（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）礦物細(xì)磨和超細(xì)磨的最大挑戰(zhàn)是在較低的能源費(fèi)用和高的磨礦處理量下獲得所要求粒度的磨礦產(chǎn)品。一般規(guī)定細(xì)磨和超細(xì)磨的磨礦產(chǎn)品P80粒度分別為20μm 和7μm。
在碎磨過程中，礦粒單體解離所需要的電能消耗約占選礦廠總費(fèi)用的70%。在應(yīng)用常規(guī)的球磨機(jī)將礦粒磨至20μm以下時(shí)， 磨礦費(fèi)用隨磨礦細(xì)度變細(xì)呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系增加。
用球磨機(jī)細(xì)磨的一個(gè)問題是球磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度很慢， 因?yàn)楫?dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，磨礦介質(zhì)受離心力作用隨圓筒一起旋轉(zhuǎn)。低速磨機(jī)的功率強(qiáng)度較低，在細(xì)磨時(shí)， 低功率強(qiáng)度不能滿足礦物工業(yè)所要求的高的磨礦處理量。為了有效地將能量傳遞給磨礦介質(zhì)，球磨機(jī)需要使用直徑大于20 mm 鋼球。這種磨礦介質(zhì)對(duì)于細(xì)磨粒度小于20 μm的顆粒是太大了。
并且，磨球主要產(chǎn)生沖擊和研磨壓力，在礦粒很細(xì)時(shí)，這兩個(gè)力不能很好地碎磨細(xì)顆粒。在有效細(xì)磨方法研究過程中， 研制最新型磨礦機(jī)，即立式攪拌磨機(jī)和臥式攪拌磨機(jī)。它們都有一個(gè)固定的磨礦室，應(yīng)用小的磨礦介質(zhì)，在磨機(jī)中借助一套高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器操作。攪拌磨機(jī)依靠高強(qiáng)度攪拌作用，有效帶動(dòng)小的磨礦介質(zhì)， 形成很多壓縮的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)層，這個(gè)介質(zhì)層可以產(chǎn)生壓力和扭轉(zhuǎn)力。這兩個(gè)力比球磨機(jī)中產(chǎn)生的沖擊力和研磨力磨碎微粒要有效得多。
在細(xì)磨和超細(xì)磨中以下3 種攪拌磨得到了工業(yè)應(yīng)用：塔磨機(jī)?Isa 磨機(jī)和Detritor 磨機(jī)。塔磨機(jī)和Detritor 磨機(jī)是立式攪拌磨機(jī)，它們有鋼制螺旋和用于攪動(dòng)磨礦介質(zhì)的長棒，Isa 磨是大型臥式攪拌磨,其中有作為攪拌器的圓盤。
1 塔磨機(jī)
在礦物工業(yè)中用于細(xì)磨的塔磨機(jī)最初是由日本Kubota 塔磨機(jī)公司制造的。這種工藝現(xiàn)在由Metso礦物公司提供，這種磨機(jī)叫作VertiMill磨機(jī)。在賤金屬礦石和金礦石加工中塔磨機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。磨機(jī)有一個(gè)立式固定的磨礦室，其中有一個(gè)螺旋攪拌器，用于攪動(dòng)直徑為12 mm 的鋼球磨礦介質(zhì)。螺旋以梢速度為3 m/s 旋轉(zhuǎn)。礦漿泵將原礦漿從磨機(jī)的底部給入，并將磨礦產(chǎn)品從磨機(jī)頂部作為溢流壓出。
