臥式攪拌磨機(jī)在鉬尾礦選鐵再磨作業(yè)中的應(yīng)用

何建成 袁樹禮 劉之能

(1.北京礦冶研究總院；2.北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司)

臥式攪拌磨機(jī)在鉬尾礦選鐵再磨作業(yè)中的應(yīng)用

何建成1,2袁樹禮1,2劉之能1,2

(1.北京礦冶研究總院；2.北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司)

針對(duì)金堆城某選廠鉬尾礦選鐵再磨作業(yè)中球磨機(jī)細(xì)磨能力不足的缺陷，提出利用KWM臥式攪拌磨機(jī)替代傳動(dòng)球磨機(jī)的改造方案。改造后設(shè)備裝機(jī)功率降低了14.8個(gè)百分點(diǎn)，大量節(jié)省了占地面積，功率密度提高約35倍，產(chǎn)品新增-23 μm粒級(jí)產(chǎn)率5.69個(gè)百分點(diǎn)，鐵精礦品位提高了0.74個(gè)百分點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)臥式攪拌磨機(jī)在金屬細(xì)磨領(lǐng)域的首次應(yīng)用。

KWM臥式攪拌磨機(jī) 金屬再磨 金屬細(xì)磨 功率密度

近幾年，各種攪拌磨機(jī)在細(xì)磨及再磨領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，攪拌磨機(jī)通過不同形式和結(jié)構(gòu)的攪拌裝置使粉磨介質(zhì)獲得動(dòng)力，粉磨作用力可達(dá)重力的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，細(xì)磨效率較球磨機(jī)大幅度提高[1]。常見的攪拌磨機(jī)有立式螺旋攪拌磨機(jī)和臥式攪拌磨機(jī)(以下文中簡(jiǎn)稱臥磨機(jī))，立式螺旋攪拌磨機(jī)近年來(lái)廣泛應(yīng)用于各種金屬、非金屬礦細(xì)磨及再磨作業(yè)，其產(chǎn)品細(xì)度可達(dá)到-38 μm粒級(jí)含量95%以上，但在產(chǎn)品細(xì)度要求更細(xì)的領(lǐng)域表現(xiàn)出了能力不足的缺陷[2]。臥磨機(jī)設(shè)備功率密度大，占地面積小，在國(guó)外金屬與非金屬的細(xì)磨及再磨領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品粒度可達(dá)-7 μm含量80%以上[3]。北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司開發(fā)的KWM臥式攪拌磨機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)球磨機(jī)用于金堆城某選廠利用鉬尾礦回收鐵精礦再磨作業(yè)流程，取得了良好的效果。

1 鉬尾礦選鐵工藝流程

金堆城某選廠在選鉬尾礦中回收鐵精礦，由于嵌布粒度細(xì)，需要將礦物粒度細(xì)磨至-23μm粒級(jí)含量占90%以上才能實(shí)現(xiàn)較好的單體解離，選廠鉬尾礦選鐵工藝流程見圖1，首先在選鉬尾礦中使用盤式磁選機(jī)回收磁性礦物，回收的磁性礦物進(jìn)入到1段再磨球磨機(jī)中，其磨礦產(chǎn)品經(jīng)過旋流器分級(jí)后溢流粒度達(dá)到-23 μm占70%左右，然后經(jīng)過粗選和脫泥進(jìn)入2段再磨球磨機(jī)，再經(jīng)過脫泥和精選得到最終鐵精礦。

