矿冶工程 Vol28 2∞8 —竺!婴，型!竺!!!!-，!!!，!!“!!!!!!1116 June 超细搅拌球磨机的研究及其在金属矿山的应用1 张国旺，赵湘，李自强，肖守孝，黄礼龙 f 2／ K≯r☆“K＆4r#$，**，eM诤自K≯4I。0I 摘l：系统介绍rⅢ山外超细搅拌麝r没备的最新Ⅲ究进*，”进轩T综仟评谜和发Ⅸ月《着苇舟绍7i式螺旋搅拌麝r机 Ⅱ其#金属r儿的Ⅱ用情况＆皇月矿…资*综台利用ⅧH能降耗日勺女献 *键自：搅拌球痹机：再磨．目唇+盒Wrm 014505 ÷目分类号：TIM53 文献标识日：A 女童镕}2008)07 BallMill Its ResearchofUltrafine and inMetalMine Stirring Application ZHANGGun ZI[AO Zi Sbou Li xld‘)，HUANG wang Xiang，LIqiang、XIAO long lReseah ofMineralProcessing Reseamhlmtit￡ae andMm oq㈣m Technolog?“ⅢiE¨‘l…t，Changsha ofMining sha410012Hunan“Ⅲ) allurglCbang Abstract-Then…I inthe of andultrmne millaIhomeandabroadisIntm progmssdevelopmenlitimng gnnding ducedanda m、Jewonits situationandthe inthefutureis A intrmtuc- comprehensivepresent prospect givenpaaicular Ilonhas In millandhs in made…ccnutribu— been therecital metalmine．whi(hhas agitating application giwn spiral oi llunm utilizationmineral……sinthemetal in 3ld IlIP(nmlrebsusive mine，bringingene7dsavingc¨．sumption rFIh“llfr1 words ball mine Key stirringmill；”grinding；altrafinegrinding；metal 常规普通卧式球磨机山J采用冲。☆粉睛方式进行 外澳犬利业、美围、德围和加拿大均有专门研究机构和 磨矿，存应用J矿物的绌麝或超细密时，能量利用串 研究人员．进行了大撮矿物加I细磨设备和工艺技术 低．磨矿能耗费Ⅲ相当高搅拌球磨机采用摩擦研磨 研究【作已自々业制造厂家和许多九进的设备，国 MILl。)艾萨磨机 施力为丰的麝矿，而摩擦研磨是细磨或超细膳矿最有 外主要机型自塔式磨机(TOWER 救的粉磨方式，能鼍利用车岛。最近十儿年束超细搅 (ISAMILL)和特种砂磨机(SMDMIII) 拌球磨机得到J’迅速地发展，在冶金、矿业、非金属耐 塔式磨机(卫{_1=立式球磨机)如幽1所不，它是 物材料、化工、陶瓷和新榭料领域广泛地应用，超细搅 利，垂直安装、带有蝶旋搅拌装置的细磨设备。物料从 拌球磨机是一种高教节能的趣细粉碎设备，随着搅拌 磨机的F部给^，物料经简体内介质研厝后，台格的产 球磨设备的大剂化和搅拌球磨技术的小断完善，搅拌 球廓机将在金属矿山雨磨或缅磨作业中越来越普遍 应川 l 国内外超细搅拌球磨机的发展 趣细搅拌球膳机是随着现代材料科学技术的进步 lnJ发腱起来的，蛙早应用丁涂料、颜料或油漆等行业， 大规模J．u用于金属矿I】_再磨作业是近十几年的事情， 凝凳 选}蚤缘J对金属矿的需求增加拉动价格的升高和资 源的贫化、嵌印粒J斐细和复杂难选，为了确保精目品位 和【日收半+金膳日lh细膳作业得到r足够的重税。崮 目／塔式球磨机 4鉴i嚣．2日00引84)15#3‰孙咂兀(5∞Ⅲ㈩．Ⅲ豪科#洲*R日#±m日(_cm2惭JKzx埘9) 品从磨机的顶部溢出．