新型磨礦介質(zhì)在立式螺旋攪拌磨機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐與改進(jìn)

楊有洪，徐勝旗，申 滔

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

工業(yè)礦物加工的磨礦主要采用球磨機(jī)，但隨著礦物資源貧、細(xì)、雜，傳統(tǒng)球磨機(jī)很難達(dá)到目標(biāo)解離要求。人們急需尋找和發(fā)明更高效、更節(jié)能的粉磨設(shè)備。目前細(xì)磨設(shè)備主要有立式螺旋攪拌磨礦機(jī)、棒攪拌介質(zhì)磨機(jī)（SMD）、艾薩磨機(jī)。

日本于1948年成功研制DuPont砂磨機(jī)，在此技術(shù)基礎(chǔ)上，日本的河端重勝博士在1952年成功發(fā)明立式螺旋攪拌磨礦機(jī)或稱塔磨機(jī)。1960年左右各種攪拌磨機(jī)相繼問(wèn)世，80年代開始逐步引起國(guó)際礦業(yè)界和冶金行業(yè)的重視。目前主要生產(chǎn)廠家是芬蘭的美卓公司和德國(guó)的愛(ài)立許公司，美卓公司的產(chǎn)品以Ⅴertimil命名[1-3]。

同時(shí)美卓(Metso)公司也生產(chǎn)棒攪拌介質(zhì)磨機(jī)（SMD），SMD是一種流化床式攪拌磨機(jī)，即不論磨礦介質(zhì)比重如何，足夠的攪拌速度可將磨球充分分布于礦漿中，從而使顆粒與介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)力接觸。利用攪拌臂的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，將高能運(yùn)動(dòng)力傳遞至磨機(jī)中的介質(zhì)與礦漿混合物，以產(chǎn)生顆粒間的剪切力和壓力，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)磨所需的磨礦機(jī)理，目前最大SMD的裝機(jī)功率達(dá)1100kW[4-6]。

I994年底在Mount Isa鉛鋅礦山成功安裝了第1臺(tái)M3000(1.1MW)艾薩磨機(jī)，并很快又安裝了另外1臺(tái)，該型磨機(jī)于1995年成功安裝McArthur River鉛鋅礦。自1999年文薩磨機(jī)商業(yè)化起至2010年底，全球安裝運(yùn)行81臺(tái)臺(tái)艾薩磨機(jī)，總安裝功率達(dá)130 MW[7]。

2011年12月銀山選廠引入國(guó)內(nèi)第一臺(tái)Metso公司生產(chǎn)的立式螺旋攪拌磨礦機(jī)VTM-800。立磨機(jī)作為一種高效、節(jié)能的細(xì)磨設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)細(xì)粒嵌布礦物的有效解離，可以降低磨礦能耗40%以上，排礦粒度P80可以達(dá)到15um～74um。傳統(tǒng)臥式球磨機(jī)相比有顯著的優(yōu)點(diǎn)：①高效、節(jié)能；②噪聲污染小低于85dB；③工程基建費(fèi)用低、裝備總占地面積小、安裝施工簡(jiǎn)單；④磨礦產(chǎn)品粒級(jí)分布窄[8-10]。

1 銀山礦業(yè)近年來(lái)立式螺旋攪拌磨礦機(jī)使用和改進(jìn)情況

1.1 銀山礦再磨工藝流程

圖1 銀山礦再磨系統(tǒng)工藝流程示意

銀山礦采用再磨磨機(jī)與水力旋流器組成粗精礦再磨-分級(jí)工藝系統(tǒng)，如圖1所示。旋流器沉砂和分級(jí)箱沉砂給入立磨機(jī)中，立磨機(jī)溢流產(chǎn)品經(jīng)過(guò)分級(jí)箱后部分溢流進(jìn)入緩沖池中，經(jīng)泵給入旋流器后分級(jí)產(chǎn)生最終磨礦產(chǎn)品。

1.2 鋼球、頑石、瓷球作為磨礦介質(zhì)在立式螺旋攪拌磨礦機(jī)的使用

自2011年12月銀山選礦廠立式螺旋攪拌磨礦機(jī)投入使用以來(lái)，為了降低立式螺旋攪拌磨礦機(jī)運(yùn)行成本，不斷探索使用新型磨礦介質(zhì)在立式螺旋攪拌磨礦機(jī)中的使用。先后頑石替代鋼球、瓷球替代鋼球作為磨礦介質(zhì)成功應(yīng)用。

表1 鋼球、頑石、瓷球工業(yè)試驗(yàn)情況對(duì)比表

銅精礦品位 17.82 18.52 18.51銅硫分離作業(yè)回收率 91.0 92.5 92.6再磨細(xì)度+200目 3.25 3.19 1.99-200目+320目 15.83 16.28 15.11-320目 80.92 80.53 82.9磨礦介質(zhì)單耗（kg/t） 0.2 1.85 0.023電耗 /（kw★h★t-1） 1.24 0.97 0.82

從上表1可知，銀山選礦廠先后頑石替代鋼球、瓷球替代鋼球作為磨礦介質(zhì)，磨礦細(xì)度上都能達(dá)到工藝要求。在銅硫分離作業(yè)回收率上，頑石替代鋼球后銅回收率提升了1.5%，瓷球替代鋼球銅回收率提升了1.6%。同時(shí)磨礦介質(zhì)單耗、電耗上有較大幅度下降。

