三磨矿及磨矿设备

4.l概述磨矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要组成部分。磨矿作业是为了能把脉石从矿石中除去，并把各种有用矿物相互分开，必须将矿石磨细至0.1-0.3mm，甚至有时磨至0.05-0.074mm以下。磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减小而增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。磨矿所消耗的动力占选矿厂动力总消耗的30％以上。因此，磨矿作业在选矿工艺流程中占有很重要的地位。磨矿机的分类：按照排矿方法不同，常用的磨矿机可以分为中心排矿磨矿机和格子排矿磨矿机两种。目前，选矿厂主要采用格子型球磨机和溢流型球磨机。如(a)所示的磨矿和分级工艺联合的流程叫闭路磨矿，它可以提高磨矿效率。与磨矿机配合使用的常用分级设备有螺旋分级机、水力旋流器等。球磨机的排矿不进入分级设备，直接进入下一作业的称为开路磨矿。4.2磨矿作用及磨矿条件的确定4.2.1磨矿机对矿石的磨矿作用在磨矿过程中，磨矿机以一定转速旋转，处在筒体内的研磨介质由于旋转时产生离心力，致使它与简体之间产生定摩擦力。摩擦力使研磨介质随着筒体旋转，井到达一定的高度。当研磨介质的自身重力(实际上是重力的向心分力)大于离心力时，研磨介质就脱离筒体抛射下落，从而击碎矿石同时，在磨矿机转动过程中，研磨介质还会有滑动现象，对矿石产生研磨作用。所以，矿石在研磨介质产生的冲击力和研磨力联合作用下得到粉碎，如右图所示。4.2.2磨矿机磨矿条件的确定磨矿机的工作参数包括临界转速、工作转速、装球质量和所需功率等。要合理而经济地选择磨矿机的这些工作参数，提高磨矿效率(每小时单位功耗处理的矿石量)和生产率，就必须研究磨矿机工作时研磨介质在筒体内的运动规律。4.2.2磨矿机磨矿条件的确定磨矿机的工作参数包括临界转速、工作转速、装球质量和所需功率等。要合理而经济地选择磨矿机的这些工作参数，提高磨矿效率(每小时单位功耗处理的矿石量)和生产率，就必须研究磨矿机工作时研磨介质在筒体内的运动规律。1.研磨介质在磨矿机内的运动规律研磨介质在磨矿机中的运动状态与筒体转速及筒体衬板的摩擦系数有关。研磨介质在筒体中的运动状态基本上有下图三种。泻落运动状态•当筒体低速转动时，球荷整体沿筒体旋转方向偏转一个角度。这时，除了每个钢球都绕自身的轴线旋转外，位于球荷顶部的钢球还不断地沿球荷表面滚下，球荷的这种运动状态称为泻落运动状态。在此状态下，介质的磨碎作用主要是研磨。研磨为主初速为零•随着磨机筒体旋转速度的增加，球荷整体的偏转高度不断上升。当转速增加到一定程度时，球荷顶部的钢球将不再沿球荷的表面滚下，而是沿抛物线轨迹落下。这时，钢球的运动状态发生了质的变化，实践中把钢球的这种运动状态称为抛落运动状态。在此运动状态下，抛落下的钢球对物料块产生冲击破碎作用，所以介质的磨碎作用是研磨和冲击的结合。•脱离点和脱离角（b）抛落运动冲击为主脱离点初速不为零随着筒体转速的增加，脱离点的位置逐渐上移，脱离角逐渐减小，直到脱离点移到筒体的最高点，脱离角相应减小到零，从而使钢球的运动状态又发生了一次质的变化，此时钢球紧紧贴在筒体内壁上，同它一起旋转，钢球的这种运动状态称为离心运动状态。在离心运动状态下，钢球与钢球之间、钢球与磨机衬板之间都没有相对运动，球荷与磨机筒体一起作回转运动，所以没有任何磨碎作用，可称为磨机的非工作状态。（c）离心运动不起作用2.主要工作参数的确定(l)临界转速与磨矿机转速当磨矿机筒体的转速达到某一数值时，作用在研磨介质仁的离心力等于研磨介质的重力，研磨介质开始随筒体一起回转，这时的磨矿机转速叫临界转速。我们可以通过研磨介质的受力分析来求得磨矿机的临界转速。磨矿机筒体内研磨介质的受力情况如右图所示。