銀山選礦廠VTM-800立磨機應用實踐

楊有洪

（江西銅業(yè)集團銀山礦業(yè)有限責任公司，江西 德興334201）

0 前 言

礦產(chǎn)資源的貧細雜特性決定了必須對礦石進行細磨方能實現(xiàn)礦物的有效分選，由于傳統(tǒng)磨機已無法滿足礦石再磨和細磨要求，人們開始研制和完善各種細磨設備.1952年河端重勝博士發(fā)明塔磨機[1]，Metso公司于1972年取得該項技術，生產(chǎn)的磨機叫Verti Mill磨機.目前我國僅有部分廠家、科研單位可以生產(chǎn)螺旋磨礦機，并在黃金、冶金、化工、水泥工業(yè)得到應用，但國內(nèi)產(chǎn)品規(guī)格小，在結構、材質(zhì)、磨礦介質(zhì)等多方面需待改進[2].

銀山礦業(yè)公司在6 500 t/d選礦廠項目中，引進VTM-800立磨機用于粗精礦再磨，成為國內(nèi)首個使用立磨機的金屬礦山，經(jīng)過一年多的運行，設備各項指標穩(wěn)定，節(jié)能明顯，由于立磨機在細磨方面的優(yōu)勢，可以提高礦石的解離度、大幅度減輕磨礦產(chǎn)品的過粉碎現(xiàn)象、并可擦洗有用礦物表面黏附的雜質(zhì)，有利于改善浮選指標，提高金屬回收率.

1 立磨機構造和工作原理

1.1 立磨機構造

立磨機主要有電機、筒體以及筒體內(nèi)的螺旋攪拌裝置組成，配套了分級循環(huán)系統(tǒng)，分級循環(huán)系統(tǒng)由分級筒和循環(huán)泵組成.立磨機筒體有檢修門，內(nèi)壁有磁性襯板，頂部有入料口和鋼球添加口，底部有循環(huán)泵入料口.銀山選礦廠使用的立磨機構造組成見圖1[3].

圖1 立磨機構造

1.2 立磨機工作原理

立磨機-分級循環(huán)筒-旋流器組成閉路循環(huán)，立磨機排礦經(jīng)分級筒處理后分為2部分，粗粒級通過循環(huán)泵由筒體底部進入立磨機，細粒級進入旋流器二次分級，合格溢流產(chǎn)品進入銅硫分離浮選，沉砂從立磨機筒體頂部給入，由于自身重力作用形成向下物料流，同時立磨機螺旋旋轉(zhuǎn)帶動鋼球進行磨礦后形成向上物料流，給礦中細粒級由于受向上物料流的作用，部分向上進入分級筒避免過磨，粗粒級則繼續(xù)下沉被鋼球磨細.

物料和磨礦介質(zhì)受自身重力和擠壓力產(chǎn)生的磨擦、沖擊和剪切作用力，物料能夠被有效的粉碎[4].在立磨機內(nèi)存在以下幾種磨礦作用：①葉片內(nèi)球與球的摩擦作用；②葉片與球的摩擦作用；③葉片外緣與筒體內(nèi)壁間隙內(nèi)球的相互研磨作用；④筒體內(nèi)壁與球的摩擦作用[5].

2 粗精礦再磨流程設計

2.1 再磨設備選型

目前，粗精礦再磨所用磨機主要是立式磨機、Isa磨機和普通球磨機.磨礦過程中主要的磨礦作用有砸碎和磨剝，隨著磨礦粒度在磨礦過程中逐漸變細，砸碎作用越來越小，磨剝作用占據(jù)主要地位，尤其是在再磨過程中.傳統(tǒng)球磨機作為再磨設備，雖然已經(jīng)使用小鋼球，由于只有磨剝作用是最有效的，所以還是有相當部分的能量由于無效的鋼球提升最終被轉(zhuǎn)化為聲能和熱能[6]，導致磨礦能耗高.

一般來說磨礦產(chǎn)品粒度在小于74 μm粒級占90%左右時可采用球磨機，磨礦產(chǎn)品粒度在20～74 μm內(nèi)的，應選用立磨機，若再細磨到粒徑小于20 μm選用Isa磨機為好[7].

2.2 再磨工藝流程

銀山選礦廠立磨機型號為VTM-800-WB，裝機功率600 kW，臺時處理能力80 t/h，給礦粒度F80= 0.1 mm，磨礦產(chǎn)品P80=0.045 mm.再磨流程見圖2.

