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浅析磨矿过程的影响因素
摘要: 在大量搜集资料的基础上, 全面概括了磨矿过程的影响因素,为提高磨矿效率,改善磨矿效果提供了实际方法。
关键词: 磨矿；影响因素； 物料的性质；操作条件；磨矿设备
磨矿在选矿厂占有极重要的地位,也是选矿厂进行后续选矿作业的必要前提。磨矿的主要任务是将矿石中紧密共生的有用矿物与脉石矿物相分开,以及使各种有用矿物充分单体解离,满足后续选别作业的粒度要求。1 我国选矿厂磨矿过程中存在的问题
(1)磨矿作业能耗十分惊人，设备费用占60%左右，生产费用占40%-60%，电能消耗占
[1]50%-60%，钢材消耗占50%以上。
(2)磨矿流程不合理，二段以后的磨矿都为开路磨矿，使得生产率低和过粉碎严重。(3)钢球尺寸偏大，一方面导致细磨能力下降，另一方面使细磨生产率低，而且会造成过粉碎。
(4)磨机选用不对口。许多选厂在粗磨中采用中心排料棒磨机，过粉碎偏大。而在细磨中采用格子型球磨机，不利于选择小钢球。
(5)介质形状不合理。绝大多数选厂在细磨中都采用小钢球，但是钢球并不是最好的选择。
(6)材质选择不合理，使得介质成本过高。
(7)磨矿形式单一，不能很好地分离有用矿物与脉石矿物。上述问题制约了选厂生产率的提高，增加了磨矿乃至整个选矿作业的成本，阻碍了企业的发展，因此，更好地解决这些问题就成为选矿工作者的首要任务。2磨矿影响因素的分析
影响磨矿的因素很多,通过长期的生产实践,其可归纳为3个方面:（1）矿石性质，其中包括硬度、嵌布粒度、含泥量、给矿粒度、要求的磨矿产品细度等；（2）操作条件，其中包括磨矿流程、介质装入制度、磨矿浓度、分级效率及返砂比等；（3）磨矿机的类型、规格等。对于这3个方面的影响因素,必须对它们逐项分析, 再加以综合研究,才能明确它们间的相互联系和内部规律[2]。2.1物料性质分析 a矿石性质
矿石性质对磨矿机工作的影响，可以用矿石的可磨性（即矿石由某一粒度磨碎到规定粒度的难易程度）来比较和衡量。不同的矿石具有不同的可磨性，她主要与矿石本身的矿物组成、机械强度、嵌布特性以及磨碎比有关。结构致密、晶体微小、硬度大的矿石，可磨性小，磨碎它需要消耗较多的能量，磨矿机的生产率较低；反之，结晶粗大、松散软脆的矿石，可磨性大，磨矿机的生产率较高，磨矿的单位能耗低。
b给料粒度
磨矿机给料粒度大小，对磨矿过程的影响也很大。给矿粒度愈小，磨碎到指定细度所需的时间愈短，磨矿机的处理能力愈高，单位磨矿能耗愈低。给矿愈粗, 将它磨到规定细度需要的磨矿时间愈长对磨机的磨损更大,磨机的生产率越低。在一定的范围内,降低给矿粒度对于提高磨机的生产能力有重大作用。c产品粒度
在给矿粒度和其他条件相同时，磨矿产品愈细，磨矿机生产率愈低，单位能耗愈高。2.2操作条件分析 a磨矿介质的影响 磨矿介质的形状和材质应满足和兼顾两方面的要求：一是具有尽可能大的表面积，以提供同被磨物料相接触的适当表面；二是具有尽可能大的质量，以具备磨碎物料所必需的能量。不言而喻，这两方面的要求必然与介质所具有的形状和使用的材质有关。
磨矿介质尺寸大小关系到它们在磨矿机中对物料产生冲击、挤压和研磨作用的强弱，直接影响着磨矿效果。在确定介质尺寸时，主要考虑的是被磨矿石的性质和粒度组成。以球磨机为例，在处理硬度大、粒度粗的矿石时，需要较大的冲击力，应装入尺寸较大的钢球；当矿石较软，给矿粒度较小，而要求的磨矿产品粒度又较细时，则应装入尺寸较小的钢球，以增大钢球同被磨物料的接触表面，增强研磨作用。选择介质尺寸还要考虑磨矿机的直径和转速。直径大，转速较高的磨矿机，传递给介质的能量较大，可使用尺寸较小的介质，以增加它的个数，提高磨矿效率。
当磨矿机的直径、长度及转速率一定时，在装球率不超过50%的范围内，磨矿机的有用功率随装球率的增加而增大，生产能力亦随之而提高。但不同的转速有不同的极限装球率，在临界转速以内操作时，球磨机的装球率通常为40%～50%。
