搅拌磨在锌加压浸出备料过程的应用.pdf

5 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 0 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 0 ．0 1 6 搅拌磨在锌加压浸出备料过程的应用 张登凯 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东韶关5 1 2 3 2 5 摘要针对国内某厂锌加压浸出工艺对矿物给料粒度及浓度的要求，对传统磨矿工艺与搅拌磨工艺进行 对比分析，阐述了搅拌磨技术应用于该领域的优越性，并介绍了在实际生产中的应用情况。 关键词锌加压浸出；磨矿；搅拌磨；研磨介质 中图分类号T F 8 1 3 ；T D 4 5 3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 0 0 0 5 6 0 4 A p p l i c a t i o no fA g i t a t o rM i l li nF e e dP r e p a r a t i o no f Z i n cP r e s s u r eL e a c h i n g Z H A N G D e n g k a i D a n x i aS m e l t e r ，S h e n z h e nZ h o n g j i nL i n g n a nN o n f e m e tC o ．，L t d ，S h a o g u a n5 1 2 3 2 5 ，G u a n g d o n g ，C h i n a A b s t r a c t T r a d i t i o n a lg r i n d i n ga n da g i t a t o rg r i n d i n gp r o c e s s e sw e r ec o n t r a s t i v e l ya n a l y z e dt om e e tt h ed e m a n d so ff e e d i n gg r a n u l a r i t ya n dc o n c e n t r a t i o no fr a wm a t e r i a l si nz i n cp r e s s u r el e a c h i n gp r o c e s si nad o m e s t i cz i n cp l a n t ．T h ea d v a n t a g e so fa g i t a t o rg r i n d i n gt e c h n o l o g yi nt h i sf i e l dw e r ee l a b o r a t e d ．T h ep l a n t p r a c t i c e sa r ei n t r o d u c e d ． K e yw o r d s z i n cp r e s s u r el e a c h i n g ；g r i n d i n g ；a g i t a t o rm i l l ；g r i n d i n gm e d i u m 锌精矿粒度一般较粗，如采用锌加压浸出工艺 还需细磨。国内某厂锌加压浸出工艺，要求通过磨 矿后原料粒度从D 。。 7 4 肚m 即8 5 ％以上粒径小于 7 4 肛m 提高到D 。， 2 5 弘m 。同时为消除磨矿过程 中的不安全因素及保证系统体积平衡，要求采用水 基磨矿体系，细磨后高压釜给料浓度不小于7 0 ％。 矿物细磨的最大挑战是在较低的能源费用和较 高的处理量下获得所要求粒度的磨矿产品，因此，选 择一种高效节能的磨矿工艺及设备在工业生产中具 有重要意义【1 书] 。 1磨矿工艺 1 ．1 传统磨矿工艺 传统磨矿工艺是采用球磨机和水力旋流器进行 闭路磨矿，再通过浓缩设备得到合乎要求浓度的矿 收稿日期2 0 1 3 0 4 0 1 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 0 9 A A 0 6 4 6 0 4 作者简介张登凯 1 9 7 1 一 ，男，陕西富平人，工程硕士，高级工程师． 