2段再磨球磨機(jī)磨礦能力對(duì)保證最終精礦品位至關(guān)重要，選用的球磨機(jī)規(guī)格為φ1.5 m×6.4 m，裝機(jī)功率為155 kW，設(shè)備總重為28.2 t，外形尺寸為11 m×3.2 m×2.5 m，磨礦容積為11.3 m3，產(chǎn)品細(xì)度考察結(jié)果見表1，脫泥磁選柱1脫泥后精礦即2段再磨原礦(以下簡(jiǎn)稱原礦)中-23 μm粒級(jí)含量平均值為79.12%時(shí)，旋流器溢流即最終產(chǎn)品中 -23 μm粒級(jí)含量平均值為88.95%，新增-23 μm粒級(jí)產(chǎn)率平均值為9.83%；礦物越細(xì)越難磨，在原礦中-23 μm粒級(jí)含量為84.28%時(shí)，產(chǎn)品中-23 μm粒級(jí)含量為89.08%，新增-23 μm粒級(jí)產(chǎn)率僅為4.80%，表現(xiàn)出細(xì)磨能力不足的缺陷。

圖1 鉬尾選鐵工藝流程

表1 流程磨礦粒度考察結(jié)果

2 臥磨機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

KWM臥磨機(jī)是一種新型的攪拌磨機(jī)，其結(jié)構(gòu)見圖2，主要包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、筒體、攪拌器、機(jī)架、軸承座、密封裝置、排料裝置，冷卻機(jī)構(gòu)等，筒體上設(shè)有進(jìn)料口與排料口，密封裝置和排料裝置是整個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵部件。攪拌裝置轉(zhuǎn)速高，要求傳動(dòng)比小，因此其傳動(dòng)方式可以根據(jù)傳遞功率要求及空間限制靈活選用減速機(jī)傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)。

圖2 臥磨機(jī)結(jié)構(gòu)

臥磨機(jī)工作原理與球磨機(jī)有著較大區(qū)別，如圖3所示，其攪拌器為開孔圓盤，運(yùn)行時(shí)磨機(jī)的筒體固定不動(dòng)，依靠筒體內(nèi)部的攪拌器以極高的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)磨礦介質(zhì)和礦粒高速旋轉(zhuǎn)，在介質(zhì)的沖擊、碰撞、剪切和摩擦作用下實(shí)現(xiàn)礦物的粉磨作用，是攪拌速度和能量密度最高的磨機(jī)，由于筒體靜止不動(dòng)能夠節(jié)省筒體轉(zhuǎn)動(dòng)消耗的大量能量，從而能有效提高能源利用率[3-4]。臥磨機(jī)可以使用陶瓷介質(zhì)，也可以使用低成本的介質(zhì)，包括砂子、礦渣和礦石，當(dāng)使用礦石作介質(zhì)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自磨。因?yàn)槟苁褂帽惹蚰C(jī)更小粒徑的介質(zhì)而具有更高的磨礦效率[5]，其介質(zhì)直徑一般在3 mm左右，可以根據(jù)磨礦需求靈活配置。

圖3 臥磨機(jī)工作原理示意

目前，國(guó)際上已有數(shù)十臺(tái)臥磨機(jī)獲得成功應(yīng)用，其中最大規(guī)格的型號(hào)為M10000，容積為10 m3，電機(jī)功率為2.6～3 MW，用于南非的Anglo鉑礦、吉爾吉斯斯坦Centerra公司的Kumtor金礦和美國(guó)的Phelps Dodge公司的Morenci項(xiàng)目。而國(guó)內(nèi)還是多用于非金屬礦領(lǐng)域，在此之前尚未實(shí)現(xiàn)在金屬礦的應(yīng)用。

3 改造方案及應(yīng)用效果

在試驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)選廠處理量及細(xì)度要求，選用KWM-275臥磨機(jī)代替φ1.5 m×6.4 m球磨機(jī)應(yīng)用于2段細(xì)磨。流程改造見圖4，即在原有流程基礎(chǔ)上，與球磨機(jī)并聯(lián)安裝一臺(tái)臥磨機(jī)，通過控制閥門一、閥門二的開關(guān)，可以方便實(shí)現(xiàn)流程切換或分流，以最大程度保證現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性,避免因KWM-275工作能力不足而影響生產(chǎn)。KWM-275臥磨機(jī)裝機(jī)功率為132 kW，設(shè)備總重5 t，外形尺寸為3.7 m×2.2 m×1.3 m，磨礦容積為0.275 m3。與φ1.5 m×6.4 m球磨機(jī)相比，其安裝功率降低了14.8個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)省了大量占地面積，減輕了重量，降低了磨礦容積，功率密度大幅提升，提高約35倍。

