銅硫礦山立磨機(jī)添加瓷球尺寸的研究

陳 延，申 滔，李明敏，王 旭

（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）

1 引言

納米陶瓷球按制成材料可分為碳化硅類陶瓷球、氮化硅類陶瓷球、氧化鋯類陶瓷球和氧化鋁陶瓷球四種。目前礦山使用的一般為氧化鋁陶瓷球，與傳統(tǒng)鋼球相比，納米陶瓷球有著密度低、強(qiáng)度高、剛性好、硬度高、耐磨損、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小和耐腐蝕的特點(diǎn)。陶瓷球的密度低，如氧化鋁陶瓷球密度為3.77g/cm3，僅為傳統(tǒng)鋼球的一半，在磨機(jī)中作研磨介質(zhì)使用，可以降低球介質(zhì)的離心力，從而減小對礦物的沖擊能。納米陶瓷球的剛性好，且抗壓強(qiáng)度高，能有效防止球體在研磨過程中的塑性變形，有效提高介質(zhì)的使用率。由于陶瓷球制成材料及工藝特殊，表面摩擦系數(shù)小，因此陶瓷球具有較好的耐磨蝕性、耐腐蝕性及高硬度［1］。

由于陶瓷球的優(yōu)點(diǎn)較多，近幾年在全國有色金屬礦山行業(yè)應(yīng)用非?？欤C(jī)的日常添加瓷球尺寸均按照傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行核定，一般為20mm或25mm。本研究旨在探索立磨機(jī)最佳的添加瓷球尺寸，從而提高磨礦效率和節(jié)約成本。

2 原礦性質(zhì)

銀山九區(qū)銅硫礦為陸相火山巖型中低溫?zé)嵋旱V床。礦體賦存在石英斑巖和英安斑巖接觸帶及枚巖中。礦石氧化程度很低，屬原生硫化礦礦石。

原生銅硫礦石中金屬礦物主要以變膠狀黃鐵礦、黃銅礦及變膠狀黃銅礦、硫砷銅礦、砷黝銅礦為主，其次為變膠狀閃鋅礦、閃鋅礦、斑銅礦、方鉛礦及微量的鈦鐵礦、銳鈦礦、自然金、輝硫銻鉛銀礦、自然銀等。脈石礦物以石英、絹云母為主，少量綠泥石、高嶺土等。原礦主要組份分析見表1。

表1 原礦主要組份分析

3 不同尺寸瓷球的磨礦實(shí)驗(yàn)

（1） 在選礦工藝上立磨機(jī)一般用于粗精礦再磨，粗精礦再磨使用陶瓷球作為磨礦介質(zhì)，可以利用其在磨礦過程中具有能量密度低、磨剝作用強(qiáng)、磨礦產(chǎn)品中易選粒級含量高而過粉碎粒級含量低的特點(diǎn)，同時能有效的減輕在傳統(tǒng)磨礦環(huán)境中產(chǎn)生的鐵質(zhì)污染［2］。故取銅硫混合浮選的粗精礦作為磨礦實(shí)驗(yàn)的入料，磨礦入料的細(xì)度分析如表2。

表2 磨礦入料細(xì)度

（2）磨礦條件為：磨礦時間15min，瓷球介質(zhì)充填率40%，磨礦介質(zhì)分別按20mm瓷球、15mm瓷球、10mm瓷球、6mm瓷球和瓷球配比為20∶15∶10mm=5∶4∶1進(jìn)行5個磨礦實(shí)驗(yàn)。表3為不同尺寸陶瓷球的物理特性。

表3 陶瓷球的物理特性

由表3可知，單球的比表面積6mm的納米陶瓷球最大，其次是10mm的納米陶瓷球、15mm陶瓷球，最小的是20mm的納米陶瓷球，在相同的磨機(jī)充填率情況下，陶瓷球介質(zhì)的總比表面積呈現(xiàn)相同的規(guī)律，6mm陶瓷球的總比面積最大。細(xì)磨的磨礦介質(zhì)需要滿足兩個條件，一個是提供足夠的破碎力足以使得礦物破碎，其次提供足夠的表面積可以提供足夠的研磨力［3］，兩者需要達(dá)到一個平衡才能取得最好的研磨效果。本文通過選用這五種不同大小條件的納米陶瓷球的磨礦進(jìn)行驗(yàn)證。

