目前选矿厂常用的磨矿机类型有棒磨机、球磨机、自磨机或半自磨机、砾磨机等。近年来,为满足细磨或超细磨工艺的需要,出现了某些高效新型磨矿设备,其中在工业上得到应用的主要有立磨机( 也称塔磨机)、SMD ( Stirred Media Detritor) 磨机和艾萨磨机。
磨矿机类型的选择主要根据磨矿作业处理矿量、磨矿产品的质量要求、矿石性质及各种磨矿机的技术性能,经过多方案的技术经济比较来确定。
(1)棒磨机
棒磨机是以钢棒为磨矿介质的磨矿机。当矿石需要磨碎到80%通过2mm至80%通过0.5mm (有时稍细些)范围的粗粒产品时,通常采用棒磨机。棒磨机的特点是在磨碎过程中磨碎介质与矿石呈线接触,因而具有一定的选择性磨碎作用,产品粒度比较均匀,过粉碎矿粒少。在用于粗磨,产品粒度上限为1 ~ 3mm时,棒磨机的处理量大于同规格的球磨机;当用于细磨,产品粒度上限小于0. 5mm时,磨矿效果不如同规格的球磨机。棒磨机的给矿粒度上限一般为15 ~ 25mm,当棒磨机的直径大于2400mm时,给矿粒度上限可达40~50m。
目前,大多使用直径小于4500mm的棒磨机。
(2)球磨机
球磨机是以钢球为磨矿介质的磨矿机,有格子型球磨机和溢流型球磨机两种。
格子型球磨机的排矿端设有格子板,其主要优点是矿浆液面比较低,能及时排出合格产品, 减少了矿石的过粉碎;磨碎效率较高,单位容积处理量比同规格的溢流型球磨机高15% ;装球量较多。缺点是构造复杂,格子板易坏,维修困难,质量大,设备价格高。格子型球磨机磨碎产品的粒度上限一般为0.2~0. 3m,因此一般用于中、小型选矿厂的粗磨球磨机,且常与螺旋分级机构成闭路。
溢流型球磨机的主要优点是构造简单、好管理、易维修.磨矿产品粒度细一般小于0.2mm),缺点是排矿液面高、矿浆在磨矿机内停留时间长、单位容职处理量低, 排矿粒度不均匀、易产生过粉碎。
大型选矿厂球磨机一般选用溢流型球磨机,两段磨矿流程中的第二段磨矿及中间产品再磨通常也选用溢流型球磨机,中间产品再磨细度较细时也可选用立磨机。
(3)自磨机和半自磨机
自磨机有干式和湿式两种。干式自磨机适用于物料干法加工或干式选矿的干式磨矿作业。干式自磨机的风力分级系统设备多、粉尘大及干式选矿生产指标不佳等原因,采用干式自磨机的不多。而湿式自磨机的辅助设备较少、粉尘少、物料输送方便、好管理、易维修等,在黑色及有色金属选矿厂应用比较广泛。
采用自磨或半自磨工艺的主要优点是:流程简单、配置方便、投资省、不耗或少耗磨矿介质、减少生产环节及粉尘污染。对含泥含水较高矿石,可避免常规流程中破碎、筛分等环节堵塞现象的产生,同时可减少物料的过粉碎,改善磨矿产品的粒度分布,减轻铁质对矿物的污染,为浮选创造更为有利的工艺条件。其主要缺点是:对给矿粒度和可磨性变化敏感、生产易发生波动;在一般情况, 其电耗高于常规流程。
欲采用自磨或半自磨流程,必须进行必要的试验研究工作,并在此基础上与其他碎磨方案(常规碎磨、高压辊磨方案等)进行技术经济比较,以确定是否采用自磨或半自磨工艺并选择磨矿设备。
(4)砾磨机
砾磨机常用于两段磨矿的第二段磨矿作业。砾磨机的磨矿介质可以用破碎后部分块状矿石,也可用自磨机中引出的“难磨粒子”或砂石场的卵石。由于不用金属介质,可以减少铁质对矿物的污染并改善选别效果,磨矿钢耗较少。其主要缺点是生产能力较低。
(5)几种适于细磨或超细磨的新型磨机
适于细磨或超细磨的磨矿设备主要有立磨机( Vertimill)或称塔磨机(Tower mill)、SMD (Stirred Media Detritor)磨机和艾萨磨机(Isa Mill)。这三种设备亦统称为搅拌磨。其中立磨(塔磨)和SMD磨为立式搅拌磨;艾萨磨为卧式搅拌磨。
