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有色金属( 选矿部分) 2 0 2 0年第5期 收稿日期2 0 2 0 - 0 1 - 2 6 作者简介 许新跃(1 9 6 4-) , 男, 本科, 硕士, 工程师, 主要从事选矿设备研发、 设计与技术管理。E - m a i lx u x i n y u e @a l c m i l l . c o m d o i1 0 . 3 9 6 9/j . i s s n . 1 6 7 1 - 9 4 9 2 . 2 0 2 0 . 0 5 . 0 1 6 艾砂磨机在细磨中的优势及其在 有色金属选矿厂的应用 许新跃, 童 伟, 黄东福, 王 乐, 江领培, 章恒兴, 孙希乐 ( 浙江艾领创矿业科技有限公司, 浙江 金华3 2 1 0 0 0) 摘 要磨矿作业在金属矿山选矿工艺中是一个高能耗、 高材耗的过程, 尤其是多段磨矿的选矿厂, 磨矿能耗已占到选 矿厂能耗的5 0%以上, 磨矿成本占选矿厂成本的3 0%以上。其中作为细磨作业的二段和三段磨矿, 磨矿效率低下, 粒度分布 不均匀, 过磨和欠磨现象严重, 对后续分选作业产生不利影响。艾砂磨机细磨作业具有高效节能的特点, 变频调速解决了流 程物料不稳定的问题, 磨矿产品粒度分布窄、 避免过磨和欠磨可有效提高有价金属回收效果, 开路磨矿工艺达到闭路磨矿效 果, 简化了设备配置, 设备占地面积小可减少建设投资, 改造更加方便, 独特的结构设计使维修非常简便, 可有效提高选矿厂 运转率。近几年来, 艾砂磨机在国内外多个矿山落地应用, 多个案例证明, 艾砂磨机设备运行稳定, 在细磨段具有节能降耗的 显著优势, 对提高精矿品位和回收率具有显著的效果。 关键词磨矿; 细磨; 超细磨; 艾砂磨 中图分类号T D 4 5 3;T D 9 5 2 文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2(2 0 2 0)0 5 - 0 0 8 6 - 0 5 T h eA d v a n t a g eo fA L CM i l l i nF i n eG r i n d i n ga n dA p p l i c a t i o n i nN o n f e r r o u sM e t a lC o n c e n t r a t o r XUX i n y u e,T ONGW e i,HUANGD o n g f u,WANGL e,J I ANGL i n g p e i, ZHANGH e n g x i n g,S UNX i l e ( A L CM i n e r a l sT e c h n o l o g yC o .,L t d .,J i n h u a 3 2 1 0 0 0,Z h e j i a n g,C h i n a) A b s t r a c tG r i n d i n go p e r a t i o n i s ap r o c e s so fh i g he n e r g yc o n s u m p t i o na n dm a t e r i a l c o n s u m p t i o n i nt h e b e n e f i c i a t i o np r o c e s so fm e t a lm i n e s,e s p e c i a l l y i nt h em u l t i - s t a g eg r i n d i n gc o n c e n t r a t o r,t h eg r i n d i n ge n e r g y c o n s u m p t i o nh a sa c c o u n t e df o rm o r et h a n5 0% o ft h ee n e r g yc o n s u m p t i o no ft h ec o n c e n t r a t o r,a n dt h e g r i n d i n gc o s ta c c o u n t sf o rm o r et h a n3 0% o ft h ec o n c e n t r a t o r .Am o n gt h e m,t h es e c o n da n dt h i r ds t a g e g r i n d i n g,a s t h e f i n eg r i n d i n go p e r a t