另一方面， 當(dāng)塔磨機(jī)在將給料磨至P80= 20μm后， 磨礦產(chǎn)品的粒度再減小就比較困難了。這是因?yàn)樗C(jī)使用直徑12mm 的標(biāo)準(zhǔn)磨礦介質(zhì)。應(yīng)用較小的磨礦介質(zhì)可以節(jié)能，但是， 在應(yīng)用直徑小于12 mm 的鋼球的試驗(yàn)中經(jīng)常遇到鋼球會(huì)從磨機(jī)中溢出的問題。
為了在節(jié)省能量的前提下將礦粒磨至-20mm，需要應(yīng)用攪拌磨，如Isa磨機(jī)和Detritor 磨機(jī)。
 在選礦中塔磨機(jī)主要用在再磨回路中?當(dāng)磨機(jī)與小直徑旋流器成閉路和給料足夠細(xì)時(shí)，塔磨機(jī)回路可產(chǎn)出很細(xì)的產(chǎn)品。塔磨機(jī)在鉛鋅選礦廠中的細(xì)磨實(shí)例如圖2 所示。塔磨機(jī)與直徑150 mm 旋流器成閉路。給礦粒度為F80= 17.4μm，磨礦產(chǎn)品粒度為P80 = 12.7μm。
2 Isa 磨機(jī)
Isa 磨機(jī)是由Mount Isa 礦山與德國NetzschFeinmahltec 公司共同研制的。它是由顏料工業(yè)所用的Netzsch 攪拌磨改進(jìn)過來的。Isa 磨機(jī)有一組水平安裝在懸臂軸上的圓盤( 圖3) 。這些圓盤以梢速度為20m/ s 高速旋轉(zhuǎn)。為了有效的應(yīng)用小的磨礦介質(zhì)，圓盤高速旋轉(zhuǎn)是很重要的。從表1 可以看出，在磨機(jī)體積給定時(shí)，磨礦介質(zhì)的個(gè)數(shù)及其表面積隨介質(zhì)的尺寸減小而顯著增大。因此, 在Isa 磨機(jī)作為細(xì)磨和超細(xì)磨時(shí)，它具有很高的處理量和高的能量效率。
 兩種磨機(jī)所需要的磨礦時(shí)間不同是磨機(jī)處理能力或產(chǎn)生最終產(chǎn)品的速率的度量。即使Isa 磨機(jī)節(jié)能效率給人以很深的印象，而它能以很高的速度產(chǎn)生細(xì)顆粒的能力是它成功的關(guān)鍵。在礦物工業(yè)中，首先是磨礦機(jī)的處理能力決定著新型磨礦工藝的未來。
Isa 磨機(jī)不需要用篩網(wǎng)就可將細(xì)粒磨礦介質(zhì)保存在磨機(jī)中。它應(yīng)用位于排料端的介質(zhì)和磨礦產(chǎn)品分離器排放磨礦產(chǎn)品， 這種分離器可產(chǎn)生很高的離心力，使介質(zhì)保存在磨機(jī)中， 而讓最終磨礦產(chǎn)品通過。
因?yàn)闆]有攔著介質(zhì)的篩網(wǎng)，就不存在篩網(wǎng)堵塞問題，甚至在應(yīng)用低能力的磨礦介質(zhì)時(shí)，Isa 磨機(jī)也具有很高的處理能力。工業(yè)規(guī)模的Isa 磨機(jī)所用的磨礦介質(zhì)有粒狀的銅和鉛冶煉渣、礦石礫石和各種砂。Isa 磨機(jī)在很多國家得到了應(yīng)用( 表2) 。最大的Isa 磨已配備2600 kW 電動(dòng)機(jī)。
3 Detritor 磨機(jī)
在礦物工業(yè)中應(yīng)用的第三種攪拌磨是由Metso礦物公司提供的Detritor 磨機(jī)。這個(gè)磨機(jī)是由顏料工業(yè)所用的砂磨機(jī)演化過來的，它是一種立式攪拌磨。磨礦室的高度與直徑比為1/1。在磨機(jī)中心軸上有一些長棒作為攪拌器用，旋轉(zhuǎn)時(shí)其梢速度為11 m/ s。這種磨機(jī)依靠一套篩孔尺寸為30μm的篩網(wǎng)將砂介質(zhì)保存在磨機(jī)中。