设质量为m、重量为G的研磨介质一一钢球对筒壁的正压力为N，钢球以速度v随筒体一起旋转而受到的离心力为F，钢球不下落(也就是钢球不离开筒壁)的条件是：C磨机转速率ψ：磨机正常工作时的实际运转速度n与临界转速n临的比值，用ψ表示。100磨机实际转速＝％磨机临界转速cos＝★球磨机的工作转速物料在磨机内受到的粉碎作用来自冲击破碎和研磨两个方面；而冲击破碎作用的强弱程度，主要取决于钢球到达落回点时的动能。因此，使钢球在磨机内具有尽可能大的自由下落高度，将是提高磨碎效果的重要条件。若使最外层钢球具有最大的下落高度或最强的磨碎作用，磨机的转速率应为76％。（4)球磨机结构参数①筒体直径影响球磨机的处理能力一球磨机的处理能力与筒体直径的2.5-2.6次方成正比。②筒体长度影响球磨机处理能力和产品细度—球磨机的处理能力与筒体长度成正比；筒体短，磨矿产品粒度粗；筒体长，磨矿产品粒度细而功耗大。长度与直径之比常为0.75-2。③衬板形状影响处理能力—不平滑衬板的处理能力比平滑衬板的处理能力大；过厚的衬板会降低球磨机的有效容积，也降低球磨机的处理能力；衬板被磨损后，筒体直径加大，钢球充填率显得偏低，使处理能力减小，故应适当增加装球量。(5)球磨机工作条件的确定球磨机研磨介质的性质、充填率以及矿浆浓度等因素均对磨矿效果影响较大。①研磨介质的性质——在其他条件不变时，研磨介质密度愈大，球磨机的功耗与处理能力也愈高。一般选用钢球或铸铁球作为研磨介质。给矿中有粗细不等的各个粒度级别，就应配备不同直径的钢球，各种钢球的质量比例应与物料粒度特性相适应。装一种钢球的磨矿效果不如装多种钢球的磨矿效果理想。对粒度范围宽的一段磨矿，一般装6-7种钢球。直径小个数多时，研磨面积大，但每个钢球的打击力小；直径大个数少时，研磨面积小，但每个钢球的打击力大。粗粒宜用大钢球，细粒宜用小钢球。钢球直径D可按下式计算：(mm)(1-4-11)25.4Dd③矿浆浓度——矿浆浓度对磨矿效果影响很大，矿浆浓时，粘性大，矿粒易粘在介质上，矿浆流动慢，被磨时间长，但对介质缓冲效应大，削弱打击力；矿浆稀时，情况则相反。处理粒度粗、硬度大以及密度大的矿石应用较浓的矿浆；处理粒度细、硬度小及密度小的矿石应用较稀的矿浆；对中等转速的球磨机而言，粗磨矿(产品粒度0.15mm以上)或磨密度大的矿石，矿浆浓度较大，约75%-80%；细磨矿(产品粒度0.074-0.1mm)或磨密度较小的矿石，矿浆浓度较低，约65%-75%。4.3磨矿机械4.3.1磨矿机的构造前面所述的球磨机、棒磨机和砾磨机之间仅是某些部件不同，它们的结构基本上相同。磨矿机性能和用途一、筒形磨矿机工作原理◆圆筒回转时，在摩擦力的作用下，磨矿介质（装入量约为整个筒体容积的40～50%）被筒体的内壁带动，提升到某一高度，然后落下或滚下。磨矿原料从圆筒一端的空心轴颈不断给入，这些物料受到磨矿介质的打击、研磨和压碎。磨碎以后的产物经圆筒另一端的空心轴颈不断排出。磨矿机工作原理示意图二、性能和用途比较1、球磨机和棒磨机的性能和用途比较◆球磨机的产品粒度细，容易过粉碎。棒磨机的产品粒度均匀，过粉碎较少，开路工作的产品粒度与球磨机闭路工作相近。◆棒磨机的主要用途(1)钨锡矿或稀贵金属重选或磁选厂(2)作为一段粗磨能力大,效率高(3)代替短头圆锥作为细碎使用◆使用棒磨机存在的主要问题(1)加棒困难，需停机，劳动强度大(2)短棒或断棒易乱棒，影响正常生产(3)清棒工作量大二、性能和用途比较2、格子型和溢流型球磨机的比较◆生产上广泛使用格子型。生产率高，适用于粗磨和细磨；生产率比同规格溢流型高10-25%；单位电耗较低；磨矿速度快，过粉碎相对较少。因此，采用两段磨矿的选厂，其一段磨矿大多采用格子型球磨机。◆溢流型构造简单，价格较低，主要适用于细磨（二段或三段磨矿）。磨矿机的安装、维护和检修1.安装◆安装在重量为磨机重2-3倍的钢筋混凝土基础上。基础与本土接触。◆为保证水平和同心度，需要进行二次浇灌。◆安装顺序：(1)主轴承(2)筒体及端盖(3)传动部分(4)二次浇灌2.操作及维护◆注意开、停车顺序◆开车:油泵---磨机---分级机---给矿◆停车:与开车顺序刚好相反。