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1、选 矿 概 论Mineral processing,磨矿与分级,磨矿作业是矿石破碎作业的继续，是选别前准备作业的重要组成部分。分级作业与磨矿作业联合，及时分出粒度合格的产物，减少过磨，提高磨机的生产能力和磨矿效率。,球磨机,水力旋流器,磨矿可分为： 有介质磨矿 无介质磨矿（自磨） 干式磨矿 湿式磨矿 磨矿产品经分级后，不合格部分返回原磨机的，称闭路磨矿；不返回原磨机或由另一台磨机处理的，称开路磨矿。,磨矿与分级,分级，根据颗粒在流体介质（水或空气）中沉降速度的差异，将物料分成不同粒级的过程。 水力分级 风力分级分级产物粒度，反映分级产物的粗细程度。1 以产物的粒度范围表示，如 0.10.2mm
2、或 -0.2mm+0.1mm；2 以某一特定粒级的质量分数表示，如-0.074mm颗粒占80%。,磨矿与分级,磨矿与分级,筛分与分级的比较,磨矿与分级,与磨矿机械相连的分级设备的用途1 预先分级，把磨机给料中不需磨细的合格物料预先分出，只将不合格的粗粒送去磨矿；2 检查分级，将磨矿排料中粒度合格的物料分出，不合格的粗粒返回再处理。3 溢流控制分级，把上一级分级设备的溢流再分级，从而得到更细的溢流。,1 球磨机2 高压辊磨机3 螺旋分级机4 水力旋流器5 磨矿分级流程,四、磨矿与分级,1 球磨机,以钢球为磨矿介质规格以筒体内径D与长度L来表示 7.92m11.6m根据排料方式，分为格子型、溢流型
3、根据筒体形状，分为短筒型LD、长筒型L= (1.5-3.0)D、锥形L= (0.25-1.0)D和管形L= (3-6)D,1 球磨机,球磨机内矿石粉碎过程筒体旋转时，球磨机内的钢球随筒体一起旋转，并到达一定高度;当钢球重力的向心分力大于离心力时，脱离筒体下落，击碎矿石；磨机运转过程中，磨矿介质发生滑动，对矿石产生研磨作用。 冲击力+研磨力粉碎矿石,1 球磨机,磨矿介质在筒体内的运动状态,筒体低速运转，球荷顶部钢球沿球荷表面“滚下”；研磨占主导作用，适用于粒度较细的矿石粉碎。,筒体转速增大到一定程度，钢球随筒体作圆运动上升到一定高度后“抛落”，冲击和研磨矿石。,2 抛落式：,1 泻落式：,3 离
4、心式：,筒体转速增大到某一极限值，钢球随筒体作同心旋转而不下落，失去磨矿作用。,1 球磨机,格子型球磨机,1 筒体 2 筒体衬板 3 大齿环 4 排矿格子 5 给矿器,1 球磨机,球磨机衬板作用：保护筒体，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦；利用不同形式的衬板调整磨矿介质的运动状态，增强磨矿介质对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗。,1 球磨机,球磨机衬板衬板材料：橡胶/耐磨锰钢/合金钢/陶瓷/磁性,1 球磨机,格子型球磨机的给矿部分 给矿器用于向筒体内部输送原矿和分级机的返砂，由中空轴颈的端盖、联合给矿器（鼓式+蜗式）以及轴颈内套等组成，端盖内侧面铺有平的扇形