圖4 2段磨流程改造方案

改造后，單獨(dú)使用KWM-275能夠完全滿足現(xiàn)場(chǎng)處理要求，其粒度考察結(jié)果見表2。原礦中-23 μm粒級(jí)含量平均值降低為70.71%時(shí)，旋流器溢流即最終產(chǎn)品中-23 μm粒級(jí)含量平均值為90.65%，新增-23 μm粒級(jí)產(chǎn)率平均值為15.52個(gè)百分點(diǎn)；在原礦中-23 μm粒級(jí)含量為82.77%時(shí)，產(chǎn)品中-23 μm粒級(jí)含量平均值為91.77%，新增 -23 μm粒級(jí)產(chǎn)率為9.00個(gè)百分點(diǎn)。

表2 改造后磨礦粒度考察結(jié)果

對(duì)比表2、表1可知，流程改造后，在原礦中 -23 μm粒級(jí)含量平均下降2.71個(gè)百分點(diǎn)的情況下，溢流中-23 μm粒級(jí)含量平均上升2.99個(gè)百分點(diǎn)，新增-23 μm粒級(jí)產(chǎn)率平均提高5.69個(gè)百分點(diǎn)，表明臥磨機(jī)細(xì)磨能力優(yōu)于球磨機(jī)。

改造前后鐵精礦品位及產(chǎn)量考察結(jié)果見表3。與改造前球磨機(jī)相比生產(chǎn)能力基本相當(dāng)?shù)那闆r下，鐵精礦品位提高了約0.74個(gè)百分點(diǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

KWM臥式攪拌磨機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)球磨機(jī)用于金堆城某選廠利用鉬尾礦回收鐵精礦再磨作業(yè)流程，設(shè)備裝機(jī)功率降低了14.8個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)省了大量的占地面積，新增-23 μm粒級(jí)產(chǎn)率平均提高5.69個(gè)百分點(diǎn)，鐵精礦品位提高0.74個(gè)百分點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)臥式攪拌磨機(jī)在金屬細(xì)磨領(lǐng)域的首次應(yīng)用。工業(yè)應(yīng)用表明，KWM臥式攪拌磨機(jī)具有輸入能量密度高、產(chǎn)品粒度細(xì)、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，細(xì)磨能力優(yōu)于球磨機(jī)。

表3 改造前后生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

[1] 袁樹禮，盧世杰，何建成，等.幾種典型攪拌磨機(jī)在金屬礦山的應(yīng)用進(jìn)展[J].礦山機(jī)械，2014，42(7)：1-5.

[2] 盧世杰，韓登峰，周宏喜，等.立式螺旋磨礦技術(shù)在選礦中的發(fā)展與應(yīng)用[J].有色金屬：選礦部分，2011(1):90-95.

[3] 盧 剛，袁樹禮，孫小旭.KWM臥式攪拌磨機(jī)的研制及試驗(yàn)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(11):184-185.

[4] 張錦瑞，梁 冰，趙禮兵.球磨機(jī)機(jī)理與磨礦介質(zhì)制度研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].有色礦冶，2013(1)：42-45.

[5] M·高．Isa臥式攪拌磨機(jī)介質(zhì)的性能及其對(duì)粉磨過程的影響[J].國(guó)外金屬礦選礦，2001(10)：18-21.

2015-05-26)

何建成(1986—)，男，博士，工程師，100160 北京市豐臺(tái)區(qū)南四環(huán)西路188號(hào)總部基地十八區(qū)23號(hào)樓。