较粗的颗粒则圈在磨机内继续 我国扭细搅拌球磨机的研制开始于20世纪70年 被研磨。塔磨机的最大给矿粒度为6him，产品粒度 代初，到目前为IL，已有30年的发展历程，取得了较大 125 74—20“n，。目前，国外最^的塔磨机安装功率1 的进步。重庆化工机械厂研制了我国第一台砂磨机 kW．处理能力超过100t／h。 艾萨磨机(ISAMIll)如图2所示，它是由澳大利 料r业油墨及颜料等T业。在吸收圜外先进技术的 亚的Moumlsa矿和NETZSCH公耐发明的一种细膳设 基础上。相继开发r卧式砂磨机、双筒砂磨机、窄隙砂 备．用于该矿的铅锌分离。竣种磨机是采用水平高速 L80 磨机和密闭刊砂磨机等设备．其立式砂磨机有50 I『达到 搅动研唐原理来使矿物解理，其产品粒度PSO I．、120I．、300I．到500L。80年代初长沙矿冶研究院 7 pm。艾萨磨机的功率强』童很大，可达350kW／m’， 和秦皇岛黑色冶金设计研究院相继开发，JM600 艾萨磨机使用的磨谢介质为陶瓷闸沙、炉渣等。 500型立式螺旋 型、JM一1000型、JMl200型和MQL 搅拌磨矿机(塔式磨机)，如图4所示。20世纪90年 代中期中科院金属所开发成功塔式磨浸机，已战功地 应用r金矿再磨作业，取得r较好的成绩。，在开发塔 式磨机的唰时，长抄矿冶研究院、郁州东方机器』等开 目2 SAMILL卧式搅拌球磨n 发研制成功r超细棒式搅拌磨机，蛀近几年，制造厂家 增多．fq进展小大。，随着国内重质碳酸钙、高岭上等{F 金属甜行业的发展和斋求，j匕京矿?厶研究院开发r高 世界上第台艾萨磨机(M3000)于1994年在 MounlIsa铅锌选矿厂投^运行，至今．已有近20台艾岭土专用型双槽大型搅拌磨机，苏州非金属科工业没 萨磨机投人运行．分别用于台、铅锌、铂等矿物的同收。 计研究院联合江苏一雌制造厂家研制rBPSO型、 蛀凡的磨机为2003年在南非的英美怕业公司投产的 M10000磨机，用于铂族元桑的阿收，设磨机容积为10 地用于高岭土、重钙、膨润t等行业，K抄矿冶研究院 600 m’，装机功率为2 kW。 开挂了非盘=属矿专用型大型超细搅扑癌机，已有 近年来的研究表明．在微细介质磨机中添加粉碎助 1 200 600 L、2000L辑3 L等规格。 磨剂可制备业微米甚至纳米超细粉体一些学者开始用 超细搅拌球磨机械法生产纳米粉体或浆料，德国 ]Ⅵ717SCH Feinmahltechnik公司应用卧式循环搅拌球磨机 生产细度小于200唧的产品主要应用在油墨、油漆、颜 DCP 料壤料及高科技材料行业。麦克劳克林采用Drais 超细搅拌球磨机生产细度小于150Ⅲn的产品。相继开 发的纳米超细磨机型号有sc型(如图3)、ZRl20型等，它 们的共同特电是：①采用氧化锫YIZ陶瓷徽珠，R寸为 0I一05咖n=@均采用离心超细搅拌区域，力求粉碎区 域受力均匀；③采用循环磨矿。荚键技术是：耪碎腔形设 计，筛阿干¨搅拌器材质以及超细微珠， 目4 i式螺旋搅拌磨矿机 从1咖年黄金行业金矿选矿厂应用立式螺艇搅 拌磨矿机以来，长沙矿冶研究院在推广应j}i时．不断完 善其结构和改进而J磨材质，片利用长期从事粉磨设备 研制和选矿制粉工艺的优势．设}【出丁具有自有知识 訾萨 产权纳系列化立式螺旋搅拌磨耐机，产品不断更新，已 在黄金、钼矿、铅锌矿磁材、锰业，化工、稀土和无机非 目3 SC■∞米超目球磨机 金属等行业应用280多台套。母近卫研制成功 2008年06月 张国旺等：超细搅拌球磨机的研究及其在金属矿山的应用 147 3600 L型大型超细搅拌磨机(功率250kW，产量2—4务之急。 t／h)，在太阳纸业高旭化工公司和广东东莞立伟达(台 在能源工业中，例如煤直接液化项目中催化剂制 资)公司等企业成功应用，取得了重钙碳酸钙湿法研 备技术，就需要大型超细搅拌磨机制备亚微米级黄铁 磨设备大型化生产的突破，必将促进湿法研磨重钙的 矿油浆。 品质提高和生产成本的降低。 因此，不管非金属行业，还是金属行业或者能源行 业，迫切需要一种高效、实用、能耗省且价格适中的大 2设备和技术发展展望 处理量、窄粒级超细搅拌球磨机。 