5、衬板。,鼓式给矿器,蜗式给矿器,联合给矿器,1 球磨机,格子型球磨机的排矿部分排矿部分由中空轴颈的端盖、扇形格子板、中心衬板和轴颈内套等零件组成。带有中空轴颈的端盖和筒体之间设置格子板，格子板相当于屏障，断面为梯形，向排料方向扩大，将钢球和粗颗粒拦隔在筒体内。,格子板篦孔的排列形式a 同心圆 b 倾斜式 c 辐射式,1 球磨机,格子型球磨机的特点磨细的物料随矿浆通过隔板上的排矿小孔排出，排料端的矿浆面低于中间轴颈的矿浆流出面，属于低水平、强制排矿。筒体内储存的矿浆少，合格物料能及时排出，过磨现象较轻。排料速度快，产物粒度相对较粗，一般的-0.074mm粒级占45%-65%。常用作粗磨设备，或用
6、于容易泥化的物料磨碎作业。,1 球磨机,溢流型球磨机,1 球磨机,溢流型球磨机结构与格子型球磨机基本相同；区别在于：排料端没有扇形格子板装置，其排矿端中空轴直径大于给矿端，在给矿端和排矿端的矿浆面形成一定高差，促使磨碎的矿浆自流到排矿端，经排矿口溢出；为防止钢球和粗矿粒随矿浆流出，在排料的中空轴颈内镶有与磨机旋转方向相反的螺旋叶片，细颗粒悬浮在矿浆中从螺旋叶片上面溢流出去，钢球和粗颗粒沉在螺旋叶片之间，反向旋转送入磨机。,中信重工制造的溢流型球磨机7.92m13.56m（工厂试车）,1 球磨机,德兴铜矿大山选矿厂7.32m10.68m球磨机,1 球磨机,1 球磨机,溢流型球磨机的特点产物从排料
7、中空轴颈中溢流出去，磨矿时间长，产物粒度较细，适宜的磨碎产物-0.074mm粒级占80%以上。结构简单，价格低廉，常用作细磨设备。缺点是磨碎过程中“过粉碎”现象严重，磨矿效率较低。,1 球磨机,格子型球磨机在新建、扩建选矿厂有优先选用的趋势：(1)格子型球磨机的生产能力比同规格的溢流型球磨机高20%30%.(2)格子型球磨机的排矿端装有格子板，具有强制排矿作用，加速矿浆通过的速度，从而使其矿石过粉碎现象较溢流型球磨机少。(3)为求全厂磨矿设备划一，两段磨矿有时往往选用同一种规格。,附：其他磨矿机械,棒磨机与溢流式球磨机结构类似，采用钢棒作为磨矿介质，长度一般比筒体短2050mm。内表面平直，防
8、止筒体旋转时钢棒歪斜产生“乱棒”现象。“线接触”，具有选择性的破碎作用，减少了矿石的过粉碎，其产品粒度均匀，钢棒消耗量低。,棒磨机及其磨矿示意图,附：其他磨矿机械,棒磨机应用： 一般用于第一段开路磨矿作粗磨作业。在钨、锡或其它稀有金属矿的重选厂或磁选厂，为防止磨矿过粉碎,常采用棒磨。棒磨机用于开路磨矿，可代替短头圆锥破碎机作细碎。操作要求： 其工作转速通常约为临界转速的60%70%；充填系数一般为35%40%；给矿粒度不宜大于25mm。,附：其他磨矿机械,砾磨机砾磨机是一种用砾石或卵石作磨矿介质的磨矿设备。由于磨矿机的生产率与磨矿介质的比重成正比，因此砾磨机的筒体尺寸（ DL ）要比相同生产率
9、的球磨大。砾磨机的衬板要能够夹住磨矿介质，形成“自衬”，以减少衬板磨损，加强提升物料能力和矿物间的粉碎作用，常采用网状衬板、梯形衬板或者两者组合的衬板。,结构与球磨机类似采用格子型排矿方式,附：其他磨矿机械,砾磨机特点：能耗小、生产费用低、节省金属材料(如磨矿介质)、能避免金属对物料的污染等，特别适用于对物料有某些特殊要求的场合。应用：用于处理金、银、重晶石等金属和非金属矿石。使用砾磨机时，转速一般比球磨机略高，常为临界转速的85%90，矿浆浓度一般比球磨机低5%一10%。,附：其他磨矿机械,自磨机借助矿石本身在筒体内的冲击和磨剥作用，使矿石达到粉碎。特点： (1)简体直径大，长度短，一般DL