圖2 粗精礦再磨流程

3 立磨機應用實踐

3.1 磨礦介質(zhì)粒度

磨礦介質(zhì)粒度是影響磨礦效果的重要參數(shù)，必須要保證足夠粗的磨礦介質(zhì)，以磨碎給料中的最粗顆粒，介質(zhì)粒度太細時，磨礦產(chǎn)品粒度分布較廣[6]，對粗粒級磨礦效果差.

銀山選礦廠立磨機磨礦介質(zhì)目前采用鍛鋼球，底球尺寸為φ25 mm∶φ20 mm∶φ12.5 mm=5∶4∶1，補加球采用φ25 mm鋼球，單耗按0.2 kg/t·原礦添加，再磨產(chǎn)品粒徑小于45 μm含量82%左右，粒徑大于74 μm含量6%以下.

為了增加磨礦細度，于2012年9月試驗只補加φ12.5 mm鋼球，試驗開始后粒徑小于45 μm含量逐步提升達到88%，但粒徑大于74 μm含量變化不大，在9%左右，后續(xù)補加了部分φ25 mm鋼球，粒徑大于74 μm含量降至5%以下，證明過細的磨礦介質(zhì)對粗粒級磨礦效果欠佳.精確選擇細磨介質(zhì)的尺寸，旨在細磨過程中產(chǎn)生準確的破碎力，是提高細磨效率的必要條件[8].

3.2 磨礦介質(zhì)充填率

立磨機磨球充填率的測量，主要是通過測定裝球量的高度來實現(xiàn).第1步需測量筒體高度，第2步需在第1步測量點位置上測出磨球頂部到測量點高度，2次高度之差就是裝球量高度.

介質(zhì)層高度增加，新生粒級含量增高，但增加的幅度越來越小，并逐漸保持在穩(wěn)定狀態(tài)[5].研究表明，立式磨機無論在單位質(zhì)量還是單位體積上都能提供更好的功率強度[9]，從而保證小球有足夠的能量.磨機裝球量和電流、功率呈正相關關系，可以用來估計裝球量、磨礦細度、功率和螺旋襯板磨損情況.目前銀山選礦廠立磨機充填率控制在26%左右，主電機電流強度在45～52 A.

3.3 磨礦濃度

為了獲得最佳的磨礦效果，需要控制最佳磨礦濃度.礦漿濃度影響了給入磨機的流量，礦漿流變學研究表明，礦漿的高黏度會減緩介質(zhì)的運動，低黏度時，流體會潤滑介質(zhì)從而降低磨礦效率，而高濃度適宜細磨，低濃度更適合粗粒給礦的研磨[10]，經(jīng)過一年多的使用，銀山選礦廠最佳磨礦濃度在（55±5）%.

3.4 磨礦介質(zhì)材料

3.4.1 磨礦介質(zhì)材料的選擇

磨礦介質(zhì)材料的成本，物理性能如硬度、密度、耐磨性和本身的磨耗對礦漿的污染情況是選擇研磨介質(zhì)的首要考慮因素，同時還要考慮介質(zhì)光潔度.

立磨磨礦介質(zhì)可采用惰性介質(zhì)替換鋼球，可以減少礦物表面鐵離子污染，進一步提高回收率.鐵介質(zhì)磨礦容易使礦粒表面形成金屬沉淀和氫氧化鐵薄膜，從而影響礦物可浮性和選擇性[11]，惰性介質(zhì)可嘗試用半自磨頑石或者硬度較好的鵝卵石、礫石，陶瓷珠.

3.4.2 磨礦介質(zhì)材料發(fā)展趨勢

磨機介質(zhì)粒度越用越小，需要細磨時，用粗粒徑介質(zhì)始終無法達到磨礦要求，改用較小粒徑效果得到明顯改善，同時要保證和最大給料粒度相匹配的粗粒徑介質(zhì)；比重越用越大，密度越大的介質(zhì)運動能量越大，研磨效率相對越高；磨礦介質(zhì)的粒徑偏差越來越小，光潔度越來越高，磨耗和介質(zhì)表面光潔度成反比，光潔度越高磨耗越低.

3.5 立磨機與傳統(tǒng)磨機經(jīng)濟比較

按年處理量200萬t，原礦品位0.4%，銅平均無稅價5.2萬元/t，原礦含金按0.5 g/t，金價300元/g計算.立磨與球磨技術經(jīng)濟數(shù)據(jù)對比見表1.