在金属矿山中，金银矿、钼矿、铜矿、镍矿、铅锌矿 3立式螺旋搅拌磨矿机的研制开发和 需要磨至一400目(一0．037mln)粒级含量大于90％ 世用 或更高才能单体解离，需要具有细磨和擦洗作用的大 型搅拌球磨机。 3．1基本原理和技术特点 我国成品铁矿石的需求量更大。从目前国内资源 立式螺旋搅拌磨矿机的结构由简体、螺旋搅拌器、 情况看，我国的铁矿资源经过了50多年的开发利用， 传动装置和机架等组成。简体内充满一定的磨矿介质 易选铁矿资源正面l临日益短缺的局面，铁矿石资源明 (钢球、瓷球和砾石)。螺旋搅拌器经减速机驱动作缓 显不足，而我国难选铁矿资源较丰富。由于难选铁矿 慢旋转，磨矿介质和物料在简体内作整体的多维循环 属于贫细杂矿石，所以其组成十分复杂，采用传统选矿 运动和自转运动，物料在磨矿介质重量压力螺旋回转 回收提高品位有很大的难度，磨矿细度是一个关键因 产生的挤压力下利用摩擦、少量的冲击挤压和剪切被 素。如祁东铁矿磨矿细度一38I．Lm粒级含量不低于 有效地粉磨。 95％一98％，山西太钢袁家村铁矿一38斗m粒级含量 立式螺旋搅拌磨矿机具有独特的结构和工作参 不低于95％，还有柿竹园有色金属矿，汝阳钼矿等尾 数，具有如下显著特点： 矿中回收铁精矿，磨矿细度都要求一38Ixm粒级含量 1)磨剥离。粉磨作用以磨剥离为主，少量的冲击 不低于95％，铁精矿品位才能达到65％，因此再磨或和剪切作用。这样可以保持物料原有晶格形状，充分 细磨的设备选择至关重要。 利用能量有效研磨物料。因为细磨和超细磨矿，摩擦 我国许多矿山工业生产铁精矿都使用普通卧式球 研磨磨矿是最有效的粉磨方式。 磨机磨矿，因普通卧式球磨机磨矿效率低、产品粒度达 2)分层研磨。在磨矿区域，介质表面压力是由 不到要求、矿物没有达到单体解离，所以铁品位只能在 介质重量压力和离心运动产生的挤压力组成，因为转 53％一55％之间。立式螺旋搅拌磨矿机是铁矿再磨或速低，介质表面压力可近似为介质质量压力： 细磨最具有发展前景、能量利用率高、产品粒度细的一 介质压力=蘑淼 种细磨设备，另外，由于该设备结构简单、操作维护方 便，从而被广泛应用于黄金矿、有色金属矿、金属矿和 介质表面压力从磨机简体上到下逐渐增大，在介 磁性材料等工业生产中。 质充填的最底层磨矿作用最强烈。粗颗粒由于沉降在 由于造纸行业发展迅速，将带动CaCO，需求量增磨机简体下部而得到有效磨矿。 长，势必带动大型现代化造纸钙生产基地的建立和完 3)内部分级。湿法磨矿时，在介质充填之上是搅 善。现在如太阳纸业集团高旭公司、晨鸣纸业集团、岳 拌分级区域，物料按自然沉降和离心沉降分级，减少了 阳林纸集团纷纷建立大型造纸钙卫星生产基地，至少 过粉磨。 年产5～10万t／a以上。 4)独有的介质运动规律。介质的均衡运动，介 高岭土、膨润土、云母等非金属矿业也将向大型 质的多维运动和介质的自转运动把搅拌器传输的能量 化、现代化生产发展，例如国内的中国高岭土公司、广 均匀弥散地研磨物料。 西北海高岭土公司、广东茂名高岭土公司和山西金洋 3．2工艺流程 高岭土公司等也将步人大型化、自动化大生产。工业 开路流程：①顶部给矿，底部排矿；②底部给矿， 矿物粉体的制备，且价格相对低廉，因此需要处理量大 顶部排矿；③顶部给矿，顶部排矿。 的加工设备。研制产品粒度细且分布均匀、处理量大 闭路流程：湿式用圆锥水力分级机、振动筛或水力 的大型超细搅拌磨机对于工业矿物粉体的深加工是当 旋流器分级。 矿冶工程 第28卷 立式螺旋搅拌磨矿机典型的工艺流程见图5～ 层，从而加快化学反应速度，提高了浸出率。已在福建 图6。 紫金矿业股份公司、安徽省铜陵朝山金矿、山东乳山金 矿、湖南辰州矿业(原湘西金矿)、河南虎沟金矿、陕西 中矿生物工程公司、陕西宝鸡地质队、广西福斯银银 矿、广西贵港冶炼厂和云南大理黄金冶炼厂等黄金企 业中成功应用。 在某黄金冶炼厂，给料粒度较细，给料粒度一325 目(一0．040mm)粒级含量占70％一85％，要求产品 细度一400目(一0．