粗磨球磨机球径精确化研究.pdf

2 4 粗磨球磨机球径精确化研究 曹亦俊段希祥 摘要通过周内叠■矿粗磨机饲聋尺寸现状分析。提出葺径精■化理论井晨开试验研 究。研究证嘲。埠径糖■化不但具有更强的选择性瘩矿作用．而且可显著提★毫机址理静力，改 善磨矿产品粒度特性及鼻膏特性。优化选崩指标。 关t 词{ 粗磨；球轻；糖囊化；单体解离崖 中圈分粪号T 1 x 5 3文■标识珥A ． 金属矿粗磨一般是指将1 2 ～2 5 r n m 碎 矿最终产品磨至0 ．3 ～0 ．1 5 m m 的作业。由 于金属矿磨矿的主要目的是使有用矿物与 脉石矿物分离，同时也要使矿物颗粒达到选 矿设备处理的粒度要求。因而，粗磨作业必 须围绕这一目的进行研究，即在使矿物解离 的同时使产品粒度尽可能均匀。 1 粗磨钢球尺寸现状及球径精 确化理论的提出 物料粉碎过程是一个内能增大的过程， 增加的能量靠磨机供给。由于磨机无法直 接对物料做功。因此需依靠磨矿介质来做媒 介。常用的磨矿介质有钢球、钢棒、砾石等， 国外金属矿粗磨以棒磨机为主，这主要是基 于钢棒的选择性破碎作用。而国内则受技术 习惯的影响。除钨锯矿及极少数矿山租磨采 用棒磨机，大部分选矿厂粗磨作业采用球磨 机。但由于缺乏科学而成燕的理论指导，以 及采用的球径公式误差较大，或受国情及习 惯的影响，导致我国粗磨机球径比国外偏大 2 0 ％以上[ 1 】。 由于豫磨机内钢球与矿石为点接触，球 径过大，则导致破碎力过大，矿石易沿打击 力最大的方向发生贯穿破碎，而不是沿结合 力较弱的不同矿物晶界面破裂，破碎过程无 选择性，显然不符合以有用矿物与脉石矿物 分离为主要目的的解离性磨矿的基本要求； 而且破碎力大还易导致被破碎的矿粒过粉 碎严重，同时因球径大使同样装球率下球的 个数减少，破碎概率降低，矿粒的磨不细级 别产率高，即过大球径易导致磨矿产品粒度 的不均匀化加剧，这一点又不符合选别设备 对磨矿产品粒度的要求。因而球径过大对 金属矿租磨是有害的。当然，球径过小也不 适合金属矿磨矿，因矿石需经钢球反复打击 至疲劳极限时才能破碎，磨矿效率低。所以 只有球径精确，即在精确的破碎力下打击矿 石，提高矿石沿不同矿物界面破裂的可能 性，由此改善矿石的解商特性及产品粒度特 性，从而提高破碎概率及磨机处理量，这才 符合解离性磨矿的基本要求。 2 球径精确化确定的方法 实现磨机球径精确化需具备两点磨机 初装球精确化及补加球精确化。但由于常 器銎昌羿；誓雾i { } 茹乏 ，男．中_ r 生大学化工学院博士后．扛苏撩州，2 2 1 0 0 6 万方数据 2 S 用的钢球尺寸确定公式多为经验公式，存在 与磨矿目的不相符、考虑因素过分简单及适 用范围窄的缺陷，而无法使球径确定精确 化；补加球则很大程度上依稹于操作人员的 经验，方法繁琐，而效果又不显著，没有生命 力【2 j 。因而必须采用科学性强且简单的方 法。 通过岩矿实际所需破碎力的大小来精 确确定球径是球径精确化理论的基础。即 通过研究碎磨矿中自然矿块即不规剐矿块 的抗破坏性能．以此作为岩矿实际所需的破 碎力．而不是以工程中常用的岩矿标准试件 的抗破坏性能来代表岩矿抗破碎力。试验 证明。同等大小的矿块中，不规划矿块抗压 强度仅占标准试件的1 0 ％～2 0 ％【3 j 。