磨矿介质在磨碎物料的过程中，自身也不断地被磨损，尺寸较大的逐渐变成较小的，最后完全被磨耗掉或变成碎片从磨矿机中排出。为了使磨矿机在磨矿过程中保持不同尺寸介质始终有适宜的比例，并使介质充填率不变，必须每天都要给磨矿机补加一定尺寸和数量的新介质，以补偿磨耗掉的介质量。b磨矿机转速的影响
当其他条件不变时，磨矿介质在筒体内的运动状态取决于磨矿机的转速。介质的运动状态不同，磨矿效果也不一样。磨矿机转速较低时，介质以泻落运动为主，冲击作用较小，磨矿作用主要为研磨，磨矿机生产能力较低，适于细磨；转速较高时，介质抛落运动方式所占的比重较大，冲击作用较强，磨矿作用以冲击为主，磨剥次之，有利于粉碎粗粒物料，磨矿机生产能力高。
磨矿机适宜的工作转速分别是临界转速的76%和88%，我国目前制造的球磨机的转速率多数在75%～80%之间，比理论计算值稍低。在实际生产中，磨矿机的适宜转速还要通过长期生产对比试验来确定，在进行对比时，不仅要看磨矿机生产能力的高低，还要看电耗、钢耗及经济效益如何。当然，如果遇到磨矿机生产能力达不到设计产量定额时，适当提高磨矿机的转速，仍不失为提高选矿厂处理能力的有效措施之一。但磨矿机转速提高后，振动及磨损加剧，必须注意加强管理和维修。反之，如果磨矿机生产能力有富余，则应适当降低其转速，以减少能耗和钢耗，降低磨矿成本。c磨矿浓度的影响
磨矿浓度是指正常工作时磨矿机中矿浆的浓度，既可以用矿浆中固体含量（按质量计）百分数表示，也可以用矿浆中液体质量与固体质量之比来表示（简称液固比浓度）。磨矿机的排矿浓度就是它的磨矿浓度。磨矿机中矿浆浓度大小对介质的磨矿效果、矿浆自身的流动性能以及矿粒的沉降快慢都有直接影响。磨矿浓度较高时，介质在矿浆中受到的浮力较大，其有效密度降低，下落的冲击力减弱，打击效果较差。当浓矿浆中固体矿粒的含量较高，矿浆黏度较大，介质周围粘着的矿粒也多，介质打击和研磨矿粒的几率增大，磨矿效率提高。这是因为磨矿机的细磨作用主要取决于磨矿介质作圆运动时的研磨震裂作用。不过，磨矿浓度也不能太高，否则将大大降低介质的冲击力和研磨活动性，降低磨矿效率；而且矿浆太浓，矿浆流动性差，粗粒物料沉落慢，溢流型球磨机容易跑出粗砂，格子型球磨机则可能发生阻塞而造成“胀肚”。矿浆浓度较低时，介质在矿浆中的有效密度较大，下落时冲击力较强，但矿浆黏度较低，粘着在介质表面上的矿粒较少，研磨作用降低，且介质和衬板的磨耗增加。同时，矿浆太稀时，在溢流型球磨机中细矿粒也容易沉下，产生过粉碎较多。因此，矿浆浓度过高或过低都不好，适宜的磨矿浓度要根据矿石性质、给料和产品粒度以及介质特性等来确定。一般来说，在处理给矿粒度粗、硬度大和密度大的矿石时，磨矿浓度应高一些；处理给矿粒度细、硬度小及密度小的矿石时，磨矿浓度低一些。d磨矿循环中返砂比和分级效率的影响
闭路磨矿循环中分级效率和返砂比的高低，对磨矿机的生产能力和磨矿产品质量有很大影响：即分级效率或返砂比愈高，磨矿机生产能力愈大，产品中过粉碎粒愈少。目前选矿厂分级效率一般为40%～60%，闭路磨矿的返砂比200%～350%为宜。e给矿速度的影响
给矿速度是指单位时间内给入磨矿机的矿石量。给矿速度太低，矿量不足时，磨矿机内将发生介质空打衬板，磨损加剧，产品过粉碎严重；给矿速度太快，矿量过多时，磨矿机将发生过负荷，出现排出钢球、吐出大矿块及涌出矿浆等情况，磨矿过程遭到破坏。f合理的选择磨矿流程
在充分了解原矿性质的情况下, 合理地选择磨矿流程十分关键。众所周知,开路磨矿中无产品粒度控制设备,磨机排出不是粗就是细, 因而开路磨矿会造成磨不细现象严重,导致生产率低。如果使筛子与磨机闭路,由筛子控制磨矿产品,使进入选别的都是粒度合格的物料,这样就不会出现磨不细现象。而且由于闭路下磨机功率并不增加,单位产品的电耗就相应的降低, 因而闭路磨矿能增加磨机生产率。所以从增加磨机生产率和节能降耗考虑,也应将开路磨矿改为闭路磨矿[ 1 ]。另一方面,从工艺流程上看,磨矿作业往往要和后续的选别作业一起分析, 很多矿石常常需要阶段磨矿、阶段选别,再磨再选。例如,某金红石矿品位较低,嵌布粒度细, 属难选微细粒金红石矿。通过系统的选矿试验研究, 确定采用磨矿-浮选抛尾-重选-再磨酸浸-浮选的工艺流程[4]。2.3 磨机设备的影响
