石墨是非金屬礦中的一種重要的國際戰(zhàn)略資源，按照其性質(zhì)和地質(zhì)成因，共分為鱗片石墨和土狀石墨2 大類。
因石墨具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、潤滑性、穩(wěn)定性、可塑性且無毒、可涂敷性、易加工成型等特點(diǎn)，而被廣泛用作耐火材料、導(dǎo)電材料、耐磨潤滑材料、抗腐蝕材料、導(dǎo)熱材料、高溫冶金材料等，這些材料在科工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在電力電子、航空航天、軍事領(lǐng)域更是十分重要的戰(zhàn)略性物資。
目前，我國已有石墨生產(chǎn)企業(yè)300 余家，其中年產(chǎn)萬t 以上石墨的大型礦山有40 余家，已經(jīng)形成了雞西、蘿北、萊西與平度、盤石、魯塘和內(nèi)蒙古等幾大生產(chǎn)加工基地，這幾大生產(chǎn)加工基地的產(chǎn)量占全國石墨總產(chǎn)量的80%以上，代表著我國石墨行業(yè)的整體水平。
石墨具有較好的天然可浮性，尤其是鱗片石墨，因而，石墨的選別通常采用浮選工藝。對鱗片石墨而言，在磨礦過程中加強(qiáng)對石墨鱗片的保護(hù)、在浮選過程中提高石墨回收率是國內(nèi)石墨加工中亟需解決的課題。
目前，石墨選礦通常采用多段磨多段選工藝，以盡早選出實(shí)際應(yīng)用的大鱗片石墨。占我國30% 石墨資源的雞西地區(qū)的石墨廠，采用7 次左右的磨礦、10 次左右的精選的階段磨選工藝情況十分普遍，因此，石墨的磨礦是石墨回收的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1 石墨再磨設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)展
石墨的磨礦設(shè)備大致可分為球磨機(jī)和攪拌磨機(jī)2 大類。
1.1 球磨機(jī)
球磨機(jī)是選礦廠應(yīng)用廣泛、歷史悠久、操作簡單、且生產(chǎn)成本較低的磨礦設(shè)備。格子型球磨機(jī)、溢流型球磨機(jī)均被廣泛采用。圖1 為某石墨選礦廠的再磨溢流型球磨機(jī)。
圖1 用于石墨再磨流程的球磨機(jī) 球磨機(jī)在石墨再磨流程中，主要用于一段磨礦或二段再磨，其裝機(jī)功率一般在80～120 kW，介質(zhì)充填率為30%～40%，單臺處理能力在10～40 t /h不等。
1．2 攪拌磨機(jī)
20世紀(jì)30年代，攪拌磨機(jī)開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，至今已有80 多a，已經(jīng)發(fā)展成為了一類加工制造方便、操作簡單、種類齊全的磨礦設(shè)備。
攪拌磨機(jī)與球磨機(jī)最大的區(qū)別在于前者內(nèi)部有攪拌裝置。磨機(jī)工作時筒體固定不動，攪拌裝置以一定的速度旋轉(zhuǎn)。攪拌磨機(jī)通過攪拌裝置的旋轉(zhuǎn)帶動研磨介質(zhì)進(jìn)行自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生剪切、沖擊、摩擦作用，以達(dá)到對物料進(jìn)行細(xì)磨的目的。攪拌裝置的末端線速度一般為3～20 m/s。
攪拌磨機(jī)的常見攪拌裝置形式有螺旋式、圓盤式、棒式和葉輪式等，石墨再磨流程中應(yīng)用較多或前景較為廣闊的有葉輪式和棒式2 種，其中葉輪式可分為雙層葉輪式和多層葉輪式，其在國內(nèi)很多地區(qū)的石墨再磨流程中得到應(yīng)用。
1.2.1 雙層葉輪式攪拌磨
雙層葉輪式攪拌磨機(jī)由北京礦冶研究總院自20 世紀(jì)90 年代末自主研發(fā)。該設(shè)備充分吸收了國內(nèi)外已有設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了相關(guān)設(shè)備的不足，產(chǎn)生了多項(xiàng)國內(nèi)攪拌磨機(jī)的創(chuàng)新性技術(shù)。應(yīng)用在石墨再磨流程中的主要有GJM10( GJ5×2) 雙槽攪拌磨機(jī)和GJM5( GJ5/75) 單槽攪拌磨機(jī)，上述2 種設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)見圖2。
 GJM 型攪拌磨機(jī)主要由電動機(jī)、減速機(jī)、雙層葉輪攪拌器、槽體、排料篩、橡膠襯和電控柜等部分組成。
GJM 型攪拌磨機(jī)應(yīng)用于2 段以后的再磨流程中，此設(shè)備在雞西地區(qū)的石墨再磨流程中應(yīng)用十分廣泛，圖3 為GJM5( GJ5/75) 單槽攪拌磨機(jī)在雞西某石墨選礦廠3 段再磨中的應(yīng)用。