表1 立磨與球磨經(jīng)濟數(shù)據(jù)對比

由表1可見，立磨機較普通磨機每年可節(jié)約成本188.9萬元，雖然立磨機價格貴，但是由于占地面積小，基建投資少，節(jié)能明顯，同時鋼球襯板單耗低且有利于增加回收率，銅回收率每年可增加0.3%，伴生金回收率增加4%，多產(chǎn)生效益1 300多萬元，基本在2年左右即可收回投資成本.

3.6 立磨機與傳統(tǒng)磨機指標對比

立磨機與傳統(tǒng)磨機指標對比見表2.

表2 立磨機與傳統(tǒng)磨機指標對比/%

磨礦粒度直接影響精礦品位和回收率，要想獲得較高的選礦技術指標，細磨設備的合理選擇是選礦工藝的關鍵環(huán)節(jié)之一[7].實踐證明立磨機在磨礦細度方面優(yōu)勢明顯，粒徑小于45 μm含量增加11%左右，由于單體解離度增加，銅精礦品位提高1.3%，回收率增加0.3%.

4 立磨機使用需重點關注的問題

（1）在磨機停機維修檢查期間，必須定期檢查裝球量位置，靜態(tài)裝球量突然升高20 cm左右表明螺旋襯板已磨損.

（2）立磨機啟動前必須確保有大約60 cm的磨球深度，避免螺旋主軸晃動造成損傷.

（3）長期停機時必須確保磨機內(nèi)礦漿濃度5%以下，停機期間應每隔一周重啟一次磨機運行10 min防止細粒級礦物凝固結塊，導致負荷過大無法啟動磨機；中長期和緊急停機需打開循環(huán)泵，并加水稀釋礦漿，減緩凝固結塊過程，必要時需開倉放球才能確保磨機再次啟動.

5 結束語

立磨機、Isa磨機和Detritor磨機是應用最好的工業(yè)細磨和超細磨設備[6]，立式磨機的破碎方式比較適合提高礦物的選擇性磨碎作用[12]，立磨機具有磨剝、擦洗、分層研磨、內(nèi)部分級等特點[13]，能有效進行細磨和超細磨.銀山礦實踐表明，立磨機再磨細度較好，粒徑小于45 μm含量增加11%，電耗節(jié)約40%左右（與普通磨機比），鋼球單耗0.18 kg/t，每年可節(jié)約運行成本近200萬元.

立磨機在國外已廣泛應用，在國內(nèi)使用較少，繼銀山礦業(yè)公司首次引進后，多家礦業(yè)公司和研究院到訪參觀，說明該設備受到國內(nèi)礦業(yè)界的廣泛關注.由于立磨機的節(jié)能和磨礦效果優(yōu)勢，立磨機將越來越多地用于細粒級磨礦.

[1]劉全民，張洪國，何發(fā)鈺，等.有色金屬礦山節(jié)約資源能源與減排[J].礦產(chǎn)保護與利用，2009（1）：39-42.

[2]孫成林.我國超細粉碎技術現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].硫磷設計與粉體工程，2001（1）：11-15.

[3]鄭描，劉威.VTM立磨機在銀山選礦廠的應用[J].有色設備，2013（2）：38-40.

[4]包士雷，孫永升，程仁舉.攪拌磨在選礦中的應用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010（7）：43-45.

[5]嚴金中.立磨機磨礦原理的探討[J].礦冶工程，1998，18（1）：27-30.

[6]高明煒，李長根，崔洪山.細磨和超細磨工藝的最新進展[J].國外金屬礦選礦，2006，43（12）：19-23，11.

[7]余永富，余侃萍，陳雯.國外部分選礦廠介紹及細粒級磨機的應用對比[J].礦冶工程，2011，31（5）：26-31.

[8]潘新潮，段希祥.選礦廠細磨磨礦介質(zhì)的選擇及研究[J].有色金屬設計，2002，29（4）：26-31.

[9]張國旺，李自強，李曉東，等.立式螺旋攪拌磨礦機在鐵精礦再磨中的應用[J].金屬礦山，2008（5）：93-96.

[10]Sinnott M.Slurry flows in a tower mill[J].Miner Engineering，2010（11）：2.

[11]金勇士.艾薩磨技術的應用及最新進展[J].有色設備，2013（4）：15-18.

[12]鄢富坤，肖慶飛，羅春梅.現(xiàn)階段我國磨礦設備的研究進展及發(fā)展方向[J].礦產(chǎn)綜合利用，2013（2）：12-16.

[13]張國旺，楊劍波，石德俊，等.立式螺旋攪拌磨礦機的研制及其在鉬礦再磨擦洗中作業(yè)中的應用[J].有色金屬：選礦部分，2009（1）：23-26.