在此 基础上，采用球径半理论公式 ”来计算磨 机给矿中不同粒级矿石所需的球径。这一 计算结果往往较磨机原装球球径有大幅度 降低 表1 所示 。 衰1不同方法下韧装球径比较／m m D b 即矿0 ．5 币2 2 4 7 南≯ 1 公式中各参数含义可参看段希祥所著‘选择 性磨矿及其应用 冶金工业出版社，1 9 9 1 。 磨机补加球可直接按钢珠磨损规律 式 2 结合现场钢球磨损实践计算而得，而废弃 需操作人员根据经验边摸索边调整、经验性 强而科学性很差的方法。 掣 一K D e 2 a f 式中掣钢球磨损率，其中t t ’为球重， t 为时间； D { 掌径； K 、”为系数，其中n 随磨机转数而 定。 3 球径精确化磨矿的特点 经过在某磁赤铁矿、某钒钛磁铁矿及某 金矿的粗磨机的磨矿研究，可以看出，与原 装补球方法相比，精确化装球有如下优点。 3 ．1 选捧性■矿作用更强 矿石是由多种矿物组成的集合体，只有 经过破碎将这些矿物分开后，才能通过选矿 实现进一步的分离。由于这些矿物力学性 质的差异，导致在磨矿过程中存在选髯性破 碎现象。一般情况下，需要回收的金属矿 物，或者象金属一样硬度低，或者如金属硫 化物性臆易碎。或者似金属氧化物虽硬度高 但性脍，它们均比主要的脉石矿耪石英易磨 碎。但由于磨机中的破碎施力体与矿石为 点接触，破碎过程中无选择性，若球径过大， 则破碎力过大。使有用矿物与脉石矿物在被 打击后均能破裂，不能有效地利用有用矿物 与脉石矿物的力学差异。而球径精确后，由 于球径变小，打击力变小，在磨矿过程中难 以磨细硬度大的脉石矿物，即使脉石矿物在 磨矿产品的粗级别中更加集中。表2 为不 同装球条件下磨机分级溢藏中铁金属分布 特征 钒蚀磁铁矿 ，由表2 结果可以看出， 0 ．2 m m 以上级别中，精确化装球磨矿产品 品位比原装球有较大降低，而同时因球径变 小，磨矿产品中过粉碎级别也降低。这使磨 矿产品中易选级别产率升高，金属分布更集 中。表中0 ．2 - - 0 ．0 3 7 r a m 易选级别精确装 球金属分布率达6 9 ．∞％，比愿装球 6 6 ．0 1 ％高出3 ．0 7 0 5 。这种因豫径糖确而使 选择性磨矿作用更强的现象无疑将有利于 后续选剐作业。 3 ．2 球径糟■化对■矿产品簟体■■魔爰 ■机处曩能力的髟一 球径精确化后，由于球径藏小，使同样 装球率下钢球数量增多，磨矿循环中对矿石 的打击次数变多，由此引起破碎概率的提 高，月磨帆处理德力可大■度挺裔。同时， 万方数据 2 6 由于介质对矿石施加的破碎力更精确，矿石 易抬矿石内部缺陷及矿物界面破裂，宏观上 体现为细级别产率降低，磨矿产品粒度变粗 但单体解离度升高的现象。表3 为不同装 球条件下钒钛磁铁矿磨矿产品单体解离度 测定结果，由表3 结果可知，精确化装球在 处理量大幅度提高的同时，磨矿产品中磨不 细级别及过粉碎级别产率均比原装球减小， 即粒度分布向中间易选级别集中，有用矿物 单体解离度也有很大提高。生产中若注意 不到此点，而为了增加一7 4 ／m l 的产率，盲 目降低磨机处理量，反而会起到相反的作 用，表4 的结果即可说明。处理量下降后， 尽管磨矿产品一7 4 f t m 含量由4 4 ．