的磨矿效 率和磨矿细度 根据磨矿动力学原理，磨机生产率与磨矿时间 成反比，磨矿时间缩短能够提高生产率，磨机排矿的 合格粒级含量减少了，但合格产物的数量却增加了 许多，因而按新生成每吨合格粒级产物计算的功率 消耗大为降低。 若已知所选用磨机的生产率，当产品中粗级别 含量改变时，欲求其对应的生产率，中南工业大学徐 秉权教授给出下列公式 。一 旦；篁1 ‘ o B 。[ 1 0 9 R 。／n ] 1 机十K 1 ／m R 。、R 分别是磨机生产率为B 。、B 时磨矿产品 中粗级别含量。 生产中可测定参数l “ n 、K 的值。根据大柳行金 矿0 2 ．1 m 2 ．2 m 磨机矿石处理量和相对应的磨矿 细度试验结果 见表2 计算出 m 0 ．7 7 ．K 1 ．8 6 表2磨矿细度试验结果 皇兰皇丛 21 1 1 1 磨矿 7 4 1 m a 4 95 56 0 塑壁 ￡竺i 竺竺 当磨矿产品细度初定3 5 ％时，磨机生产率按上 式计算 B 曼 堕1 竺 B 。[ 1 0 9 R 。／R ] 1 “ K 1 “ 2 3 t ／台h 现场试验结果表明，磨机实际生产率和磨矿细 度与按上式计算的理论值拟合程度很好。未出现磨 机涨肚情况，分级返砂量未见明显增加，设备运转正 常。根据磨矿动力学原理和前人的实践证明，在距 磨矿机给矿端的长度等于直径处时，可完成磨矿工 作量的8 5 ％，用蛇．1 m 2 ．2 m 磨矿机作为粗磨，其 直径较大，钢球对矿石的冲击力比较大，能更快地击 碎矿石。所以用观．1 m 2 ．2 m 磨矿机作为粗磨符 合磨矿动力学原理。 3 ．2 ．2 二段细磨磨机选择 磨矿动力学原理认为，在磨矿初期，粗颗粒含量 减少很快，随着磨矿时间的延长，粗颗粒含量减少的 速率变慢。不同粒度矿石因其矿石硬度的不均匀性 及裂纹的影响因素，其可磨性是不同的。矿粒越细， 它上面的裂纹也就越少，磨细它也就越不容易。因 此，必须采用研磨效果好的磨机型式。按容积法测 算，雪l5 m 3 ．0 m 磨机能够满足要求，巾1 ．5 m 3 ．0 m 球磨机直径小、长度较长、磨矿时间长，再加上只 装小钢球，能够起到较好的研磨作用，从而对提高整 个磨矿系统的生产率是有利的。 3 ．2 ．3 选用旋流器，与细磨磨机形成闭路 在一段磨矿流程中采用旋流器作为检查分级有 一定难度，磨机排矿中的粗粒物料对砂泵、旋流器磨 损严重。在两段磨矿流程中采用旋流器作为一段磨 矿的控制分级和二段磨矿的检查分级是行之有效的 做法。旋流器较之螺旋分级机有较高的分级效率。 技改后，磨矿工艺流程见图2 。 毛盒精矿尾矿 图2 技改后磨矿工艺流程 33 工业应用效果 3 ．3 ．1 采用分段法磨矿技术提高磨矿生产率 按原来采用一段闭路流程，两台磨机磨矿处理 量可达4 8 0 t ，技改后，实际磨矿处理量为5 9 0 t ，磨矿 处理量提高2 2 ．9 2 ％。磨矿细度由一7 4 ／m 34 9 ％提 高至7 4 肿5 6 ％，浮选回收率由8 8 ．1 9 ％提高至 9 3 ．2 6 ％，磨矿能耗下降1 3 ％。 3 ．3 ．2 实现阶段选别提高重选回收率 采用两段磨矿流程，为重选作业阶段磨矿阶段 选别提供了前提条件。在一段粗磨过程中，可以及 时地将已单体解离的粗颗粒金分选出来，防止过磨 现象，在二段细磨过程中，跳汰机床层比较松散，有 利于细粒金矿物分选。一段磨矿回路跳汰精矿粒度 较粗，粒级较宽，二段磨矿回路跳汰精矿粒度细，粒 级窄。所以将它们分别用粗砂和细砂摇床分选，操 作条件容易控制，不仅能够回收粗颗粒金，而且也能 够有效回收中、细粒单体金，使重选回收率大幅度提 高。阶段选别重选工艺能尽快、尽早地回收单体颗 粒金，避免了粗颗粒单体金在流程中的沉积和损失， 提高了细粒金重选回收率。技改后，重选回收率由 2 65 ％提高至4 8 ．1 ％，总回收率由9 1 ．