浆。但由于球磨机的运转速度较慢，磨机的功率强 度较低。特别是在要求磨矿粒度越小时，磨矿费用 随磨矿细度变细呈指数关系增加。根据该冶炼厂锌 精矿的传统磨矿试验结果，以处理5 5 0t ／d 锌精矿 规模计，原料从D 8 。 7 4 弘m 细磨至D 。， 2 5t t m ，所 需磨机功率为25 0 0k W 。另外，产品分级溢流浓度 低，为得到高浓度矿浆，还需经浓密机浓缩或过滤， 工艺流程长，设备控制点多，占地面积大，磨矿细度 越小，就越不易得到高浓度的浓缩底流。而且，低的 磨矿浓度也造成磨矿设施庞大，增大建设投资。 1 ．2 搅拌磨工艺 搅拌磨工艺是随着现代材料科学技术的进步而 发展起来的，分为立式和卧式两种。国外已有许多 专业制造厂家，如美国U n i o nP r o c e s s 公司和美卓 M e t s o 矿机公司、日本细川 H O S O K A W A 公司、 万方数据 2 0 1 3 年第1 0 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 7 德国耐驰 N E T Z S C H 公司和道莱士 D r a i s 公司、 澳大利亚艾萨磨机 I S A M I L L 等。在国内，进口的 立式搅拌磨已广泛应用于油漆、油墨、颜料、造纸涂 料、陶瓷釉料、磁性材料、塑料填料、功能材料和难处 理金矿等行业，但应用于锌精矿的细磨还尚属首次。 为此，为验证工艺的可行性及与传统工艺对比，该厂 委托N E T Z S C H 公司进行了磨矿试验。试验结果 表明，采用立式搅拌磨，可直接控制在7 0 ％矿浆浓 度下进行，无需分级及浓密设施，流程短，设备少，控 制简单；磨后粒度满足要求；同样处理规模及粒度要 求下磨机功率仅为4 0 0k W 。因此，该厂在锌加压浸 出磨矿过程引进了德国N E T Z S C H 立式搅拌磨工 艺及设备。 2 N E T Z S C H 立式搅拌磨 2 ．1 结构及工作原理 磨机主要由研磨筒体、分离器、分散轴及磨盘、 机座、减速箱、联轴器、电机、油路系统等组成，其三 维示意图见图1 。 图1N E T Z S C H 立式搅拌磨三维示意图 F i g ．1 T h r e e - d i m e n s i o n a ld i a g r a mo f N E T Z S C Hv e r t i c a la g i t a t i n gm i l l 工作时，浆化好的物料经过给料泵从磨机底部 进入筒体内，通体中部的搅拌轴带动特殊设计的研 磨盘，使研磨介质与被磨物料通过分散、搓揉、研磨 等快速达到要求的细度。研磨后的矿浆再由高速旋 转的分离器分离缝隙中输出至筒体外，而研磨介质 在重力和离心力作用下留在筒体内。 2 ．2 工业装备 根据磨矿小试数据及需要的处理量，该厂装备 了2 台K E l 0 0 0 C 磨机 1 用1 备 ，主要技术数据见 表1 。 表1 磨机主要技术参数 T a b l e1M a i nt e c h n i c a lp a r a m e t e r so fm i l l 项目技术参数 锌精矿粉料粒度D 6 5 4 4p m ，D 9 7 1 0 0 ”I T I ；进料 进料参数 温度～2 5 ℃；固含量7 0 ％；料浆密度2 ．1 1k g ／L ；处 理量2 67 8 6k g ／h 料浆 出料参数粒度D 97 2 5 , u r n 研磨筒容积11 1 0L 研磨简外壳普通钢，可冷却。焊接结构 研磨筒内衬耐磨钢 研磨筒底盖耐磨钢 研磨简体端盖3 1 6 L 不锈钢 搅拌轴戈三粪嬲盘 普通钢材质隔离块，底部的 进料形式通过底部进料筛网 驱动亨频调速，5 0 H 2 时设计轴速为2 0 0r ／”i n ‘D a n 一 搅拌轴速度8 0 ～’or7 m i n 2 0 ～7 5H z 主驱动电机4 0 0k W ，7 10 0 0r ／m i n 西门子 工作电压3 8 0V ／5 0H z 研磨介质铈稳定氧化锆珠 工作制度 3 3 0d ／a ，2 4 h ／d 3 应用情况 3 ．1 生产能力 N E T Z S C H 立式搅拌磨用于研磨锌精矿没有 先例，无可借鉴数据。