自磨机作用及发展前景

本钢歪头山铁矿马选车间自磨工艺全流程实测可行性研究报告自磨机操作、参数与能力、电耗及选别作业的关系做为全国乃至世界最大的湿式自磨生产基地，歪矿两选车间共19台自磨机，其运转率和利用率常常决定了全矿生产指标，影响着选厂能否按设计要求达产达标。原矿性质直接决定自磨机各项操作指标，由于歪矿主采场贫化率不断上升，马耳岭采场闭坑，需大量外购矿、回收矿补充，已经直接影响到自磨机工艺。因此，在钢铁企业微利运行的今天，如何提高磨机生产能力，降低磨机主机电耗，同时兼顾选别质量操作，实现利益最大化始终是矿山人研究的重要课题之一。当前为了矿山的可持续发展，歪头山铁矿原矿性质可谓是多种多样，而对比自磨机操作而言，在不考虑原矿品位的前提下，原矿性质可分为两种，即难磨矿石和易磨矿石。如何操作才能达到利益最大化，歪头山铁矿马选车间生产一作业区进行了自磨工艺全流程实验研究，测试时间为二零一六年二月二十八日至二零一六年十月三十一日止。由于有大量的工艺因素和制度因素决定着自磨机工作状态，而使得对自磨机作业耗电量影响程度的评估变得复杂，此外，在电耗方面缺少对许多重要工艺参数的检测，所提出的磨矿机耗电量关系式大多是根据生产实践的测试研究结果推出的。既然在生产组织上以自磨工艺为中心，首先要了解自磨机的结构和工作原理，然后需要我们在实际生产过程中针对不同原矿性质，合理调整给矿量、排矿浓度，控制磨机料位、电机负荷，实现高产低耗的理想状态。第一章自磨机的结构歪头山两选车间的自磨机都属于湿式半自磨机（图1）。由短圆柱形筒体4构成，规格型号为DLΦ5.5×1.8m，给料部1受上矿皮带运送来的原料，送入自磨机内，其上端是钢板焊成的斗体，下端支承在四个轮子的小车上。斗体底部在承受物料冲击的部位是平的。物料给入后在平底堆积成堆，形成物料衬垫，可避免物料的直接冲击，平底的下段制成倾斜40°左右的溜槽，保证物料流入自磨机内。两侧进、出料端盖2、8均呈锥形，筒体衬板3边从筒体中心向两侧倾斜，目的在于使用筒体中心有效内径大，以防止矿石在机内发生粒度偏析。筒体衬板5（提升板）将矿石提升到一定高度后做抛落运动，经过冲击磨剥作用将矿石粉碎，6是排料格子板，7是簸箕板（举板），物料提升后排出机外，9是自返装置。自返装置由中空轴、圆筛及自反螺旋组成。当矿浆通过格子板并由格子板簸箕板提升后，送到圆筒筛上，细粒级通过筛孔，经中空轴颈排出机外，而粗粒级则沿筛面运动至右方的举板。经举板的提升后，物料沿着锥体送入输料螺旋内，随着筒体的旋转，粗粒料由螺旋送回自磨机内再度进行磨碎。圆筒筛从粒度为20~30mm以下的物料中，分离出3~5mm以下的细粒级，而将粗粒级返回机内。返回的粗粒级物料虽然较为集中于排量端，没有经过整个筒体长度的磨碎过程，但自磨机筒体的长度小，在筒体回转过程中物料举起下落时，有端盖衬板对下落物料的弯折作用，使返回的粗粒级物料抛向筒体中部，因而其磨碎效果仍较好。（表1）自磨机技术参数指标设备名称规格型号容积m³筒体转数r/min电机功率Kw轴承系统润滑方式湿式自磨机Φ5.5×1.8m42.5151000静压轴承自动喷射润滑（表2）自磨机工艺技术指标设备名称规格型号给矿粒度mm排矿-200目含量%排矿浓度%自磨能力t/h介质充填率湿式自磨机Φ5.5×1.8m350~040~4577±360~633~5第二章自磨机的工作原理自磨机是一个筒体直径很大、转动缓慢的粉磨机。它要求稳定的给矿量，大小块矿物成一定比例，物料通过入料端的中空轴颈给入磨机内，靠筒体的旋转将物料提升到一定的高度，然后抛落下来，在物料相互作用下，磨碎至一定细度的物料通过排矿端的中空轴颈排出机外。物料在自磨机中粉碎的工作原理如下。1、提升衬板把物料提升到一定高度后自由下落产生的冲击作用，以及物料间的相互摩擦产生的磨剥作用，使物料粉碎磨细。2、由于自磨机端盖衬板形状是较为特殊的，端盖衬板有一部分是平的，但靠近中空轴颈处有两圈断面为三角形的凸起部分。