（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）經(jīng)過(guò)近年來(lái)的努力，我國(guó)已能生產(chǎn)各種類型的超細(xì)粉碎設(shè)備，基本上能滿足我國(guó)非金屬礦實(shí)際生產(chǎn)中的需要。隨著富礦、易選礦石資源的不斷消耗，難選礦石的比重越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大量金礦、弱磁性鐵礦、錳礦、磷礦、鋁土礦等因?yàn)槟康牡V物及伴生礦物嵌布粒度太細(xì)而無(wú)法有效分選，礦產(chǎn)資源的礦物之間微細(xì)嵌布特性決定了必須對(duì)礦石進(jìn)行超細(xì)磨，使其單體解離，方能實(shí)現(xiàn)礦物的有效分選。
在礦石細(xì)磨或超細(xì)磨作業(yè)中，當(dāng)采用常規(guī)磨礦技術(shù)( 如球磨機(jī)) 單體解離礦石中的礦物時(shí)，磨礦能耗及生產(chǎn)成本是相當(dāng)高的。即使磨礦細(xì)度能夠使礦物得到單體解離，但產(chǎn)品過(guò)磨現(xiàn)象嚴(yán)重，使得許多有用礦物損失到礦泥中。超細(xì)磨技術(shù)已在化妝品和工業(yè)礦物等領(lǐng)域中應(yīng)用了幾十年，立式攪拌磨因適應(yīng)大處理量的金屬礦石超細(xì)磨礦作業(yè)要求而得到了廣泛應(yīng)用，立式攪拌磨礦技術(shù)的研究與應(yīng)用為企業(yè)和國(guó)家?guī)?lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，其市場(chǎng)前景廣闊。
1 立式螺旋攪拌磨機(jī)
1. 1 Vertimill 磨機(jī)
1. 1. 1 結(jié)構(gòu)和工作原理
1928 年Klein 和Szegvari 最先提出了攪拌磨機(jī)概念，1952 年河端重勝博士發(fā)明塔磨機(jī)( TowerMill 即立式螺旋磨礦機(jī))。第一臺(tái)在礦物加工應(yīng)用的立式螺旋磨礦機(jī)是由日本Kubota 公司制造的，Metso 礦物公司于1979 年取得該項(xiàng)技術(shù)，生產(chǎn)的磨機(jī)叫作Vertimill 磨機(jī)。磨機(jī)由垂直筒體、螺旋攪拌葉片、分級(jí)設(shè)備和驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成。
濕式Vertimill 磨機(jī)及閉路生產(chǎn)系統(tǒng)圖見圖1。磨機(jī)垂直筒體內(nèi)的主( 豎) 軸上裝有螺旋攪拌葉片( 或攪拌器) ，由電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)它作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以此強(qiáng)迫攪拌筒體內(nèi)的研磨介質(zhì)和被磨物料旋轉(zhuǎn)，使物料受到研磨作用而粉碎。經(jīng)過(guò)研磨的細(xì)粒產(chǎn)品上升至磨機(jī)筒體上部自流溢出，粉碎產(chǎn)品由磨機(jī)流入分級(jí)機(jī)，再經(jīng)水力旋流器進(jìn)行分級(jí)，溢流即為磨礦產(chǎn)品，粗粒通過(guò)管道返回磨機(jī)再磨。
 1. 1. 2 技術(shù)性能與應(yīng)用
Vertimill 磨機(jī)的基本磨碎作用是由磨剝而不是沖擊過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，因此其給料粒度不能太大，一般為小于3 mm。磨礦筒體垂直安裝主要基于下述考慮: ( 1) 介質(zhì)在攪拌器作用下作多維連續(xù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)，而不是象臥式磨礦機(jī)內(nèi)那種在垂直方向作用及拋物線運(yùn)動(dòng)，這樣研磨介質(zhì)不克服重力作功，從而節(jié)省能量; ( 2) Vertimill 磨機(jī)筒體直徑小、高度大，從而增加了研磨介質(zhì)間的壓力，當(dāng)磨礦介質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就增加了對(duì)物料的研磨力。
因此，這種設(shè)備適合于物料的細(xì)磨及超細(xì)磨。研磨介質(zhì)的壓力有一適宜范圍，在此范圍內(nèi)磨礦效率高而功耗低; 當(dāng)超出此范圍時(shí)，磨礦效率就不再提高; 因此，這種磨機(jī)的高徑比( H/D) 有一適宜值; ( 3) 磨機(jī)主要通過(guò)磨剝作用來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)磨工作，該磨機(jī)螺旋外緣圓周速度為3 m/s左右，介質(zhì)為12～30 mm 的鋼球，作為超細(xì)磨時(shí)，研磨介質(zhì)尺寸還應(yīng)小些。允許的給料粒度較粗，產(chǎn)品粒度常在10～20 μm，多用于選礦再磨回路中。
實(shí)踐證明，Vertimill 磨機(jī)是一種用途廣泛的磨礦設(shè)備，可處理粒度小于6 mm 的礦石，主要用于粗磨、二段磨、再磨和細(xì)磨作業(yè)中，處理硬度較低的物料時(shí)，可研磨至小于20 μm 的產(chǎn)品。Vertimill磨機(jī)規(guī)格從11 kW 到2 240 kW，新近開發(fā)最大功率2 240 kW 的磨機(jī)其最大處理量可達(dá)2 000 t /h。磨機(jī)優(yōu)點(diǎn)是能效高，一般提高30% ～ 35%，有報(bào)告稱節(jié)能超過(guò)50%。同時(shí)介質(zhì)消耗低，維護(hù)保養(yǎng)要求低，使用壽命長(zhǎng)，作業(yè)率高達(dá)98%; 設(shè)備基礎(chǔ)簡(jiǎn)單、安裝期短和安裝成本低，占地面積小; 噪音通常低于85 db。