雞西地區(qū)應(yīng)用的GJM 型攪拌磨機(jī)的裝機(jī)功率一般為45 ～ 75 kW，單槽容積為5 m3 左右，單臺設(shè)備處理量為1.5～3.0 t /h，磨礦濃度為18%～20%，研磨介質(zhì)為6～8 mm 陶瓷球、玻璃球等，研磨介質(zhì)充填率在40%左右。
1.2.2 多層葉輪式攪拌磨
多層葉輪式攪拌磨機(jī)的攪拌裝置結(jié)構(gòu)型式與雙層葉輪式相似，只是攪拌裝置上有4～6 層葉輪; 磨機(jī)槽體為圓筒狀，其在雞西地區(qū)某石墨再磨流程中的應(yīng)用見圖4。
多層葉輪式攪拌磨機(jī)的裝機(jī)功率一般為15～35 kW，容積約為0.5m3，4層葉輪結(jié)構(gòu)，研磨介質(zhì)為12 mm 左右的陶瓷球或玻璃球，單臺設(shè)備的處理能力一般在0．8～15 t /h。
1.3 棒式攪拌磨機(jī)
棒式攪拌磨機(jī)于20 世紀(jì)60 年代由Svedala 研發(fā)成功，并于1969 年應(yīng)用于高嶺土磨礦工藝中，21世紀(jì)才開始應(yīng)用于石墨再磨流程中。
棒式攪拌磨機(jī)是一款流化立式攪拌磨機(jī)，其利用攪拌棒的旋轉(zhuǎn)動能，使磨礦腔室中的介質(zhì)和料漿混合物產(chǎn)生高能運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)生顆粒間的剪切、摩擦和擠壓力，形成細(xì)磨、再磨以及擦洗的理想磨礦環(huán)境。棒式攪拌磨機(jī)在國外的石墨再磨流程中應(yīng)用較多，圖5 為國外某石墨礦棒式攪拌磨機(jī)的應(yīng)用情況。
 棒式攪拌磨機(jī)的裝機(jī)功率一般為18.5～1100kW，但在石墨再磨流程中的應(yīng)用規(guī)格均較小，一般在18.5～185 kW，研磨介質(zhì)為陶瓷球，單臺設(shè)備處理能力一般為1.5～15 t /h。
2 石墨用再磨設(shè)備選型原則
綜合現(xiàn)有石墨再磨流程中所用的細(xì)磨設(shè)備，考慮石墨鱗片結(jié)構(gòu)的特殊性，在石墨再磨設(shè)備選型中應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn):
(1) 在滿足石墨單體解離的情況下，應(yīng)盡可能保護(hù)產(chǎn)品中大鱗片石墨，盡量減少礦物顆粒的過磨現(xiàn)象。
(2) 由于再磨段數(shù)較多，再磨設(shè)備應(yīng)具有功耗低、效率高等突出優(yōu)點(diǎn)。
(3) 再磨設(shè)備所使用研磨介質(zhì)應(yīng)常見且成本低，同時設(shè)備的安裝維護(hù)成本也應(yīng)盡量低。根據(jù)上述要求，分析石墨再磨流程中的現(xiàn)有設(shè)備，總結(jié)歸納出的石墨再磨設(shè)備選型的基本原則:
(4) 一、二段磨礦由于處理量較大，可選用球磨機(jī)為磨礦設(shè)備，但必須注意到球磨機(jī)以沖擊破碎方式來達(dá)到細(xì)磨作用，對大鱗片石墨有破壞性，且球磨機(jī)的磨礦效率較低。因此，在經(jīng)濟(jì)成本允許的情況下，可考慮采用大規(guī)格棒式攪拌磨機(jī)來代替球磨機(jī)進(jìn)行一、二段細(xì)磨。
(5) 對二段以后的再磨，由于處理量適中，可選擇葉輪式和棒式攪拌磨機(jī)作為再磨設(shè)備。該類設(shè)備具有功耗低、效率高、磨礦介質(zhì)消耗低、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)能力更強(qiáng)、操作更安全，且易于實(shí)現(xiàn)常規(guī)和優(yōu)化控制; 最重要的是，該類設(shè)備能有效地保護(hù)大鱗片石墨，尤其是棒式攪拌磨機(jī)，對大鱗片石墨的保護(hù)更加有效，其對提高大鱗片石墨的產(chǎn)率和提升經(jīng)濟(jì)效益方面具有重要作用。
3 結(jié)論
(1) 在石墨的多段磨選中，球磨機(jī)和攪拌磨機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用，同時也取得了較好的應(yīng)用效果，這些設(shè)備的配合使用，可以選別出品位高達(dá)95%以上的高純度石墨。
(2) 從保護(hù)大鱗片石墨及降低磨礦能耗、節(jié)約成本等方面考慮，攪拌磨機(jī)( 葉輪式和棒式) 相對于球磨機(jī)具有顯著的優(yōu)勢，尤其是棒式攪拌磨機(jī)。
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