037mm)粒级含量占90％一95％。 采用先分级后磨矿的工艺。浆料和水加入搅拌桶，砂 泵打入水力旋流器分级，合格细度产品溢流排出进入 后续作业进行浓密、碳浸或解吸电解。粗粒浆料经高 位料槽一定压力给入立式螺旋搅拌磨矿机下部继续细 图5 立式螺旋搅拌磨矿机磨矿分级工艺流程(先分级后磨矿) 磨，经过上部溢流进入搅拌桶进入下轮分级磨矿。 福建紫金矿业股份有限公司的烧渣给料粒度小于 3mm，产品细度要求达到一325目(一0．040mill)粒级 占90％一95％，处理量20—30t／d。采用先磨矿后分 级工艺。粗粒给料从立式螺旋搅拌磨矿机上部给料口 给人，经过磨机磨矿从上部溢流，浆料进入搅拌桶，利 用砂泵打入水力旋流器分级，合格细度产品溢流排出 进入后续作业进行浓密、碳浸或解吸电解。粗粒浆料 给入立式螺旋搅拌磨矿机继续细磨。 3)立式螺旋搅拌磨矿机在电解锰和稀土的超细 磨矿中的应用。 图6 立式螺旋搅拌磨矿机磨矿分级工艺流程(先磨矿后分级) 湿磨电解锰片制造四氧化三锰，金瑞新材料科技 3．3应用情况 磨电解锰片，给料粒度3mm，产品细度一500目 1)立式螺旋搅拌磨矿机在铁精矿再磨中的应用。 (一0．03mm)粒级含量大于95％。贵州松桃锰矿，湖 柿竹园有色金属矿铁精矿再磨多年来都是采用普 南特种金属材料厂等单位已应用60多台。已在益阳 通卧式球磨机，磨矿粒度一直都是一43斗m占60％，稀土总厂、乐山普而美、上海君太公司和株洲硬质合金 铁品位在53％～55％之间，磨矿细度达不到，铁精矿钽铌分厂应用细磨独居石和稀土矿，给料80目(0．18 品位不能提高。经过多次试验，柿竹园有色金属矿铁 mm)，产品细度一400目(一0．037mm)粒级含量不低 精矿再磨设备采用长沙矿冶研究院研制的立式螺旋搅 于95％。 拌磨矿机。该设备从2005开始在柿竹园有色金属矿 4)立式螺旋搅拌磨矿机在钼矿再磨中的应用。 尾矿回收铁精矿生产线¨m粒 在洛钼集团选钼三公司，2003年对钼精选系统进 行了改造。将传统的溢流型再磨球磨机改为立式螺旋 级含量达到95．10％，铁精矿品位达到65％以上，提高 搅拌磨矿机。立磨机与水力旋流器闭路作业，旋流器 了铁精矿品位，经济效益显著。2008年又增加3台 1200型大型立式螺旋搅拌磨矿机。 溢流一200目(一0．075I．zm)粒级含量达95％，送浮选 2)立式螺旋搅拌磨矿机在金银矿再磨中的应用。 柱精选。钼精矿品位从46．12％提高到49．88％，最高 金被黄铁矿包裹，以显微金、次显微金或固熔体存 在的含金矿石，是难溶浸提金的一类金矿石。立式螺 工艺参数的优化和再磨设备提高了辉钼矿的单体解离 旋搅拌磨矿机在边磨边浸过程中，磨矿介质与矿料之 度，加上立式螺旋搅拌磨矿机的擦洗作用，为浮选提供 间强烈的剥磨作用，破坏了物料颗粒表面的扩散界面 了良好的环境。 2。。8{m月 *目B*：目∞《##*n∞“R＆ⅡⅡ±Ⅲrm∞＆m 在栾川地区先后有三强、太东坡、长青、九扬、沪 术和装备在金属矿山资源综合利用和节能降耗方面将 t、积峰、瑞达、钼城、右达、鑫川、鑫鑫、万吨选厂、洛钼 大有用武之地。 三公司、洛钼万吨选』、洛钼五千吨选』、洛钼一公司 参考文献： 等矿、№公司选厂应用立式螺旋搅拌磨矿机作为再磨设 D 【I】st】erE‰口_lⅡd“”Pln【l∞bn州z--‰s[J]M眦P m}∞d 备。另外在陕西，金堆城钼业公司、洛南南_睾钼业、炼 Menuw。■P…“E，19w(4)45—50 M～F M】¨ 石矿业和福秦铝业等选矿厂也采用屯式螺旋搅拌磨矿 【2] E…v】“g6舯ndin#州”目‘¨s山-^目Ⅲd 511 机作为再磨设备．投产后．其钼精矿品位和回收率明显 13j‰刚s．SndharR，M¨ddc㈣Ld口“m”#““∞tlIc 提高=．洛铂集团应用4台大型立式螺旋搅拌磨矿机现 J u…，q…_IJM]and…tclinkⅡI ^一”【I_“#or
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