为此，设计之初进行了5 0 ～ 6 0k g 级的试验，并以此试验所得参数作为设备能 力放大的依据。实践表明，由于受现场进料原料粒 度变化及操作的影响，这种放大有点保守，不是非常 成功。现场在开一台机器的情况下，在粒度与处理 量之间经常顾此失彼，很难达到实际需要。目前已 由1 用1 备模式转为2 台并联运行，此模式下处理 量和磨矿粒度均取得了比较好的效果．只有在1 台 机器需要维护的情况下，这种状况才会被改变，不过 这种改变所持续的时间很短。 3 ．2 简体及研磨盘寿命 磨机研磨对象为常温、水基高浓度中性矿浆，无 腐蚀性，筒体选用耐磨钢，基本满足工况要求，通常 情况下可使用6 ～7 个月。目前，为进一步提高简体 使用寿命，该厂创新性地在研磨简体内部用特殊胶 泥衬砌了一层2 0m m 厚的耐磨刚玉砖，使用寿命达 到1 年左右。但因衬砖的筒体磨损为非均匀磨损， 经常出现大部分刚玉砖尚好但局部耐磨钢简体磨损 的情况，导致筒体还不能重复利用。 研磨盘为易损件，原磨盘采用普通耐磨钢，损耗 较快，平均寿命4 5 天左右。虽然N E T Z A C H 有用 钢骨架衬红色P U 材料的改进方案，但因加工、维护 兰ll摹一 万方数据 5 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．e n 2 0 1 3 年第1 0 期 及费用问题，该厂未采用。试用过国内一家耐磨钢 外包耐磨橡胶磨盘，也因为局部温度高，橡胶易开 裂，未达到预期效果。目前，通过使用一种更好的特 殊材质的耐磨钢，使磨盘寿命延长至7 5 天左右，同 时使单块研磨盘费用与进口相比大大降低。 3 ．3 研磨介质及损耗 为满足矿浆高研磨性的要求，磨机选用了铈稳 定氧化锆珠研磨介质。其真密度为6 ．2g ／c m 3 、堆 密度3 ．9g ／c m 3 ，布氏硬度12 0 0 ，微观结构为细腻、 均匀、致密的四方微晶。研磨介质规格按照1 ．6 ～ 1 ．8m m 和0 ．9 ～1 ．1m i t t 两种2 1 的配比使用，填 充率5 0 ％～5 6 ％。 因为研磨介质为高价值物料，其损耗的大小直 接关系到磨矿成本。通常研磨介质的损耗包括两部 分正常磨损及“跑珠”。“跑珠”的发生主要与操作 有关，通过控制操作 转速、处理量、填充量 基本可 以杜绝。通过多年实践，每吨干矿研磨介质损耗率 约0 ．0 6 ～O ．0 8k g 。 3 ．4 其他改进措施 3 ．4 ．1 喂料、排料泵的改进 磨机喂料、排料泵原采用N E T Z S C H 提供的螺 杆泵。该泵在试运行初期就无法适应高浓度锌精 矿浆的输送，主要体现在密封易泄露、泵体磨损 快，平均使用寿命约5 ～7 天。对此，试运行过程 中采用软管泵对其进行了改进，改进很成功，一直 使用至今。 3 ．4 ．2 磨机进料方式的改进 因磨机采用下进料方式，为了保证研磨介质不 至于泄漏进进料管而造成管路堵塞，原磨机在进料 口 D N 8 0 靠磨腔一侧设置有筛网，网眼1 0 0 扯m 。 实践表明，这种设置经常因锌精矿在浆化过程不可 能1 0 0 ％ 也不需要 完全解离为小于1 0 0 ”m 的颗 粒而造成管路堵塞。后采用U 形管对此进行了改 进。具体为取消原配置筛网，进料口安装管夹阀后 直接与一倒U 型进料管相连，倒U 形管的最高处与 磨机出料溢流面高度相当。 3 ．4 ．3 增加管道及磨机冲洗设施 原设计磨机进料及排料输送管均无冲洗设施， 停机时高浓度的锌精矿将浆极易在管道及磨机内沉 降而造成管道堵塞、磨机压死等故障，不仅清理工作 量大、研磨介质流失严重，影响连续生产，而且清理 过程使用的大量水因无循环而直接进入锌生产系 统，严重影响了电锌系统体积平衡。为此增加了一 套管道及磨机循环冲洗设施。 3 ．5 正常操作 3 ．5 ．1 磨矿粒度控制 从实际生产情况来看，影响磨矿粒度的主要因 素有研磨介质填充量、磨机转速、磨盘损坏情况、进 料量、矿浆浓度。具体分析如下 1 研磨介质填充量。这是影响粒度的主要因 素，填充越多，研磨效果越好。但是如果填充太多， 会发生“跑珠”现象，造成浪费甚至影响下游设备正 常工作，同时磨机工作电流增加，研磨介质和磨盘损 耗均会相应提高。 2 磨机转速。当研磨介质填充量少时，对粒度 无明显影响；当研磨介质填充量达到一定量后，粒度 随转速的提高而减小，且电流增加。 