使物料在圆周方向上运动时，压力状态突然改变至张力状态的瞬时应力作用。块状物料由加料口加入，其中小块物料沿波峰衬板（图2a）A面均匀地落于筒体底部中心，然后向两侧扩散，而大块物料具有较大的动能，其抛射点总是趋向较远的一侧，但其中有一部分必然会和波峰衬板的A、B面相撞击。由于波峰衬板有反击作用，可以防止物料作轴向大、小块的“偏析”，致使大块物料也能得到均匀的分布。自排料端沿下面返回的粗料，也同新加进的料块一样，均匀地落于筒体底部中心，然后向两边扩散。大块和细粒物料在筒体底部沿轴向运动的方向相反，于是便产生粉磨作用。为了自磨机能正常工作，机内各粒度必须均匀地磨碎，防止其中某一粒级积累起来。因此，自磨机的衬板设计、转速、给料的粒度组成、物料在筒体内的充填率等，都需要合理选择，互相配合。有些物料的性质不适于自磨，另一些物料需要加入少量大钢球以调整其粒度组成，避免某一粒级的积累。3、提升T形衬板和波峰板都具有楔住料块作用。如图2（b）所示，均匀分布于筒体底部的料块，在“磨碎区”集中。当料块随磨机转动时，这里的重力与离心力最大。由于筒体长度很短，在回转时料块首先在C—C处楔住，而且沿轴向挤成“拱形”，使其间的料块也同样处于受压状态。随着磨机的回转，料块位置的提高，在“拱形”桥向上移动而崩落的瞬间压缩力迅速消失而变成张力，这样连续不断地往复运动所产生的瞬时应力会引起料块单体分离，从而产生磨碎作用。随磨机筒体转动的物料，各粒级料块的循回路线是不同的（见图2）。从自磨机断面观察可以分成粉磨区、泻落区和瀑落区。由于在自磨机运动中矿块存在分级作用，所以不同块度的矿石运动轨迹亦不一样。大块矿石处于旋转的内层（靠近磨机中心），基本上呈泻落状态，形成一个压碎和磨碎区。它的循环周期短，很快地落在筒体下部，遭到瀑落下来的矿块冲击被碎裂成较小的矿块。中等和较小的矿块提升高度比大块高，脱离筒体后被抛落下来，形成瀑落区。在瀑落区内层到外层矿块逐渐变小（即处于最高点的矿块最小，处于最低点的矿块较大）。瀑落下来的矿块在筒体下部与自磨机新给矿相遇，将其砸碎。矿块在这一区域受到的冲击破碎作用最强，所以称为破碎区。矿石在破碎区和磨碎区被磨碎到一定粒度后，被水带出磨机进行分级处理。大块料在很短的时间内回至内层破碎区，中等料块在中间层的粉磨区，细粒料较为集中在外层。在外层的物料，抛射运动较多，内层物料，借助重力作用以泻落运动为主。大块（包括中等科度）物料除了破碎其它的物料之外，其本身也遭击碎。自磨机内部粉碎矿石的主要作用力种类可分为：矿石自由降落时的冲击力；颗粒之间互相的磨剥力和矿石由压力状态突然变为张力状态的瞬时应力。在自磨机的规格和转速固定的条件下，物料的给入量（充填率）和大小矿块的配比直接影响磨矿过程。物料给入量决定着自磨机内料位的高低，生产实践证明，物料充填率在30～40%间为宜。如果给矿量控制不好，自磨机内料位高低产生波动，有可能引起“胀肚”（料位过高时）或“空肚”（料位过低时）现象。给矿量的稳定包括两方面：一是数量上基本不变；二是粒度配比方面力求稳定。否则只保持数量稳定，但粒度配比不当，生产也不会正常。主要是大块矿石不能少，在某些情况下大块矿石不足时，可少加一点大钢球代替。一般大小各占50%，但各矿的适宜粒度配比，应根据实验确定。第三章影响自磨机操作的因素影响磨矿效率的因素很多，除了不可控制的所安装磨矿设备的形式、规格、材质、转速及处理原矿的性质外，操作是很重要的因素。这些因素是：给矿速度、磨矿浓度、磨矿产品粒度、料位控制、介质添加制度以及衬板的磨损程度等。制定出合理的操作制度、提高工人的操作水平、及时调整变化了的磨矿操作参数，是获得好的磨矿和选矿指标的重要保证。1、给矿速度自磨机的给矿可由人工控制或自动控制。歪矿两选车间均采用人工控制，一般用矿仓下面的调频电振机调整给矿量。电振机的工作参数调整好之后，自磨机的给矿量应保持恒定，或者在一个很窄的范围内变化，湿式自磨机更应如此，以便控制加水量，确保合适的磨矿浓度和细度。