i o n,h a s l o wg r i n d i n ge f f i c i e n c y,u n e v e np a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o n,s e r i o u s o v e rg r i n d i n ga n du n d e rg r i n d i n g,w h i c hh a san e g a t i v e i m p a c to nt h es u b s e q u e n t s e p a r a t i o no p e r a t i o n .A L C M i l lh a s t h e c h a r a c t e r i s t i c so f h i g he f f i c i e n c ya n de n e r g ys a v i n g i n f i n eg r i n d i n go p e r a t i o n . F r e q u e n c yc o n t r o l s o l v e s t h ep r o b l e mo fu n s t a b l ep r o c e s sm a t e r i a l s .T h en a r r o wp a r t i c l e s i z ed i s t r i b u t i o no fg r i n d i n gp r o d u c t s, a v o i d i n go v e rg r i n d i n ga n du n d e rg r i n d i n gc a ne f f e c t i v e l y i m p r o v e t h e r e c o v e r ye f f e c t o f v a l u a b l em e t a l s .T h e o p e nc i r c u i t g r i n d i n g p r o c e s s a c h i e v e s t h e c l o s e d - c i r c u i t g r i n d i n g e f f e c t,s i m p l i f y i n g t h e e q u i p m e n t c o n f i g u r a t i o n,r e d u c i n gt h ec o n s t r u c t i o ni n v e s t m e n t,m a k i n gt h et r a n s f o r m a t i o n m o r ec o n v e n i e n ta n d u n i q u e .T h es t r u c t u r ed e s i g nm a k e st h em a i n t e n a n c ev e r ys i m p l ea n dc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h eo p e r a t i o n r a t eo ft h ec o n c e n t r a t o r . I n r e c e n ty e a r s,A L C M i l lh a s b e e n a p p l i e di n m a n y m i n e sa t h o m e a n d a b r o a d .M a n yc a s e sh a v ep r o v e dt h a tt h eo p e r a t i o no fA L C M i l l i ss t a b l e,i th a ss i g n i f i c a n ta d v a n t a g e so f e n e r g ys a v i n ga n dc o n s u m p t i o nr e d u c t i o ni nt h ef i n eg r i n d i n gs e c t i o n,a n di th a ss i g n i f i c a n te f f e c to n i m p r o v i n gc o n c e n t r a t eg r a d ea n dr e c o v e r yr a t e . K e yw o r d sg r i n d i n gf i n eg r i n d i n gs u p e r f i n eg r i n d i n gA L C M i l l 68 万方数据 2 0 2 0年第5期许新跃, 等 艾砂磨机在细磨中的优势及其在有色金属选矿厂的应用 随着我国矿业的不断发展, 品位较高的富矿和 易选矿越来越少, 矿物资源贫细杂的矛盾十分突出, 嵌布粒度较细的贫矿也已经成为重要的资源来源。 