停车时，磨机内的矿石尽可能排空。◆运转时主要注意轴承的温度，减速机温度，筒体是否漏浆。（详见P142表4-2-2磨矿机的故障,原因及其消除方法）3.检修◆小修－每月末进行◆中修－半年或一年进行一次◆大修－视设备工作情况而定◆注意主要磨损件的磨损周期，需要提前计划采购相应的备品备件。二、磨矿工艺指标1、数量指标◆处理量Q：磨矿机在一定的给矿粒度及产品粒度下每小时处理的矿量，单位为“t/（台·h）”，或称磨机的台时处理量。◆单位容积处理量qv：磨矿机在一定的给矿粒度及产品粒度下每小时每立方米处理的矿量，单位“t/（m3·h）”，又称磨矿机单位容积处理量。◆磨机－200目利用系数q-200：每小时每立方米磨机容积新生成的－200目数量来评价磨机工作效果，单位为“－200目t/（m3·h）”。2、质量指标◆磨矿效率E。单位为“t（原矿）/kw.h”或“－200目t/kw.h”，表示磨矿能量使用效率的高低。◆磨矿技术效率E技。与产品粒度相关的效率，未发生磨矿或磨矿过度时，磨矿技术效率为零。磨矿技术效率能够从技术上评价磨矿过程的好坏，E技越高，说明磨矿技术指标越好。3、钢耗指标◆每磨细1t矿石所消耗的钢量，单位为“kg/t矿石”。在磨矿中，磨矿费用约有40%消耗在钢铁上，其中绝大部分为钢球消耗，故将钢球单耗列为考核选厂工作业绩的重要指标之一。一.球磨机1.格子型球磨机Φ2700×3600格子型球磨机如图1-4-8所示。格子型球磨机由以下6部分组成：筒体部、给矿部、排矿部、轴承部、传动部和润滑系统。磨矿机（1）筒体球磨机的简体用厚约18～36毫米的钢板卷制焊成，它的两端焊有铸钢制的法兰盘，端盖连接在法兰盘上，二者须精密加工及配合，因为承担磨矿机重量的轴颈焊在端盖上。在筒体上开有供检修和更换衬板用的人孔。简体内装有衬板，用锰钢、铬钢、耐磨铸铁或橡胶等材料制成，其中高锰钢应用较广。衬板厚约50～130毫米，与筒壳之间有10～14毫米的间隙，用胶合板、石棉垫、或塑料极或橡皮铺在其中，用来减缓钢球对简体的冲击。衬板用螺钉固定在筒壳上，螺帽下面有橡皮环及金属垫圈，以防止矿浆漏出。（2）衬板衬板的形状有如图表示的几种，分为平滑的和不平滑的两类。平滑衬板因钢球滑动较大，磨剥作用较强，它宜用于细磨，不平滑衬板可使钢球从较高处落下，并且对钢球和矿料都有较强的搅动，因而适用于粗磨。为了提高衬板的使用寿命，国内外正在发展和使用橡胶衬板。橡胶衬板具有寿命长(比钢衬板的寿命长3-4倍)、重量轻、安装简便、更换工作安全、工作噪音小等优点。衬板的表面形状应该使钢球与衬板表面的相对滑动量最少，这不仅可以增加衬板的使用寿命，而且可以降低功率消耗。（3）给矿给矿端的端盖内侧面铺有平的扇形锰钢衬板，在中空轴内镶有内表面为螺旋叶片的轴颈内套，内套既可保护轴颈不被矿石磨坏，又有把矿石送入球磨机内的作用。给矿器就固定在轴颈内套的端部。球磨机的给矿器有：鼓式、蜗式和联合式。鼓式给矿器鼓式给矿器用生铁铸造，或是钢板焊成。呈截头圆锥形。其内壁镑有螺旋，端部与截锥形盖子连接，筒壳与盖子之间装有带扇形孔的隔板，矿料通过此隔板经螺旋送入球磨机内。它用于开路磨矿。蜗式给矿器蜗式给矿器是一个带有可更换勺嘴的螺旋形勺子，为了能把舀起的矿料给入球磨机内，在它的侧壁中心开一圆孔，矿石由此经中空轴颈内套送人球磨机内。蜗式给矿器有单勺、双勺等形式，用于两段磨矿的第二段磨矿机。联合式给矿器联合给矿器是由鼓式和蜗式二种给矿器组合而成的，它用于第一段闭路磨矿的球磨机。排矿格子型球磨机的使用•格子型球磨机属于低水平强制排料型磨碎设备，磨机筒体内储存的浆体少，已经磨细的颗粒能及时排除，因而发生过磨的可能性较小。同时由于有格子板拦住，磨机内可以多装球，也便于装小球，从而增加磨碎过程的研磨面积和单位时间内冲击破碎的次数，使磨机具有较强的磨碎能力，加上磨机筒体内浆体的液面较低，对钢球落下时的缓冲作用弱，所以格子型球磨机的生产率比同规格溢流型球磨机的大10％～15％，且磨碎效率也比后者的高。然而，由于格