试验研究表明：当磨矿机内的研磨介质表面处于紧密接触状态，而其空隙又被流动的物料全部充满时，磨机的有效作用方可达到最佳值，此时磨矿机生产能力最高。磨矿机转速在一定范围内，给矿速度加快，则物料充填率增加，磨矿机生产率增大。但是，当自磨机内的物料量超过磨矿机的通过能力时，将会出现磨矿机自返被阻塞的现象（俗称挂门帘）。因此，磨矿机的给料必须均匀。据磨矿动力学分析可知，随着给矿速度的提高，磨矿机排矿中合格粒级的含量减少，而产出的合格粒级的绝对数量却增加，同比功耗降低，磨矿效率显著提高。当矿石性质发生变化时，应及时调整磨矿机的工作条件，使之建立新的平衡。2、矿浆浓度在选矿工艺中，自磨机的磨矿浓度是一个重要指标，磨矿浓度的大小直接影响着自磨机的磨矿效率，磨矿浓度增大会出现以下现象：矿浆太浓，则粘性增大，磨矿介质受浮力影响也较大，其有效密度变小，矿石在自磨机内停留时间增长，矿石被磨得更细，出现矿石过磨现象：浓度过大，矿浆不流动，介质或钢球失去对矿石的砸磨作用，冲击力减弱，甚至碎钢球会被带出磨矿机，或堵塞格子板，磨矿过程被破坏，这时磨机的生产率将急剧下降。磨矿浓度变小会出现以下现象：当矿浆太稀时，则细粒矿石易下沉，矿石在自磨机内的停留时间缩短，矿石还没被磨细就被排出，出现欠磨现象：磨矿浓度过低，矿浆流速过大，钢球直接砸衬板易造成损耗。可见，自磨机磨矿浓度既不能过高，也不能过低，在生产中必须根据矿石的特性，经过试验和生产实践确定最佳的磨矿浓度，结合目前歪矿采场原矿贫化率不断上升的状况，一般选矿磨矿工艺自磨机磨矿浓度控制在接近80%左右为宜。在实际生产过程中，为了取得好的选矿效果，一般在选矿时除保持最适宜的矿浆浓度外，还会结合矿石性质和最终精矿品位条件。总结起来的规律便是：密度大、粒度粗的矿物，往往用较高的矿浆浓度，一般约为78~80%；密度较小、粒度细或泥矿时，则用较低的矿浆浓度，为了改善矿浆的流动性和稳定性，短时期矿浆浓度可控制在75~77%。；粗选作业采用较高的矿浆浓度，可以保证获得高的回收率，精选用相对低的浓度，则有利于提高精矿品位。3、磨矿产品粒度在自磨工艺中，原矿既是磨碎介质又是被磨碎物料。因此当原矿粒度组成发生变化时，磨机的生产率自然也会发生变化。若原矿粒度变大，且大粒级多，则冲击动能大，这有利于破碎中等粒度的矿块，因此磨矿机产量高，比功耗低。但原矿粒度太大，大粒级过多，则矿石磨到指定粒级所需要的时间延长，不利于获得又细又均匀的产物，磨矿效率也低。因此要合理确定给入自磨机的最大粒度以及各粒级的配比。磨矿产品粒度与磨矿机生产能力的关系随着矿石性质差异而改变。对于非均质矿石，磨矿机的生产能力一般随着磨矿细度增加而减小。因为非均质矿石易于产生选择性磨矿，矿石中的易磨成份在粗磨阶段已经粉碎，细磨时物料中的难磨粒子相对增多，所以产量受到影响。对于均质矿石，磨矿机生产能力随着被磨矿石粒度变细有时增高，因为这种矿石到了磨矿过程的后期，其平均粒度越来越小，故磨矿机生产能力愈到后期愈增高。在选矿厂，磨矿作业的给矿就是破碎作业的最终产品，减小磨矿机给矿粒度就意味着破碎作业要生产出更细的产品，势必加大破碎作业的总破碎比，流程变得复杂，费用增加。反之，增加入磨粒度，碎矿费用虽低，但磨矿费用就增高，因此，在确定磨矿机给矿粒度时应综合考虑，使碎矿与磨矿的总费用最低。由于常规的碎磨流程中，碎矿能耗小而磨矿能耗高，且碎矿效率都高于磨矿，因此生产中在条件许可情况下，应充分发挥破碎作业的作用来提高磨矿机的处理能力，这就是所谓的“多碎少磨”。4、介质添加制度选矿对磨矿的首要要求就是磨矿产品有高的单体解离度，这也是判别磨矿产品质量的首要标准。各种选矿方法均受粒度限制，均有一定的合适粒度，过粗的入选粒度选不起来，过细的粒级也难以回收。因此为选别提供粒度合适的原料是磨矿的第二个任务。同时好的磨矿效果不仅要求提高单体解离度，提高磨矿产品细度、磨机台时处理能力和磨矿效率，而且还要降低球耗、电耗及工作噪声，减少衬板的磨损。而影响磨矿作业的因素较多，主要可以分为三大类：