对于矿物的选别, 首先要进行的工作就是使有用矿物 与脉石矿物充分单体解离, 而解决这个问题的唯一方 法就是对矿石进行有效的磨矿, 尤其是对于嵌布粒度 较细的难选矿石处理, 更需要进一步的细磨。上世纪 9 0年代, 国外某锌矿的磨矿粒度已达到P 8 0=7μm, 实现了锌金属硫化矿物与脉石矿物的有效解离, 产出 了合格的精矿产品[ 1 - 2]。而国内受磨矿设备制约, 磨 矿细度P 8 0 = 3 0μm以下的矿石, 很少开发利用。 浙江艾领创矿业科技有限公司研究开发的卧式 砂磨机, 适宜于选矿厂细磨和超细磨作业, 已先后在 金矿[ 3]、 黄金冶炼厂[4]及铅锌矿、 铜矿、 铜锌矿选矿 厂投入使用[ 5], 提高了磨矿细度, 降低了磨矿能耗, 显著改善了精矿品位和回收率等分选指标。 1 艾砂磨机在细磨作业中的突出优势 1 . 1 艾砂磨机在细磨作业中的高效率 对于细磨段的二、 三段磨矿选用与一段磨矿相 同的球磨机, 存在磨矿效率低下的问题, 过磨或欠磨 现象也十分严重。对于磨矿细度要求3 5μm以下的 矿石, 球磨机则根本无法完成磨矿任务。球磨机适 宜的磨矿细度范围和优缺点见表1。 表1 球磨机适宜的磨矿细度范围和优缺点 T a b l e1 S u i t a b l eg r i n d i n gf i n e n e s sr a n g e , a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fb a l lm i l l 解离度要求 磨矿细度/% P 8 0标准/μm 磨矿设备优缺点 -7 4μm5 0~6 01 2 0 一段磨矿; 球磨机球磨机是一段磨矿最合适的设备。 -7 4μm8 0~9 07 0 二段磨矿; 球磨机易产生过磨或欠磨。 -4 5μm8 0~9 04 0 三段磨矿; 球磨机高能耗, 低效率 提高细度很少, 却需要很高的能耗。 -3 8μm8 0~9 03 5 三段磨矿; 球磨机过磨和欠磨 过磨或欠磨现象更加严重, 影响后续分选指标。 -1 5μm8 0~9 01 5 三段磨矿; 球磨机无法完成磨矿任务 -1 2μm8 0~9 05 三段磨矿; 球磨机无法完成磨矿任务 1 . 2 艾砂磨机在超细磨作业的应用前景 碎矿与磨矿的目的就是使有用矿物和脉石矿物 解离开来, 实现矿物的有效分选, 碎矿段根据矿石粒 径的大小, 一般采用旋回破( 颚破) 、 圆锥破等设备, 将矿石从10 0 0mm左右破碎至1 0~2 0mm; 磨矿段 则按要求的细度不同采用一段或两段磨矿, 对于要 求比较细的选矿厂, 采用的是三段磨矿, 三段磨矿可 以达到的细度一般为-3 8μm占9 0%。 在结构和工作原理完全不同于球磨机的艾砂磨 机出现后, 使得更细磨矿要求的矿物分选成为可能。 艾砂磨机的最终磨矿粒度可达到1 0μm以下, 最细可达 到5 ~ 1μm。矿石破碎磨矿设备适宜粒度范围见图1。 图1 矿石破碎磨矿设备适宜粒度范围示意图 F i g . 1 S c h e m a t i cd i a g r a mo f s u i t a b l ep a r t i c l es i z e r a n g eo fo r ec r u s h i n ga n dg r i n d i n ge q u i p m e n t 2 艾砂磨机的结构、 工作原理和性能 优势 2 . 1 艾砂磨机的结构 艾砂磨机的结构组成包括电动机、 减速机、 主 轴、 搅拌盘、 分级盘和筒体等, 见图2。该设备采用水 密封装置, 出料端采用分级盘替代了传统内置筛网, 筒体可以沿轨道轴向平移, 方便生产检修。艾砂磨 机的工作部件由主轴和多个并排串在轴上的搅拌盘 及尾端的分级盘组成。 2 . 2 工作原理 矿浆在隔渣后通过变频 泵 稳定 给 入 磨 机, 筒 体内的搅拌盘在主轴的带动下实现高速旋转, 使 磨矿介质做绕轴向运动和自转运动。2个磨盘之 间的介质由于沿盘面向外的径向加速度不同, 从 而在每个磨盘腔室内形成循环, 矿物颗粒在高速 运动的磨 矿 介 质 擦 洗 力 及 研 磨 力 作 用 下 实 现 细 磨。