10、3。为了减轻物料的轴向离析，提高磨机生产能力和强化磨碎过程的选择性。 (2)中空轴颈的直径大，长度短。直径大是为了适应给矿块度大的需要，长度短使给矿通畅。,附：其他磨矿机械,自磨机,直径12.2m，长15m，净重1210t，价值5500万元， 中国生产，2010年安装在西澳SINO铁矿,世界上最大的自磨机,附：其他磨矿机械,超细粉碎设备雷蒙磨-悬辊式盘磨机气流磨-高速气流（300-500m/s）或过热蒸汽作用振动磨-振动频率达1000-1500次/分钟搅拌磨-螺旋搅拌器实施搅拌作用胶体磨-分散磨离心磨-机械振动与离心作用，离心=(10-20)g超细粉碎机-干粉在高速气流带动下粉碎,2 高压辊磨
11、机,高压辊磨机作为一种超细碎设备，具有单位破碎能耗低、破碎产品粒度均匀、占地面积少、设备作业率高等特点，是“多碎少磨”粉碎技术的发展趋势。,2 高压辊磨机,粉碎机理高压、慢速、满料：两个辊子做慢速的相对运动，其中一个辊子固定，另一个辊子可作水平方向的滑动。物料由上部连续喂入并通过辊间的间隙，用液压给活动辊施压，物料受压而粉碎,并被压成料饼下落排出。,2 高压辊磨机,物料之间相互挤压,料床粉碎：物料不是在两辊子的工作面上作单个颗粒的破碎和粉磨，而是作为一层或一个料床得到粉碎；料床的形成，导致颗粒压迫其他邻近的颗粒，直至其破碎、断裂，产生裂纹或劈开。,物料里形成的微裂纹,2 高压辊磨机,基本结构,
12、 机架, 辊子和轴承系统, 液压系统, 进料装置, 驱动装置, 控制系统,成都利君实业有限公司的高压辊磨机,应用特点1：破碎比大，产品粒度细 由于入磨粒度越细，磨机产量越高，而能耗降低越显著。 普通圆锥破碎机的产品平均粒度一般在10mm左右，-5mm含量占到4.74%；而高压辊磨机破碎后产品粒度可控制在-3mm，其中-0.074mm含量能占到20%，实现“多碎少磨”或“以碎代磨”。,2 高压辊磨机,应用特点2：微裂纹优质明显 高压辊磨机采用高压力下的层压破碎原理，产品内部产生了很多的微裂纹，可以提高物料的易磨性、促进有用成分的回收；而圆锥破碎机只是使大块物料变细，无法产生微裂纹。,钒钛磁铁矿的
13、破裂现象,金属矿物和脉石矿物接触处裂纹加大,2 高压辊磨机,应用特点3：设备作业率高 设备使用寿命长，检修量少，自动控制、自动检测、自动保护与预警系统先进，人机对话界面简单、易操作；当与给矿量最大粒度相当的金属块混入，不会伤害辊面，因而设备运行安全、平稳、可靠，作业率高达90%以上。应用特点4：设备适应能力强 高压辊磨机的喂料中含有一定的水份和泥，有利于生成一种自生的耐磨表面，矿石更有利于形成层压，对传统细碎作业难以通过的含水、含泥偏高的粘性矿石也能够处理，大大提高了设备的适应能力。,2 高压辊磨机,应用特点5：单机处理能力大、土建投资省 设备生产能力大、工艺配置简单、结构紧凑、外形尺寸小、占
14、地面积小，单机处理能力从50t/h到3000t/h以上。 破碎作用发生在两个辊子间，产生的挤压被机架吸收，设备基础工程量小，土建投资少。应用特点6：实现了“多碎少磨” 以预粉磨为代表的高压辊磨破碎作业，不但有较好的选择性破碎效果，而且形成大量的细粒和微细粒产品，大量的矿物完成了初步解离，因此具备了较好的分选条件，充分实现了“多碎少磨”方针。,2 高压辊磨机,2 高压辊磨机,应用特点7：显著降本扩能 层压破碎为高效的压应力破碎，效率明显高于以压应力和剪应力为主的常规破碎和球磨，破碎能耗低；料饼中大量的细粒和微细粒以及粗粒内部丰富的应力微裂纹使后续球磨系统电耗下降，产能显著提高。应用特点8：设备运
