磨礦作業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中影響磨礦效率的因素分析

王德金，劉少君，楊 健

（1.內(nèi)蒙古拜仁礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025350；2.內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

球磨機(jī)是選礦廠(chǎng)選別作業(yè)中極為重要的設(shè)備，磨礦機(jī)的工作狀態(tài)，直接影響到選礦廠(chǎng)的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、以及水耗、電耗、鋼耗、油耗和選別指標(biāo)的優(yōu)劣，所以，如何有效提高磨礦效率，從而提高選礦廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。

1 磨礦作業(yè)現(xiàn)狀

目前，大多數(shù)選礦廠(chǎng)對(duì)磨礦作業(yè)都是在前人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采用了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析，如合理的磨礦濃度，磨機(jī)初裝球的充填率，補(bǔ)加球制度等。卻缺乏對(duì)具體情況具體分析，缺乏針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行深入的研究和分析，只是一味的采用前人總結(jié)的磨礦濃度并在此基礎(chǔ)上追求最終的磨礦細(xì)度達(dá)標(biāo)，因此，有一部分選礦廠(chǎng)都存在著磨礦效率低、處理能力低、生產(chǎn)能耗高、磨礦最終產(chǎn)品細(xì)度不穩(wěn)定等問(wèn)題。因此，有效地確定磨礦機(jī)的各種技術(shù)參數(shù)來(lái)提高生產(chǎn)中的磨礦效率，具有極其重要的意義。

2 磨礦過(guò)程中各種影響因素的分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，影響磨礦效率的因素有很多，包括給礦粒度、礦石性質(zhì)、給礦速度、鋼球充填率、鋼球材質(zhì)、鋼球尺寸及配比、補(bǔ)加球制度、磨礦濃度、磨礦流程、人為操作和分級(jí)效率以及返砂量等。而這些因素不是獨(dú)立的，相互之間都有一定影響。到目前為止，磨礦系統(tǒng)還沒(méi)有一個(gè)切實(shí)統(tǒng)一的理論參考，這就需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行考察分析，綜合各分析數(shù)據(jù)來(lái)確定如何提高磨礦效率。

（1）給礦粒度。磨礦過(guò)程是一個(gè)礦石粒度由大變小的過(guò)程，給礦粒度越大，所需要磨碎到目的礦物達(dá)到單體解離的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，閉路磨礦系統(tǒng)中的循環(huán)負(fù)荷就會(huì)增大，電能及磨礦介質(zhì)的消耗大幅度增加。因此，“多碎少磨”的原則變成了所有選礦廠(chǎng)共同追求的目標(biāo)。

（2）礦石性質(zhì)。礦石的機(jī)械力學(xué)性能如硬度、韌性、解離及結(jié)構(gòu)缺陷等對(duì)磨礦作業(yè)的影響非常重要，直接決定了礦石的可磨度，礦石的可磨度決定了磨礦的難易程度，可磨性指數(shù)大，則礦石易磨，磨機(jī)的襯板、鋼球的消耗也就會(huì)小，磨礦所消耗的電能也小，反之，可磨系性指數(shù)小，磨損和電耗也就會(huì)大，在選別作業(yè)要求細(xì)磨時(shí)，能耗會(huì)更大。

3 磨礦機(jī)的技術(shù)參數(shù)

（1）磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率和充填率。磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率在制造時(shí)就已經(jīng)基本確定了，不會(huì)輕易改變，另外，改變轉(zhuǎn)速率的操作比較繁瑣，一般選廠(chǎng)不會(huì)把轉(zhuǎn)速率作為影響磨礦效率的因素分析。但轉(zhuǎn)速率與充填率是相互聯(lián)系又相互制約的關(guān)系，只需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)適宜轉(zhuǎn)速率下的充填率進(jìn)行分析。充填率大，則鋼球?qū)ξ锪系拇驌舸螖?shù)就會(huì)多，研磨面積大，磨礦作用強(qiáng)，但電能的消耗也會(huì)大，且充填率過(guò)高，會(huì)容易使鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化，鋼球的拋落現(xiàn)象加劇，提高了對(duì)大顆粒物料的打擊效果，反之，充填率小，則研磨面積小，磨礦作用弱，但電耗也小。