表2 不同種類再磨磨機(jī)和不同介質(zhì)銅、金、銀回收率對(duì)比表

1.3 使用立式螺旋攪拌磨礦機(jī)和不同介質(zhì)銅金銀回收率的提高

關(guān)于銅回收率方面，采用鋼球?yàn)槟サV介質(zhì)時(shí)，立式螺旋攪拌磨礦機(jī)較普通球磨機(jī)對(duì)比，選廠銅硫分離作業(yè)回收率提高了1.3%左右，證明立式螺旋攪拌磨礦機(jī)較傳統(tǒng)球磨機(jī)能實(shí)現(xiàn)在礦物更好的單體解離，有利于提升回收率。立式螺旋攪拌磨礦機(jī)使用頑石替代鋼球后，銅硫分離作業(yè)回收率較使用鋼球期間提高了1%左右，使用瓷球替代鋼球后，銅硫分離作業(yè)回收率較使用鋼球期間提高了1.3%左右。瓷球替代鋼球作為磨礦介質(zhì)解決了頑石磨礦細(xì)度不穩(wěn)定問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)銅回收率的提升。

關(guān)于金銀回收率方面，采用鋼球?yàn)槟サV介質(zhì)時(shí)，立式螺旋攪拌磨礦機(jī)較普通球磨機(jī)對(duì)比，選礦廠銅硫分離作業(yè)金、銀回收率分別提高了8%和1%左右。立式螺旋攪拌磨礦機(jī)使用頑石替代鋼球后，金、銀回收率較使用鋼球期間略微下降，主要還是原因入選品位下降導(dǎo)致的；使用瓷球替代鋼球后，當(dāng)入選品位接近時(shí)，金、銀回收率較使用鋼球期間提高了1.1%、5.3%左右。

1.4 立式螺旋攪拌磨礦機(jī)在不同介質(zhì)條件下襯板使用情況

表3 鋼球、頑石、瓷球立式螺旋攪拌磨礦機(jī)使用周期對(duì)比表

從上表3可知，從立式螺旋攪拌磨礦機(jī)上襯板使用周期上，頑石替代鋼球后襯板使用周期延長(zhǎng)了15天，瓷球替代鋼球襯板使用周期延長(zhǎng)了60天。瓷球作為磨礦介質(zhì)時(shí)，能大幅度的提升立式螺旋攪拌磨礦機(jī)襯板使用周期。

1.5 頑石、瓷球作為磨礦介質(zhì)應(yīng)用過(guò)程存在的問(wèn)題與改進(jìn)措施

在應(yīng)用過(guò)程中，由于礦石硬度增加或處理量增加，立式螺旋攪拌磨礦機(jī)磨礦細(xì)度下降幅度較大，使用頑石和瓷球改進(jìn)措施分別如下：

使用頑石時(shí)，填充率如接近60%，此刻如繼續(xù)增加頑石在磨機(jī)中的填充率，不僅不會(huì)提升磨礦細(xì)度，同時(shí)會(huì)增加頑石大量從溢流口跑出的風(fēng)險(xiǎn)。改進(jìn)方法是通過(guò)添加少量鋼球或者瓷球進(jìn)行混合介質(zhì)填充來(lái)快速穩(wěn)定提升磨礦細(xì)度。

使用瓷球時(shí)，磨礦細(xì)度下降幅度較大，會(huì)不斷導(dǎo)致旋流器沉砂濃度上升，當(dāng)沉砂濃度達(dá)到80%以上時(shí)，由于瓷球密度3.7g/cm3較輕，磨礦濃度增加后礦漿對(duì)瓷球浮力增加，瓷球會(huì)大量從溢流口跑出，不僅會(huì)堵住旋流器沉砂嘴，而且會(huì)從溢流口進(jìn)入下一道流程中。改進(jìn)方法是班中密切檢測(cè)磨礦濃度，觀察立式螺旋攪拌磨礦機(jī)電流變化，嚴(yán)格控制磨礦濃度。必要時(shí)需降低處理量，提升磨礦細(xì)度。

2 結(jié)論

（1）礦物嵌布粒度微細(xì)導(dǎo)致礦石的細(xì)磨和再磨已成為生產(chǎn)工藝發(fā)展的普遍要求，傳統(tǒng)球磨機(jī)已不能滿足上述要求，立式螺旋攪拌磨機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，并得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

（2）對(duì)頑石、瓷球替代鋼球進(jìn)行了磨礦介質(zhì)生產(chǎn)應(yīng)用，銀山礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大效益，其體現(xiàn)在磨機(jī)電耗和介質(zhì)成本下降，銅、金、銀回收率提升。同時(shí)使用頑石、瓷球替代鋼球在工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中會(huì)帶來(lái)更多潛在的不穩(wěn)定因素，這需要工藝人員更加精細(xì)化管控，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

（3）瓷球作為頑石的進(jìn)一步優(yōu)化，解決了使用頑石磨礦時(shí)細(xì)度的不穩(wěn)定性，添加量大等問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)成本指標(biāo)下降、選礦指標(biāo)的穩(wěn)步提升。

（4）頑石、瓷球替代鋼球，實(shí)踐證明能延長(zhǎng)立式螺旋攪拌磨礦機(jī)螺旋襯板使用周期，瓷球較鋼球延長(zhǎng)了襯板使用周期60天，提升了設(shè)備利用率。