15、转平稳，维修方便 物料通过静压挤碎，没有激烈碰撞和冲击，噪音低于75分贝，设备给料、破碎和排料都在相对密闭的系统内完成，而且设备数量少，除尘点少，生产环境整洁；辊面磨损后可现场更换、在线维修，操作简便快捷；易实现大型化和自动化。,现场应用实例： 攀枝花乾维矿业公司CLM140-30高压辊磨机,2 高压辊磨机,2 高压辊磨机,CLM140-30高压辊磨机给料,2 高压辊磨机,CLM140-30高压辊磨机一次开路产品,2 高压辊磨机,CLM140-30高压辊磨机自动控制显示屏,2 高压辊磨机,攀枝花乾维矿业应用1台CLM140-30高压辊磨机，开路破碎处理量160t/h。给矿粒度-60mm 80%
16、，产品粒度-3mm占85%,球磨机产量提高200%以上，比原系统节电50%以上。,高压辊磨机节能方案,以南芬铁矿进行方案对比，给矿粒度1000mm，日处理量4万吨。,方案1传统破碎-磨矿流程,2 高压辊磨机,方案2破碎-高压辊-磨矿流程,旋回破碎机,振动筛,标准圆锥破碎机,高压辊磨机,中料,传统方案能耗与成本,2 高压辊磨机,高压辊磨机方案能耗与成本,2 高压辊磨机,2 高压辊磨机,高压辊磨机节能方案 高压辊磨方案的主体设备总功率比传统碎磨工艺主体设备的总功率少2430kW，年节约电耗1603.8万度。 高压辊磨机方案中，设备总数少13台，基建费用节约40%以上； 由于球磨机的台数是传统方案的
17、一半，且高压辊处理后球磨功指数降低20%以上，即矿石变软易磨，因此可以预判单位产品的钢耗会降低60%以上。,3 螺旋分级机,螺旋分级机用于选矿厂中与球磨机配成闭路循环流程分级矿浆，或在重力选矿中分级矿砂和细泥，或金属选矿流程中对矿浆进行粒度分级，以及洗矿中的脱泥、脱水等作业。,双螺旋沉没式螺旋分级机,3 螺旋分级机,螺旋分级机的基本结构主要由U形水槽、螺旋装置、传动装置升降机构、支承轴承等部分组成。,1.螺旋装置；2.U形水槽；3.螺旋轴；4.轴承；5.传动装置；6.螺旋提升结构；7.进料口；8.溢流堰；9.溢流排出口；10.沉砂排出口,工作原理： 矿浆从槽子旁侧中部的进料口给入倾斜安装的U形
18、水槽内，随着螺旋的低速回转和连续不断的搅拌矿浆，使得大部分轻而细的颗粒悬浮在上面，从溢流堰溢出，粗而重的颗粒沉降于槽底（沉砂），被螺旋叶片推向斜槽的上方并排出，输送过程中同时完成脱水作业。返砂：若分级机的沉砂进入磨矿机械再磨，进入磨机的沉砂即称为返砂。,3 螺旋分级机,高堰式螺旋分级机：溢流堰的位置高于螺旋主轴下端的轴承中心，但低于溢流端螺旋的外缘。它适于分离0.15-0.20mm的粗粒级，通常用于第一段磨矿。 沉没式螺旋分级机：溢流端的螺旋有4-5圈全部浸没在矿浆中，分级面积大，适用于细粒分级，一般可获得-0.074mm颗粒含量大于65%的溢流细度，主要用于第二段磨矿。 低堰式螺旋分级机：溢