澳大利亞Zinifex Century 鋅礦山安裝了21 臺(tái)Detritor 磨機(jī)，6 臺(tái)用于再磨，15 臺(tái)用于超細(xì)磨?在超細(xì)磨回路的Detritor 磨機(jī)前安裝了兩臺(tái)直徑為2英寸的旋流器。給礦粒度為F80= 34μm，磨礦產(chǎn)品粒度為P80= 6.6μm，其單位能耗為34-37 kWh/t。磨礦介質(zhì)是來自美國科羅拉多Springs 的直徑為1-2 mm 的砂子。也試驗(yàn)過用Yuleba 資源公司Ausone 公司的砂產(chǎn)品作為Det ritor 磨機(jī)的磨礦介質(zhì)，但效果差一些?Detritor 磨機(jī)是一種比較小的磨機(jī)。最大的磨機(jī)安裝355 kW 的電動(dòng)機(jī)。Zinifex Century 鋅礦山安裝21 臺(tái)Det ritor 磨機(jī)( 每臺(tái)功率為355 kW) 才能達(dá)到所要求的處理能力，這給維修和控制造成了一定的問題。Detritor 磨機(jī)在澳大利亞的應(yīng)用實(shí)例如表3 所示。
 攪拌磨機(jī)在礦物工業(yè)中成了細(xì)磨和超細(xì)磨的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。攪拌磨機(jī)比常規(guī)球磨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，能夠用小的磨礦介質(zhì)進(jìn)行細(xì)磨和超細(xì)磨，并取得高的能量效率和高的處理量。
Isa 磨機(jī)多年來受到特定礦業(yè)部門關(guān)注。工業(yè)上最大的Isa 磨機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到2600 kW?它的特殊的介質(zhì)與磨礦產(chǎn)品分離器可不用篩網(wǎng)就能將細(xì)磨的產(chǎn)品與介質(zhì)分開?這種結(jié)構(gòu)使Isa 磨機(jī)能夠使用能力稍差的磨礦介質(zhì)， 如粒度為1- 8 mm 的熔煉爐渣?礫石和河砂?介質(zhì)粒度優(yōu)化后，Isa 磨機(jī)的給礦粒度可以從F80=30μm增大到F80=300μm?
Detritor 攪拌磨機(jī)的規(guī)模比較小， 由于其中有孔徑為300μm的篩網(wǎng)，所以它適于細(xì)磨對(duì)磨礦介質(zhì)類型敏感的給料。Detritor 磨機(jī)優(yōu)化后的介質(zhì)粒度為1 mm。較粗的磨礦介質(zhì)會(huì)引起棒狀攪拌器的嚴(yán)重磨損和細(xì)粒介質(zhì)堵塞篩網(wǎng)。當(dāng)磨礦介質(zhì)的粒度d80= 1mm 時(shí)，最佳的給料粒度F80小于50μm。 塔磨機(jī)最好用直徑為12mm 的鋼球介質(zhì)，并與水力旋流器成閉路操作。在功率相同時(shí)，它的體積比Isa 磨機(jī)和Det ritor 磨機(jī)的體積大得多。在用直徑12 mm 鋼球作磨礦介質(zhì)時(shí)，這種磨機(jī)在將給料磨到P80=20μm時(shí)的效率比較低。
為了擴(kuò)大攪拌磨在礦物工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步研究是很重要的。其中一個(gè)難題是用攪拌磨以較高的處理量經(jīng)濟(jì)地得到粒度小于5μm的磨礦產(chǎn)品。在解離非常細(xì)粒嵌布的礦物和濕法冶金前的預(yù)處理時(shí)需要將礦石磨到這么細(xì)。用攪拌磨作為粗磨也被工業(yè)關(guān)注，其目的是在選礦廠中用攪拌磨作為第二段開路磨礦或開路再磨。
立式攪拌磨的規(guī)格似乎不會(huì)大于最大的塔式磨機(jī)( 其功率為1100 kW) 。在生產(chǎn)中所用的Det ritor攪拌磨機(jī)的功率355 kW。在保留其它的性能前提下將Detritor 磨機(jī)按比例放大對(duì)于它的將來應(yīng)用是相當(dāng)重要的。
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