（2）鋼球的材質(zhì)、尺寸和配比。球磨機(jī)本身不磨礦，磨礦過(guò)程是一個(gè)能和功轉(zhuǎn)化的過(guò)程。磨機(jī)筒體在做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，離心力的作用將鋼球提升到一定的高度后，靠鋼球自身重量產(chǎn)生拋落、滑落和泄落現(xiàn)象，在這幾種現(xiàn)象發(fā)生的同時(shí)，就會(huì)對(duì)待磨礦石進(jìn)行做功，產(chǎn)生了一定的沖擊力和磨剝力。筒體在連續(xù)不斷的做圓周運(yùn)動(dòng)，所以鋼球就會(huì)不間斷的做功，礦石就會(huì)逐步地由大變小而達(dá)到指標(biāo)要求。

在閉路磨礦流程中，一般采用的是格子型球磨機(jī)，格子型球磨機(jī)的排礦原理是用新進(jìn)入磨機(jī)的礦石將先前進(jìn)入磨機(jī)的礦石強(qiáng)制性的擠壓排出，其中一部分大于粒級(jí)要求的礦石由分級(jí)機(jī)返回到磨礦機(jī)中再磨，而符合粒級(jí)要求的礦石，則由分級(jí)機(jī)溢流進(jìn)入到浮選作業(yè)。由此可知，能夠進(jìn)行磨礦作用的是磨礦介質(zhì)。鋼球是磨礦介質(zhì)，因此，鋼球的加入狀況，實(shí)際上就是決定磨礦機(jī)生產(chǎn)能力、工作效率的關(guān)鍵。

（3）鋼球的材質(zhì)。鋼球不同的制造工藝決定了質(zhì)量的不同，目前，選礦廠(chǎng)使用的大多是鑄球和鍛球兩種，在處理硬度大的礦石時(shí)，通常都會(huì)選擇鉻合金鍛鋼球，而處理一些硬度偏小一點(diǎn)的礦石，都會(huì)選擇普通的鑄鋼球。

（4）鋼球的直徑。鋼球直徑的大小，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該根據(jù)原礦性質(zhì)以及磨礦產(chǎn)品的要求來(lái)確定，礦石硬度大、粒度大、結(jié)構(gòu)缺陷少，則選擇球徑大的鋼球，反之，則使用小直徑的鋼球。大直徑鋼球，會(huì)增加球耗和襯板的消耗量，所以，根據(jù)礦石的特性和產(chǎn)品要求來(lái)確定鋼球的適宜尺寸，是節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)率以及保證穩(wěn)定磨礦的關(guān)鍵。內(nèi)蒙古巴林右旗幸福之路敖日蓋銅金礦，是中性噴出巖型礦床，主要礦石由安山巖、閃長(zhǎng)巖和玄武巖組成，有用礦物的嵌布特性屬脈狀嵌布，礦石摩氏硬度通常都在14左右，結(jié)構(gòu)缺陷少，屬于難磨礦石。敖日蓋銅金礦選礦廠(chǎng)為100噸／日規(guī)模，磨礦流程采用Φ1530格子型球磨機(jī)為一次磨礦，粗磨后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)螺旋分級(jí)機(jī)分離后，大粒級(jí)礦石返回磨機(jī)再磨，小粒級(jí)礦石經(jīng)砂泵輸送至旋流器，合格粒級(jí)輸送至選別流程，不合格粒級(jí)經(jīng)Φ9018溢流型球磨再磨流程。