在高速旋转产生的离心力作用下, 矿物和磨 矿介质都按照粒径从小到大由磨机轴向筒体内壁 径向分布, 实现“ 大磨大、 小磨小” 的选择性磨矿。 每2个磨盘之间是一个独立磨矿区域, 在一定给 矿压力下, 越往后矿粒越细, 形成了艾砂磨机内部 分级、 开路磨矿的新工艺。艾砂磨机工作原理见 图3。 78 万方数据 有色金属( 选矿部分) 2 0 2 0年第5期 1 -电机;2 -减速机;3 -轴承座;4 -进料口;5 -主轴;6 -搅拌盘;7 -分级盘;8 -筒体;9 -排料管 图2 艾砂磨机结构示意图 F i g . 2 S c h e m a t i cd i a g r a mo f s t r u c t u r eo fA L C M i l l 图3 艾砂磨机工作原理示意图 F i g . 3 S c h e m a t i cd i a g r a mo fw o r k i n gp r i n c i p l eo fA L C M i l l 2 . 3 艾砂磨机性能优势 与其它磨矿设备相比, 艾砂磨机独特的结构设 计和先进的工作原理, 使得艾砂磨机在细磨作业中 具有显著的优势, 具体体现在以下六个方面。 1) 磨矿产品粒度分布窄、 避免过磨和欠磨, 可有 效提高有价金属回收效果。某选矿厂的对比试验证 明, 艾砂磨机代替选矿厂三段磨矿, 和三段磨矿旋流 器溢流相比,-1 8μm粒级含量降低1 0个百分点, +4 5μm也比旋流器溢流明显降低, 显著减轻了过 磨和欠磨, 为后续分选作业提高在技术指标提供了 有效保证。艾砂磨机排矿和三段旋流器溢流粒度分 布对比见图4。 2) 艾砂磨机在细磨和超细磨作业段, 比球磨机能 耗低得多。由于艾砂磨机高速运转, 搅拌盘外沿的线 速度可达2 5 ~ 2 0m/s, 强大的离心力作用使得矿物更 容易破碎解离。对比试验证明, 磨至P 8 0=2 0μm时, 艾砂磨机电耗是球磨机的二分之一;P 8 0 =1 0μm 时, 艾砂磨机耗电是球磨机的五分之一。球磨机和 艾砂磨机能耗试验对比见图5。 3) 变频调速解决了流程物料不稳定的问题, 适应 能力更强, 磨矿细度更有保证。选矿厂设计规模都是 以球磨机为基准, 二段磨或三段磨大都是粗精矿再磨 作业, 作为二段或三段磨矿设备, 入磨量只有原矿量 的5 0 %以下, 有色金属矿在2 0 %~3 0 %以下, 低品位 和小金属矿会更少。细磨设备选型是由矿石的原矿 品位和粗精矿产率指标计算来决定的, 选矿厂建成后 就很难再改变细磨设备。但是, 在整个矿山的服务年限 内, 原矿品位会发生变化, 产率指标就会发生大幅波动, 如果选择球磨机, 恒定的转速必然导致过磨和欠磨。艾 砂磨机采用变频驱动设计, 频率可在3 0 ~ 5 0H z之间调 整, 有效冲抵了入磨量波动对磨矿指标的影响。 图4 艾砂磨机排矿和三段旋流器溢流粒度分布对比 F i g . 4 C o m p a r i s o no fo v e r f l o wp a r t i c l es i z e d i s t r i b u t i o no fd i s c h a r g ea n dt h r e e - s t a g e h y d r o c y c l o n eo fA L C M i l l 88 万方数据 2 0 2 0年第5期许新跃, 等 艾砂磨机在细磨中的优势及其在有色金属选矿厂的应用 图5 球磨机和艾砂磨能耗试验对比图 F i g . 5 C o m p a r i s o no f e n e r g yc o n s u m p t i o n t e s tb e t w e e nb a l lm i l l a n dA L C M i l l 4) 开路磨矿闭路效果。在艾砂磨机搅拌盘高速 旋转产生的离心力作用下, 筒体内的磨矿介质和矿 物都按照粒径从小到大由磨机轴向筒体内壁径向分 布, 实现“ 大磨大、 小磨小” 的选择性磨矿, 磨矿产品 粒度分布范围窄, 不必要在另外配备分级设备, 简化 了工艺, 设备配置更加简单。 5) 设备占地面积小。艾砂磨机是高速运转设 备, 搅拌盘外沿线速度可达2 0~2 5m/s, 矿石研磨主 要是靠离心力作用, 同等处理能力下筒体容积只有 磨机的五分之一, 功率密度可达3 0 0kW/m 3, 球磨机 的功率密度只有2 0kW/m 3。新建选厂可减少建设 投资, 老厂改造更加方便。 6) 磨 矿介质 为 耐磨 陶瓷 球, 粒 径一 般 为3~ 5mm, 消耗低, 用量一般只有球磨机用量的十分之 一, 磨矿介质成本节约5 0%。 