3 磨盘损坏情况。磨盘磨损越多，研磨效果越 差，粒度就会增加，且电流降低。 4 进料量。进料流量越大，在砂磨机筒体内停 留时间就越短，磨矿粒度增加。 5 矿浆浓度。浓度越高，研磨中需要做的功也 就越多，粒度会增加；但浓度过低，也会使研磨效率 降低，并造成研磨介质及磨盘损耗增加。 一般说来，生产中矿浆流量和浓度基本是稳定 的，而磨盘损坏情况、砂磨机转速和研磨介质填充量 实际上关系到的是砂磨机做功的大小，最终会体现 到砂磨机的运行电流高低上。电流越高，即做功越 多，磨矿粒度减小。因此，要发挥好磨机的能力，须 在一定的矿浆流量和浓度下，摸索出在合适的研磨 介质填充量下磨机运行电流与粒度的关系。 通过大量生产实践研究，合适的研磨介质填充 量为5 0 ％～5 6 ％。在该填充量以及矿浆浓度7 0 ％、 单台处理量1 8t ／h 时，磨矿粒度与磨机运行电流的 关系如图2 所示。 由图2 可见，当电流达3 8 0A 时，磨矿粒度达设 计要求。电流从2 4 0A 升至3 0 0A 时，粒度减小比 较明显，超过3 6 0A 后，粒度变化不大。 根据图2 ，在磨机实际运行中，可根据磨机运行 电流 通过搅拌转速调整 和矿浆粒度来判断是否需 加入研磨介质和更换磨盘一般当电流低于3 5 0A 且粒度变大时，首先加入适量研磨介质；若粒度仍然 没有变化则为磨盘磨损，需增加转速直至更换磨盘。 3 ．5 ．2 注意事项 根据多年生产经验总结，作为设备正常运转的 基础，需对以下几方面进行重点关注 1 定期检查润滑油系统的流量、压力 0 ．5 ～0 ．6 M P a 和温度 4 5 ～5 5 ℃ 是否正常，每3 个月清洗 万方数据 2 0 1 3 年第1 0 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 9 皇 { S 一 瑙 封 图2 磨矿粒度与磨机运行电流的关系 F i g ．2R e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r i n d i n gs i z ea n d w o r k i n gc u r r e n to fm i l l 一次油滤，1 年更换1 次润滑油和油滤。 2 矿浆溢流口沉积会减少溢流面造成“跑珠”， 因此要经常检查矿浆溢流口情况并及时清理。 3 经常检查磨机运行情况，包括搅拌轴是否摆 动，电机及减速机的联轴器是否异响 异响时需及时 更换联轴器柱销，否则会导致联轴器损坏 ，减速箱 是否漏油，简体法兰密封面是否渗漏等。 4 磨机停机前要用水冲洗2 0m i n 以上，避免矿 浆和研磨介质沉积，将磨盘压死而无法开机；冲洗时 要降低转速，以减少筒体、磨盘和研磨介质在冲洗水 中快速运转而造成的磨损破碎；再次开机时磨机底 部通过进料管通入压缩空气冲散矿浆和研磨介质， 减少机器启动阻力。 5 磨机运行过程中严禁“跑珠”、干磨现象发 生。“跑珠”会增加珠耗和下游设备故障；干磨状态 下磨盘和研磨介质极易磨损破碎。 3 ．6 费用 依据多年生产实践，N E T Z S C H 立式搅拌磨机 每吨干矿主要运行费用为 元 研磨盘～5 ．6 0 、简体 ～o ．1 5 、研磨介质～1 0 ．5 0 、电费～1 1 ．5 0 、其他～ 1 ．5 0 、合计～2 9 ．2 5 。 4结论 搅拌磨工艺首次在锌加压浸出工艺中已能稳定 运行，且实践证明相对传统球磨一分级一浓密磨矿 工艺，在要求获得较细小粒度情况下，搅拌磨工艺成 本低、流程短、设备少、控制简单、操作便利，应用前 景广阔。为进一步降低磨矿费用，持续对研磨盘及 简体进行改进、降低研磨介质损耗是今后的重点努 力方向。 参考文献 [ 1 ] 何醒民．一种高效节能研磨设备在工业生产中的应用 [ C ] l l 锌氧压浸出技术论文集．长沙长沙有色冶金设 计研究院有限公司，2 0 1 2 5 3 5 4 ． E 2 ] 张建刚．锌氧压浸出工艺的原料预处理[ c ] ／／锌氧压浸 出技术论文集．长沙长沙有色冶金设计研究院有限公 司，2 0 i 2 5 1 - 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