圖1 幸福之路敖日蓋銅金礦磨礦流程

選別流程：該選礦廠(chǎng)自1993年建成投產(chǎn)以來(lái)，按原礦粒級(jí)組成為0mm～20mm不同粒級(jí)進(jìn)行初裝球，共加球10.2噸，充填率為42%。在后期實(shí)際生產(chǎn)操作中，按給礦粒級(jí)及最終磨礦產(chǎn)物的濃度、細(xì)度在補(bǔ)加球時(shí)進(jìn)行調(diào)整，最終該選廠(chǎng)磨礦日處理礦石達(dá)到150多噸，銅精礦品位22%、回收率95%以上，各種材料消耗也相應(yīng)得到下降。

內(nèi)蒙古拜仁礦業(yè)有限公司銅鋅多金屬礦屬于中溫?zé)嵋旱V床，礦石組成比較復(fù)雜，礦物種類(lèi)較多，石英是主要的脈石礦物之一，廣泛分布在礦石中，以不規(guī)則粒狀產(chǎn)出，粒度大小不均勻，細(xì)小顆粒呈集合體產(chǎn)出，被絹云母、白云母膠結(jié)，摩氏硬度在8～9之間，礦石有比較多的結(jié)構(gòu)缺陷。磨礦設(shè)計(jì)產(chǎn)量為1000噸/日，采用MQG3240型球磨機(jī)和FG3.2型分級(jí)機(jī)一段閉路磨礦流程，磨礦作業(yè)原設(shè)計(jì)給礦粒度0mm～20mm，實(shí)際生產(chǎn)中，遵循“多碎少磨”的原則，改變?yōu)?mm～16mm。由于礦石硬度不是很大，礦石存在結(jié)構(gòu)缺陷，根據(jù)礦石性質(zhì)及磨礦最終產(chǎn)物指標(biāo)情況進(jìn)行補(bǔ)加球調(diào)節(jié)，使磨礦機(jī)處理礦量穩(wěn)定在1200噸/～1300噸/日，極大提高了磨礦效率，降低了磨礦流程的各種材料消耗。

（5）球比的確定。第一次使用的球磨機(jī)需要添加一定數(shù)量的鋼球后，才能完成磨礦作業(yè)。由于原礦的粒度是由0～n毫米的粒級(jí)組成，所以，要達(dá)到完美的磨礦效果，就不能添加一種尺寸的鋼球，而是要分出原礦中幾個(gè)粒級(jí)的各種對(duì)應(yīng)尺寸的鋼球來(lái)完成作業(yè)，以達(dá)到最好的效率。在實(shí)際磨礦作業(yè)中，大直徑的鋼球的沖擊力大，對(duì)硬度大、粒度大的礦粒破碎效果好，對(duì)襯板產(chǎn)生的沖擊較大，加快了襯板的消耗，在鋼球的運(yùn)動(dòng)中，同樣增加了鋼球的消耗。小球徑的鋼球由于體積小，重量輕，每一批次拋落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力小，對(duì)硬度大、粒度粗的礦粒所產(chǎn)生的作用弱，破碎效果差。但小直徑的鋼球數(shù)量要有很多，每一批次的打擊的點(diǎn)數(shù)會(huì)比大尺寸鋼球的點(diǎn)數(shù)多，由于小直徑鋼球的重量輕，因此會(huì)減少其對(duì)襯板的沖擊力，增加了襯板的使用壽命。所以，確定初裝球的球比時(shí)，一定要對(duì)原礦性質(zhì)、粒度組成級(jí)別進(jìn)行研究和論證，并在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)磨礦產(chǎn)品及磨礦效率的實(shí)際情況逐步進(jìn)行調(diào)整，最終才能使磨礦機(jī)的磨礦效率達(dá)到最優(yōu)化。

（6）充填率的確定。經(jīng)過(guò)研究和經(jīng)驗(yàn)確定了鋼球的球比后，下一步就要確定磨礦機(jī)的球荷，也就是充填率的問(wèn)題。