19、流端低于下端轴承中心，分级面积小，仅用于洗矿或脱水，已较少使用。,3 螺旋分级机,优点: 构造简单，工作可靠，操作方便，分级区域平稳，可获得较细的溢流粒度；水槽坡度大，返砂含水量低，便于与磨矿机自流返砂。缺点: 设备较笨重，占地面积大，分级效率低，下端轴承易磨损，溢流底部轴承密封不良等。,3 螺旋分级机,4 水力旋流器,水力旋流器：在回转流中利用离心惯性力进行分级。结构：上部呈圆柱形，下部呈圆锥形。圆柱体的中央插入一根溢流管，给料管与圆柱部分相切，锥体下部留有沉砂口（底流）。,4 水力旋流器,水力旋流器构造及矿浆颗粒的运动,工作原理：离心沉降 矿浆以一定压力（0.04-0.35MPa）从给矿口
20、切向进入旋流器后，在旋流器内形成回旋流，其切向速度在溢流管下口附近达最大值。同时在后续矿浆的推动下，进入旋流器的矿浆一面向下运动，一面向中心运动，形成轴向和径向流动速度（三维运动）。 矿浆在旋流器内向下运动的过程中，因流动断面逐渐减小，所以内层矿浆转而向上运动，即矿浆在水力旋流器轴向上的运动是外层向下，内层向上。 矿浆中的固体颗粒由于离心惯性力产生向外运动的趋势，但由于矿浆由外向内的径向流动的阻碍，细小颗粒所受的离心惯性力不足以克服液流的阻力，进入内层，随向上的液流一起由溢流管排出（内螺旋）；粗颗粒因离心惯性力较大，向外层运动，随向下的液流一起由沉砂口排出（外螺旋）。,4 水力旋流器,4 水力
21、旋流器,结构参数与控制1 筒体直径：影响处理量与分离粒度。大直径处理粗粒分级，小直径处理细粒分级；若获得-0.01mm的溢流粒度，可选用旋流器组。2 沉砂口内径与溢流管内径：影响溢流和底流的体积产率与分级粒度。减小溢流管内径或增大沉砂口内径，有利于减小分离粒度；沉砂口磨损易造成沉砂量增加。,4 水力旋流器,结构参数与控制3 锥角：关系到矿浆向下流动的阻力和分级面的大小。细粒分级和脱泥采用小锥角（10-15），粗粒分级和浓缩时采用大锥角（25-40）。4 给料压力：采用砂泵给料；提高给料压力，可提高分级效率，但动力消耗增加，沉砂口磨损严重。粗物料采用低压（0.05-0.1MPa），细粒级物料分级
22、采用较高压力（0.15-0.3MPa）。5 给矿浓度：给矿浓度高，分级粒度变粗，分级效率降低。分级粒度为0.074mm时，给矿浓度10%-20%。,4 水力旋流器,应用1 可用于选前分级，常与二段溢流型球磨机构成闭路磨矿；分级用水力旋流器给矿压力较大，圆筒直径较粗，可分出-800m+74m的粒级。2 可作为选矿脱泥和矿浆浓缩的设备；脱泥用旋流器圆筒直径较细，可分出-74m+5m的粒级。发展趋势1 微型化：10mm微管旋流器，用于2-3m高岭土的超细分级；2 大型化： 1000-1400mm大型旋流器，闭路磨矿；3 组合化：旋流器组提高生产能力，减小占地面积。,优点：构造简单，没有运动部件，体积
23、很小，占地面积少，单位面积处理能力大，操作维护方便，成本低。目前，我国一些选矿厂成功地用水力旋流器代替了螺旋分级机。缺点：砂泵动力消耗大，设备磨损严重，给矿压力、给矿量波动对生产指标有影响。,4 水力旋流器,5 磨矿分级流程,开路与闭路闭路磨矿的生产率大，过粉碎现象轻，产品较细且粒度分布均匀；开路磨矿一般用于两段磨矿中的第一段。,一段闭路磨矿流程,5 磨矿分级流程,磨矿段数分级作业及分级返砂进入的磨矿作业构成一个磨矿段。一段磨矿：设备配置简单，投资省，生产操作容易，调节简单，但磨矿效率低，不易得到较细的最终产物。两段磨矿：可采用不同的磨矿条件对矿石分别进行粗磨和细磨，提高磨矿效率。大中型选矿厂