1. 2 JM 螺旋攪拌磨機(jī)
1. 2. 1 結(jié)構(gòu)和工作原理
JM 立式螺旋攪拌磨機(jī)是上世紀(jì)八十年末長(zhǎng)沙礦冶研究院研發(fā)的一種最具代表性的立式攪拌超細(xì)磨機(jī)。磨機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。由傳動(dòng)裝置、筒體、螺旋攪拌器和機(jī)架等組成，磨機(jī)筒體徑高比為1∶5 ～1∶6。傳動(dòng)裝置采用三角皮帶和減速機(jī)減速; 筒體內(nèi)襯材質(zhì)有合金耐磨鋼、不銹鋼、聚氨酯或工程陶瓷;螺旋攪拌器采用合金耐磨鋼、不銹鋼、聚氨酯制作。
工作時(shí)，物料調(diào)漿后從筒體下部用泵打入，對(duì)較粗的物料或干磨物料從筒體上部給入。電機(jī)經(jīng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋攪拌器旋轉(zhuǎn)，磨礦介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)作多維循環(huán)運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)上下、里外相互交換，在磨礦介質(zhì)壓力和螺旋回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擠壓力下利用摩擦、少量的沖擊和剪切粉磨物料。磨機(jī)常與水力旋流器構(gòu)成閉路磨礦分級(jí)作業(yè)。
 1. 2. 2 技術(shù)性能與應(yīng)用
由于JM 立式螺旋攪拌磨機(jī)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)，具有如下顯著特點(diǎn):
(1) 磨剝離特性。粉磨作用以磨剝離為主。少量的沖擊和剪切作用。摩擦研磨磨礦是細(xì)磨和超細(xì)磨礦作業(yè)中最有效的粉磨方式。充分利用能量有效研磨物料。
(2) 分層研磨特性。在磨礦區(qū)域內(nèi)介質(zhì)表面壓力是由介質(zhì)重量壓力和離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擠壓力組成。介質(zhì)表面壓力從磨機(jī)筒體上部到下部逐漸增大，在介質(zhì)充填的最底層磨礦作用最強(qiáng)烈。粗顆粒由于沉降在磨機(jī)筒體下部而得到有效磨礦。
(3) 內(nèi)部分級(jí)磨礦特性。濕法磨礦時(shí)，在介質(zhì)充填的筒體上部是攪拌分級(jí)區(qū)域，物料按自然沉降和離心沉降分級(jí)，減少了過(guò)粉磨。
(4) 高能效特性。磨機(jī)內(nèi)獨(dú)特的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即介質(zhì)的多維運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠均衡地將螺旋器的能量彌散到各個(gè)部位，實(shí)現(xiàn)能量高效利用。
JM 立式螺旋攪拌磨機(jī)自研制以來(lái)，已成功地在黃金、磁材、錳業(yè)、化工、稀土和無(wú)機(jī)非金屬等行業(yè)和領(lǐng)域的細(xì)磨作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，應(yīng)用數(shù)量達(dá)260 多套臺(tái)。
由于礦山行業(yè)的再磨作業(yè)用于金銀礦、銅精礦、鉛鋅礦、鉬礦、鎳礦鐵礦再磨作業(yè)或者潔凈煤的水煤漿制備、煙氣脫硫( FGD) 生產(chǎn)石灰石漿等細(xì)磨作業(yè)，產(chǎn)品細(xì)度－400 目大于95%或更細(xì)，設(shè)備生產(chǎn)具有節(jié)能、占地面積小及噪音低等優(yōu)點(diǎn);
用于電解錳的超細(xì)磨礦。濕磨電解錳片制造四氧化三錳，貴州松桃錳礦、湖南特種金屬材料廠等單位氧化錳廠用JM 立式螺旋攪拌磨機(jī)細(xì)磨電解錳片，給料粒度3 mm，產(chǎn)品細(xì)度－ 500 目大于95%。
稀土礦的超細(xì)磨礦。益陽(yáng)稀土總廠、樂(lè)山普而美、上海君太公司和株洲硬質(zhì)合金廠鉭鈮分廠獨(dú)居石和稀土礦的細(xì)磨生產(chǎn)，給料粒度為80 目，產(chǎn)品細(xì)度－ 400 目大于95%的要求。
經(jīng)過(guò)十多年的改良工作，該院在綜合吸收塔式磨( JM 立式螺旋攪拌磨) 、攪拌磨、砂磨機(jī)和環(huán)隙磨等設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用這些年來(lái)從事超細(xì)粉碎設(shè)備的研究成果、經(jīng)驗(yàn)和工藝技術(shù)繼而研制成功了新型高效LXM 大型棒式( 或盤式) 攪拌超細(xì)磨機(jī)。新設(shè)備已應(yīng)用在重鈣、高嶺土、碳化硅、石榴子石等非金屬礦行業(yè)領(lǐng)域超細(xì)粉碎作業(yè)。用于國(guó)內(nèi)多家紙業(yè)企業(yè)的研磨重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線的磨礦生產(chǎn)，年產(chǎn)量2 萬(wàn)t 至10 萬(wàn)t，給料－325 目≥97%，產(chǎn)品－2 μm 含量≥90% ～ 95%。取得了重碳酸鈣濕法研磨設(shè)備大型化生產(chǎn)的突破，促進(jìn)濕法研磨重鈣的品質(zhì)提高和生產(chǎn)成本的降低。
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