9 0 ％上升 至4 8 ．1 0 ％，但磨矿产品单体解离废却大幅 度降低。明显是因为磨机处理量降低后，由 于矿粒在磨机中的通过速度变慢，部分已单 体解离的金属矿物被重复破碎，而硬度大的 脉石矿物虽被打击但难以破裂，由此使 0 ．1 0 m m 以上单体解离度降低，不利于解离 性磨矿。因而，精确化磨矿必须保持较高的 处理量，才能使磨矿产品单体解离度提高， 某磁赤铁矿的粗磨也证明了此点。 裹2不同装球磨矿分级溢流铁分布／％ 一03 0 ．2 95 07 5 ．7 71 00 0 6 1 0 5 02 01 5 7 ．舳8 9 0 96 ．9 0 7 6 ．1 5 01 5 0 ．1 01 9 ．3 5 8 96 31 3 ．0 08 I5 1 01 0 0 ．0 7 41 0 加 9 07 91 0 砷9 3 ．0 8 一o ．0 7 44 4 ．9 0 9 6 ．2 35 11 59 3 ．∞ 合计 1 0 008 7 ．8 9 1 0 008 2 ．3 0 查垫丝里曼丛 2丝塑 坠翌 一 3 ．3 球径精确化对选别作业、球耗等的影 由于球径精确化可以改善磨矿产品质 喃 量，提高有用矿物单体解离度，因此它必然 表4 精确装球不同处理■下铁矿物单体 有利于后续选别作业，表5 为球径精确化前 解离度／％ 后选矿厂生产指标，显然球径精确化后选别 指标有较大改善。 ‘ 表6 为球径精确化前后磨机球耗变化， 由于球径精确化后磨机处理能力上升，碎球 率也因球径减小而降低，因此球耗必然有所 下转第3 0 页 万方数据 3 0 表2综合条件试验结果／％ 方／C 寨g ．条t - 件， 产品名称 产率石_ 旦焦F 石_ 』生墼 } 方案2 叠锅精矿2 4 ．8 8 50 3 58 19 7 ．2 6 8 5 ．3 6 堡 苎竺 曼 塑 翌 竺 唑 螋 注金品位单位为g ／t ，下同 裹3闭路试验结果／％ 方案编号 药“剂g - 条t - 件1 产品名称 产率1 i 曼羔 j i _ 一1 i 卫生堕 苎j i L，uu L m舢 擒混鬻紫金薰矿赫掰篡麓赫 凇Y ⋯8 9 - 5 3 ∞0 0 金孑蕊3 ．4 9 2 1 譬．1 3 2 踹2 ．6 69 勰5 ．0 8 烈 上接第2 6 页 下降。 同时，球径精确化后，磨机功耗、噪音等 也有所降低。 表5 球径精确化前后选厂生产指标／％ 符合金属矿磨矿以解离矿物为目的的基本 要求。 2 ．球径精确化能加强选择性磨矿，提高 磨机处理能力和有用矿物单体解离度，改善 选别指标。即球径精确化可明显改善磨矿 及选别指标。 表6磨机球耗变化 基曼查壁芏墨芏苎奎l 苎垦苎曼些重量查 墅苎 1 g - 包舍细磨改造的戚摹在内 4 结论 2 1 ．通过精确确定岩矿抗破坏性能，并结 合球径半理论公式可精确确定磨机球径，这 3 参考文献 段希祥．我国粗磨球磨机钢球尺寸状况的分析 [ J 】．矿冶工程．1 9 9 8 1 2 3 - - 2 6 曹亦俊．殷希样．球磨机装补球理论的现状及发 展趋势[ J ] ．有色金属 选矿部分 ．1 9 9 9 4 3 4 ～3 8 曹亦俊等．提高攀钢密地选厂磨矿产品单体解 膏度的研究[ J ] ．金属矿山．1 9 9 8 1 1 万方数据