充填率和磨礦機(jī)的轉(zhuǎn)速率有直接關(guān)系，轉(zhuǎn)速率就是球磨機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)和臨界轉(zhuǎn)數(shù)的百分比，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率一般都在75%～78%之間。球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速需要經(jīng)過(guò)計(jì)算求出。在確定了球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率后，充填率就大概可以確定了，理論上充填率一般都在40%～45%之間，轉(zhuǎn)速率高的球磨機(jī)充填率要相對(duì)低一些，反之，轉(zhuǎn)速率低，充填率就要高一些，但這些都是理論依據(jù)，在實(shí)際生產(chǎn)中，充填率要根據(jù)以下幾點(diǎn)來(lái)確定：①轉(zhuǎn)速率。筒體旋轉(zhuǎn)的速度決定了鋼球的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)速度越快，所產(chǎn)生的離心力就越大，鋼球在筒體內(nèi)發(fā)生的拋落現(xiàn)象就越多，對(duì)礦粒所產(chǎn)生的沖擊力就會(huì)越大，反之，筒體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的鋼球發(fā)生瀉落現(xiàn)象就多，對(duì)礦粒產(chǎn)生的磨剝力就會(huì)加劇，磨礦時(shí)間就會(huì)增加。②礦石性質(zhì)。礦石性質(zhì)決定鋼球的充填率，原礦中的礦粒組成特性、礦石硬度及巖礦的結(jié)構(gòu)缺陷，這些因素決定著不同直徑鋼球的添加比例，同樣也影響著充填率。當(dāng)?shù)V石大粒級(jí)的占比多、硬度大、結(jié)構(gòu)缺陷少時(shí)，充填率就要大一些，在磨礦機(jī)工作時(shí)，就會(huì)將球提升的高，拋落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力大，磨礦速度加快，生產(chǎn)效率也會(huì)提高。當(dāng)?shù)V石中小顆粒礦石比例多，礦石的硬度小，巖礦的結(jié)構(gòu)缺陷情況大時(shí)，介質(zhì)的充填率就要適當(dāng)?shù)慕档?，磨礦機(jī)在工作中，就會(huì)將球提升的高度降低，拋落現(xiàn)象減少，沖擊力變?nèi)?，瀉落狀態(tài)的鋼球增多，對(duì)巖石的磨剝力作用增強(qiáng)，這種狀態(tài)，對(duì)磨礦最終高細(xì)度產(chǎn)物的產(chǎn)生會(huì)有直接效果，同時(shí)，沖擊力變?nèi)鯐?huì)延長(zhǎng)襯板的使用壽命。

（7）分級(jí)作業(yè)。在多數(shù)情況下，各選礦廠(chǎng)為保證磨礦作業(yè)的各種指標(biāo)，都采用磨礦、分級(jí)聯(lián)合作業(yè)的閉路磨礦流程。那么，在實(shí)際生產(chǎn)中如何有效的提高分級(jí)機(jī)的效率，首先就要對(duì)給礦濃度、分級(jí)機(jī)傾角、給礦流量及溢流堰高度等參數(shù)進(jìn)行研究和分析，在礦流量給定范圍下，可以通過(guò)調(diào)節(jié)濃度來(lái)提高效率，但給礦濃度過(guò)大時(shí)，礦粒之間的干涉沉降就會(huì)加劇，礦漿粘稠度增大，溢流粒度逐漸變粗，分級(jí)機(jī)效率就會(huì)下降。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中提高分級(jí)機(jī)的分級(jí)效率，一定要綜合考慮分級(jí)機(jī)的給料細(xì)度、含泥量、礦石密度、礦漿濃度、給礦流量、分級(jí)面積、溢流堰高度、螺旋轉(zhuǎn)速、返砂量等因素，使分級(jí)效率達(dá)到最優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在磨礦過(guò)程中，影響磨礦效率的可變因素有很多，許多因素只能定性的分析，很難定量的判斷，所以一定要根據(jù)實(shí)際情況，在認(rèn)真分析和研究礦石性質(zhì)的基礎(chǔ)上來(lái)調(diào)整磨礦機(jī)的各種可變參數(shù)，使磨礦作業(yè)更加穩(wěn)定，提高磨礦效率，從而降低生產(chǎn)成本，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。