a立磨机 立磨机是一种垂直安装、筒体固定、内带螺旋搅拌装置的细磨设备,在圆筒形研磨室的中心轴垂直方向上,装有螺旋搅拌器,磨机中的介质由于螺旋的搅拌作用,做上下循环运动,对加入的物料进行磨碎。螺旋旋转速度一般为 3m/s (梢部),磨制介质一般为直径12mm钢球。立磨机通常与旋流器组成闭路磨矿,其适宜的产品粒度P80一般为74 ~20um,主要用于三段(两段)磨矿或中矿再磨等作业。
与球磨机相比,其优越性在于:高效细磨,可防止过磨;节省能耗,在适宜的产品粒度范围内,比球磨机能耗有较大幅度的降低;易于操作、维修和安装;噪声低、 振动小;占地面积小、设备基础简单。
目前国外主要有Metso公司和日本Eirich公同生产立磨机,工业上应用的最大规模立磨机其安装功率为1120kW,处理能力超过100t/h。我国第一台立磨机于20世纪90年代用于乳山金矿,现有多台立磨机用于金矿、铜矿、钼矿等选矿厂。
b SMD 磨机 SMD磨机亦为一种搅拌磨。在磨机中心轴上设有呈辐射状布置的搅拌器,其端部线速度一般为11m/s (梢部)。磨矿介质般为 1 ~ 5mm 的陶瓷微珠或砂子。
立磨机由于受螺旋搅拌速度以及钢球介质(-般为φ12mm左右)的限制,其适宜的产品粒度下限(P80)一般为 20um左右,而SMD 磨机可以得到更细的产品粒度。澳大利正zinifex Century铅锌矿在超细磨回路安装15台SMD (355kW) 磨机(与φ50mm旋流器组成闭路),使用1-2mm砂子作为磨矿介质,给矿粒度为P80 =34um,磨矿产品粒度P80 =6.6um。
SMD磨机为Metso公司产品,其最大规格SMD磨机安装功率为355kW。
c艾萨磨机 艾萨磨机采用水平高速搅动磨剥原理,使得矿物单体解离。磨机筒体是水平安装的,磨机内设有转动的轴及磨盘,轴与电机、减速机相连接,给矿矿浆通过泵从进料口给入磨机,磨机内的磨盘搅动介质与物料,经过8个磨盘的研磨产生的细粒产品被分离出来,介质和粗粒留在磨机内。艾萨磨磨矿介质有陶瓷、砂子、炉渣等, 粒度一般为0.5~3mm。 陶瓷介质磨矿效果更好,因此目前大部分艾萨磨机使用陶瓷介质。
艾萨磨特性决定了它能得到很细的产品粒度,艾萨磨适宜产品粒度范围一般为45 ~5um。主要用于三段磨矿或中矿再磨等细磨或超细磨作业。艾萨磨主要技术特点是:
(1)磨矿介质尺寸小,单位容积内有更多的介质颗粒和更大的介质表面积,因此增大了介质和矿粒的接触几率,有利于提高磨矿效率。
(2)艾萨磨的特殊设备结构及运行条件使得其具有“粗颗粒优先磨矿”的特点,这有助于实现适宜的产品粒级分布,即实现细磨又不过磨。
(3)艾萨磨机在排料端设有内部分级系统(“产品分离器”),“产品分离器”比传统的水力旋流器有更高的分级效率。因此,艾萨磨可以实现开路磨矿。
(4)艾萨磨有较高的能量强度。艾萨磨的能量强度约300kW/m3,而球磨和塔磨为20 ~ 40kW/m3。如此高的能量强度使设备占用的空间更小。
艾萨磨机由澳大利亚超达(Xstrada) 公司生产。目前在工业上应用的最大规格艾萨磨为M10000型,安装功率3000kW。截至2009年,在世界各地已安装约73台艾萨磨机,其中最大规格(M10000)磨机31台。
欲采用上述类型的磨机,需委托设备厂家进行相应设备的试验和设备选型,并根据试验和设备选型结果进行多方案比较,以确定最优的设备选型方案。
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