24、要求磨矿细度-200目占80%以上时，采用两段磨矿，过粉碎现象轻，产物粒度均匀。,5 磨矿分级流程,第一段开路的两段磨矿流程,特点：溢流没有再分级，调节简单；二段磨机容积需要大大超过一段磨机，设备配置复杂，管理不方便。,5 磨矿分级流程,第一段全闭路的两段磨矿流程,特点：用于处理硬度较大、矿物嵌布粒度较细的矿石。可以实现细磨，两段磨机可安装在同一水平，设备配置简单；设备投资高，两段之间的负荷难平衡。,5 磨矿分级流程,第一段局部闭路的两段磨矿流程,衡量磨矿分级效果的工艺指标 ：质量指标 磨矿细度数量指标 生产能力 磨机作业率,磨矿细度：磨矿产品的细度通常用“标准筛”的200目筛子筛分产品，并以
25、筛下量占产品总量的百分数来表示，如磨矿细度为-200目占60%或者-0.074mm占60%。,5 磨矿分级流程,磨机的生产能力,磨机台时生产能力: 在一定给矿和产品粒度条件下单位时间（小时）内磨机能够处理的原矿量，以吨/台时表示。,磨机“利用系数”:单位时间内每立方米磨机有效容积平均处理矿量，以吨/米3时表示。,=,吨/米3时,5 磨矿分级流程,磨机的作业率：又叫运转率，它是指磨矿-分级机组实际工作小时占日历小时的百分数。,分级效率：指分级机溢流中某一粒度级别的重量占分级机给矿中同一粒度级重量的百分数。,5 磨矿分级流程,磨矿循环负荷（返砂比）,返砂:通常在闭路磨矿循环中，从分级机返回磨矿机再
26、磨的粗粒物料。循环负荷（返砂比）：返砂的质量与磨矿机给矿的质量百分比。,磨矿-分级流程循环负荷计算,5 磨矿分级流程,影响磨矿分级的操作因素 矿石性质： 硬度、含泥量、给矿粒度、要求的磨矿产品细度磨机结构： 磨机类型、规格、转速、衬板形状等 操作条件： 磨矿介质（形状、材质、尺寸及配比、充填率）、矿浆浓度、返砂比、分级效率等,磨矿介质的装入制度介质形状：球形和长棒形，球形介质在磨矿时碰撞为点接触，故球磨效率高，宜于细磨，但过粉碎现象严重；当给矿粒度-30mm，磨矿产品粒度1mm时，采用棒磨效率较高。 介质材料：钢质 铁质 玛瑙 锆石介质尺寸：矿石硬、给矿粒度粗加入较大尺寸的介质；用较小尺寸的介
27、质，增强研磨作用。介质充填率：磨矿介质占磨机容积的百分数；通常球磨机的充填率40%-50%，棒磨机35%-45%。,5 磨矿分级流程,2、磨矿浓度,磨矿浓度通常以矿浆中固体物料质量的百分数表示。浓度过低，固体颗粒少，介质的有效磨碎作用减小；浓度增高，磨矿效率提高，但产品粒度易变粗；浓度过高，矿浆流动性差，降低磨机的生产能力和磨矿效率，易发生“胀肚”。,粗磨（产品0.15mm）或磨比重大矿石 75%85%；细磨（产品0.15mm）或磨比重小矿石 65%75%。两段磨矿，第一段 75%85% 第二段 65%75%湿式自磨机或湿式棒磨机的磨矿浓度一般为65%左右,5 磨矿分级流程,3、返砂比返砂比增大有利于提高磨机产量，但过大会引起磨矿机和分级机过载，破坏正常运行,产生“胀肚”；返砂比过小易引起磨机“空打”。实践表明，返砂比由100%增大到400%500%，磨机生产能力增高20%30%。,5 磨矿分级流程,作业：1、试述球磨机的工作原理及磨矿介质的运动规律。2、高压辊磨机的突出优点有哪些？3、影响水力旋流器分级效果的参数有哪些？4、描述以下磨矿分级流程，以最小细度值计算返砂比。,