3 2 ％提高至 9 6 ．5 ％。 下转第3 6 页 万方数据 有色金属 选矿部分2 0 0 3 年第5 期 T H EM A N U F A C nI R EA N DA P P L 重C A ．I I I [ ，N0 FA C T ⅣA 1 1 口DC A R B O N A V A Ⅱ．A B L EF o RM 咄V I N Gl N D U S T R Y Y A N GY o n g j u n ，Y A N GY u n z h o n g Z i j i nM i n i n gL t d ，S h a n g h a n gF u j i a n3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A B S I R A C T T h em a n u f a c t u r em e c h a n i s mo fa c t i v a t e dc a r b o nh a sb e e nd e m o n s t r a t e di nd e t a i li nt h i sa r t i c l e ．s t a r t i n g w i t ht h ec h e m i c a lm a n u f a c t u r ep r o c e s so fa c t i v a t e dc a r b o n ．As c i e n t i f i ca n ds y s t e m a t i cr e q u i r r n e n tf o ra c t i v a t e d c a r b o na v a i l a b l ef o rg o l de x t r a c t i o np r o c e s si sp r o p o s e d ． K E Y W O R D S a c t i v a t e d ；c a r b o n ，i n t e n s i t y ，i o d i n ev a l u e ，r e g e n e r a t i o n 上接第3 1 页 4 结语 1 生产应用表明，所采用的两段磨矿流程便于 操作管理，流程畅通，指标稳定。当二段磨矿事故停 机。一段磨矿作业可照常生产，二段磨矿因衬板耐磨 度相对提高，用鼓形给料器取代联合给料器，提高了 设备运转率。二段磨机负荷主要通过新给矿量和产 品细度进行控制。 2 改变旧的思维模式，实现观念上的创新，改 变过去减少磨矿段数，能够便于管理，通过精心操 作，亦能达到产品细度要求的流程选择的思路。采 用分段法磨矿技术，很容易实现产品细度要求，并能 大幅度提高磨机生产率，有效减轻矿石过磨的现象， 为阶段磨矿、阶段选别提供了前提条件。 3 ．不断提高操作水平，全面实现磨矿过程理想 化水准。操作因素主要包括介质充填率、介质形状 及配比、球料比、磨矿浓度、返砂比等。操作因素对 磨矿作业指标亦是至关重要的，关于操作因素对磨 矿作业的影响和调节，许多专业杂志和书籍都作过 详尽的阐述，这里不再赘述。 参考文献 [ 1 ] 徐秉权磨矿动力学应用[ c ] ．第三届全国粉碎工程技 术研讨会讲座报告及论文集，1 9 8 6 [ 2 ] 陈炳辰磨矿原理[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 9 [ 3 ] 李启衡．碎矿与磨矿[ M ] 北京冶金工业出版社， 1 9 8 0 ． [ 4 ]卜惠萍．磨机转速的考察与分析[ C ] 第二届全国破碎 与磨矿学术会议论文集，1 9 8 5 [ 5 ] 欧乐明．粉碎工程[ c ] ．第九届全国选矿年评学术会议 论文集．2 0 0 1 [ 6 ] 选矿设计手册编委会．选矿设计手册[ M ] ．北京冶金 工业出版社，1 9 8 8 ． 万方数据