（3）針對不同尺寸大小瓷球的磨礦效果如表4。

表4 不同尺寸瓷球的磨礦效果

由表4可知，全部用10mm陶瓷球作為磨礦介質(zhì)的磨礦效果最好，其中+200目含量最小，為0.47%，-325目和-400目含量均最大，分別為82.6%和67.64%。

4 10mm陶瓷球的工業(yè)應(yīng)用效果

銀山礦再磨工藝采用的立磨機(jī)型號為美卓VYM-800，原來日常補(bǔ)加球?yàn)?0mm的陶瓷球，選礦工藝要求的再磨產(chǎn)品合格粒級為-325目》80%、+200目《5%。將車間現(xiàn)場立磨機(jī)內(nèi)的20mm陶瓷球全部替換成10mm的陶瓷球，日常補(bǔ)加瓷球也更換為10mm瓷球，立磨機(jī)充填率由原來的45%降為40%，其磨礦產(chǎn)品粒度分析如下：

表5 工業(yè)試驗(yàn)?zāi)サV效果 %

10mm陶瓷球的磨礦產(chǎn)品能達(dá)到工藝要求，且效果比20mm陶瓷球更好，同時磨機(jī)充填率也降低了5%，立磨機(jī)主電機(jī)的電流由39A降為35A，節(jié)約了電耗。

在工業(yè)應(yīng)用半年后，分析磨機(jī)內(nèi)瓷球的失圓率和螺旋襯板的磨損情況如下：

（1）立磨機(jī)內(nèi)瓷球磨礦介質(zhì)的失圓率由原來的18.5%降為14%。瓷球表面出現(xiàn)凹陷，進(jìn)行研磨時，物料“躲”在凹陷區(qū)內(nèi)研磨不到，形成“無效”表面積，會降低磨礦效率［4］。10mm納米陶瓷球比重小，同重量的球可得到較高的充填率，且可保持球形的瓷球更多，有效磨礦表面積增大，可提升磨礦效率，增加磨礦細(xì)度，穩(wěn)步提升指標(biāo)。

圖1 20mm瓷球磨損情況

圖2 10mm瓷球磨損情況

（2）替換為10mm陶瓷球介質(zhì)后，瓷球質(zhì)量更輕，且充填率下降5%，減小了對襯板的磨損，銀山礦VTM-800立磨螺旋襯板壽命由原來的5個月增長至6個月［5］。

圖3 新襯板

圖4 20mm球使用5個月后

圖5 10mm球使用6個月后

5 存在問題及對策

添加瓷球的尺寸減小后，單個瓷球的質(zhì)量變輕，在礦漿中的浮力變大，且磨礦濃度增加后礦漿對瓷球浮力也會增加，瓷球會大量從溢流口跑出，不僅會堵住旋流器沉砂嘴，而且會從溢流口進(jìn)入下一道流程中［6］。所以需在溢流口處安裝篩網(wǎng)，并嚴(yán)格控制磨礦濃度在70%以下。

6 結(jié)語

（1）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比和工業(yè)試驗(yàn)，確定銀山銅硫礦立磨機(jī)的最佳添加球尺寸為10mm瓷球。

（2）工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，采用10mm瓷球具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①立磨機(jī)充填率降低了5%，減少了球耗，同時電流由39A降為35A，節(jié)約電耗10%。

②立磨機(jī)內(nèi)瓷球磨礦介質(zhì)的失圓率由原來的18.5%降為14%，提升了磨礦效率。

③由于瓷球質(zhì)量更輕，充填率降低，減小了螺旋襯板的磨損，延長了襯板使用壽命，由原來的5個月延長到6個月以上。

（3）在立磨機(jī)充填率非常高的企業(yè)，更應(yīng)探索使用較小尺寸的添加球，這樣可以降低介質(zhì)充填率，從而提升磨機(jī)處理能力。