磨矿是在磨矿机中进行的，磨矿机的结构（包括它的型式、直径、长度以及衬板形状等）对磨矿效果有很大影响。
a磨矿机的型式
不同类型的磨机除了要适合选厂安放的空间位置、合理的经济比较外，矿石的磨矿效率也不可忽视。对于不同种类不同性质的矿石在选厂设计之初就应该考虑到该矿的磨矿特点。例如，对于易过粉碎的矿石应该考虑使用棒磨机。大型选厂可以考虑使用自磨机、以及自磨与砾磨机联合使用等;有研究显示，周边排料棒磨机与中心排料棒磨机相比，当磨机规格及给排矿粒度均相同时，不仅生产能力高，而且磨矿产品均匀，回收率及精矿品位均高。因此，在粗磨中一般用周边排料棒磨机取代中心排料棒磨机。这些问题如果一开始就考虑在内, 对于以后的降低管理经营费用, 提高磨机效率和选厂经济效益都大有裨益。b磨矿机的直径和长度
磨矿机直径大小直接决定着被磨物料受到的球荷压力和钢球落下的冲击力。直径越大，矿粒受到磨矿介质的压力和冲击力就越大，磨矿机的工作效率就越高。
磨矿机的长度与直径一起决定着磨矿机的容积，也就决定着它的生产能力。一般来说，球磨机的有效容积越大，不仅它的处理量增大，而且它的利用系数也高。直径相同的球磨机，如长度增加，其生产率也就成比例增大。但是筒体太长时，矿石被磨碎过程的时间延长太多，会产生过粉碎现象，并且使球磨机单位容积生产率下降。因此，在生产中选用适当大的直径和较大容积的球磨机，在技术和经济上是合理的。
磨矿机的长度还影响磨矿产品的细度。矿量一定时，磨矿机长度愈长，矿石在筒体中停留时间愈久，磨矿产品粒度愈细。c磨矿机的衬板
由于外界的能量是通过筒体衬板传递给磨矿介质，使之产生符合磨矿要求的运动状态的，因此，衬板的形状和材质对磨矿机的工作效果、能耗和钢耗等均有很大影响。
起伏状衬板的生产率比平滑衬板的大，但起伏状衬板的磨矿细度比平滑衬板的磨矿细度差。所以起伏状衬板适用于第一段磨矿，平滑形衬板适用于第二段磨矿。使用过厚的衬板会降低磨机的有效容积，也降低磨机生产率。衬板磨损后，磨机直径加大。这时钢球充填率会显得偏低，使生产率减小，应适当地增加装球量，装球量增加生产率也增加。衬板的材质也同样影响矿石的处理量和产品细度。如果衬板材质锰含量少，显得软不耐磨，也在一定程度上影响钢球对矿石的冲击和磨剥作用。3 结 语
综上所述, 磨矿过程确实是一个相当复杂的过程, 影响磨机效率和磨矿效果的因素是多方面的,而且这多方面的因素相互联系, 相互影响。磨矿过程常常要结合现场的实践经验综合加以考虑。上述的影响因素在磨矿过程中是最常考虑的问题, 如果能对这些因素做定性分析, 再联系选厂的实际情况提出切实可行的磨矿工艺流程, 那么提高磨矿效率、改善磨矿效果、降低生产成本和节能降耗的目的就能达到了。参考文献: [ 1] 肖庆飞, 段希祥.磨矿过程中应注意的问题分析及对策研讨[ J].矿产综合利用, 2006,(4):30-33.[ 2] 戴世武.选矿厂合理装补棒磨磨矿介质的实践[ J ].有色金属设计, 2007,(3): 12-15.[ 3] 段希祥.碎矿与磨矿[M ].北京: 冶金工业出版社, 2006.[ 4] 王雅静, 张宗华, 高利坤.某难选金红石矿选矿试验研究[ J].矿产综合利用, 2008,(1): 7-9.[ 5] 段希祥.改进云南铜选厂第二段磨磨矿介质的研究[ C ].云南省有色金属学会年会论文, 1992.[ 6] 段希祥.球磨机精确化装补球方法[ P ].中国专利:ZL200310111145.0.2004.[ 7] 杜茂华.一段磨精确化装补球方法开发及其破碎机理和应用效果研究[ D].昆明:昆明理工大学,2007.[ 8] 王漪靖, 李卫昌, 刘险峰.磨矿介质对钼精矿碳含量影响研究[ J].金属矿山, 2007,(5): 65-67.[ 9] 崔学茹, 刘厚乾, 李明东.磨矿介质与磨矿效率剖析[ J ].