3 艾砂磨机在有色金属选矿厂的典型 应用案例 2 0 1 7年以来, 浙江艾领创矿业科技有限公司研 制成功的大型A L C系列卧式艾砂磨机陆续在有色 金属选矿厂获得应用。首台A L C - 1 5 0 0L大型工业 用艾砂磨机成功应用于俄罗斯龙兴铅锌矿, 磨矿细 度达到P 8 0=1 0μm, 之后又在黑龙江某铜矿应用, 磨矿细度达到P 8 0=2 5μm; 2 0 1 9年,A L C - 3 9 0 0L艾 砂磨机在新疆某铜锌矿应用, 磨矿细度达到P 8 0 = 2 0~ 3 0μm。均大幅提高了选别指标, 降低了磨矿成本。 3 . 1 俄罗斯某铜铅锌矿应用艾砂磨机进行粗精矿 再磨 俄罗斯某铜铅锌矿处理矿石量为40 0 0t/d, 艾 砂磨机应用工艺流程示意图见图6。原矿Z n品位高 达1 0%以上, 经济价值很高。该矿于2 0 1 8年新增一 台A L C - 1 5 0 0L艾砂磨机用于铜铅粗精矿再磨, 细度 由F 8 0 = 1 7μm提高到P 8 0=1 0μm, 其中-1 0μm的 含量提升了1 1个百分点。实际生产结果为P b精矿 品位由2 5%提高到4 0%以上, Z n回收率提高3个百 分点以 上, 扣 除 艾 砂 磨 机 运 行 费 用 后, 新 增 净 利 60 0 0万元/a。 图6 俄罗斯某铅锌矿艾砂磨机 应用工艺流程示意图 F i g . 6 S c h e m a t i cd i a g r a mo f t h e a p p l i c a t i o np r o c e s s o fA L C M i l l i na l e a dz i n cm i n e i nR u s s i a 3 . 2 黑龙江某铜选矿厂应用艾砂磨机再磨铜钼混 合粗精矿 黑龙江某铜矿是一座大型矿山, 艾砂磨机应用 工艺流程示意图见图7, 主要回收目的矿物是铜矿和 共生的辉钼矿。选矿厂产出的铜钼混合粗精矿铜品 位偏低, 含杂高, 其中C u品位为1 8 . 0 %, 杂质S i O 2含 量为2 6%,A l 2O3含量为7%。经考察, 该铜钼混合 粗精矿细度为-2 8μm占3 0%(P 8 0=9 7μm) , 其中 铜矿物单体解离度为7 3 . 1 7%, 未解离的铜矿物主要 与石英和云母连生, 其次是与长石和绿帘石连生; 辉 钼矿单体解离度为6 0 . 8 1%, 大部分与铜矿物和石英 连生, 其次是与云母连生。 2 0 1 9年初开始, 该矿50 0 0t/d选矿系统新增1 台A L C - 1 5 0 0L艾砂磨机用于铜钼混合精矿再磨作 业[ 5], 同时将2 50 0 0t /d系统强化铜精矿也并入一起 给入艾砂磨机, 艾砂磨机给料粒度为P 8 0 = 1 4 0μm, 磨 矿细 度 达 到P 8 0=2 5μm,实 际 生 产 铜 品 位 由 1 8 . 2 0 %提高到2 5 . 8 7 %, 含杂(S i O2+ A l2O3) 由3 0 % 降低至1 5%, 回收率还略有上升。一年多来, 设备运 行平稳可靠, 由于精矿品位提高, 含杂降低, 提高了 产品价格, 降低了外销运费, 经测算, 扣除艾砂磨机 98 万方数据 有色金属( 选矿部分) 2 0 2 0年第5期 运行费用后, 新增利润20 0 0万元/a。目前, 该选厂 购进的第2台艾砂磨已经安装, 正在调试中。 图7 黑龙江某铜矿艾砂磨机 应用工艺流程示意图 F i g . 7 S c h e m a t i cd i a g r a mo f a p p l i c a t i o n p r o c e s s f l o wo fA L C M i l l i nac o p p e rm i n e o fH e i l o n g j i a n g 3 . 3 新疆某铜锌矿用艾砂磨机代替原有三段球磨 机再磨铜锌混合粗精矿 新疆某铜锌矿艾砂磨机应用工艺流程示意图见图 8, 原矿处理量为60 0 0t/a, 原矿品位高, 其中C u品位 2 %以上,Z n品位0 . 5 %左右, 经济价值很高。工艺流程 为三段磨矿-优先选铜-铜锌混选-铜锌分离-锌 硫分离。原三段磨矿为铜锌粗精矿再磨, 使用的是 3 . 2m 5 . 4m球磨机, 磨矿细度为F 8 0约8 0 ~ 1 1 0μm。 图8 新疆某铜锌矿艾砂磨机 应用工艺流程示意图 F i g . 8 S c h e m a t i cd i a g r a mo f a p p l i c a t i o np r o c e s s o fA L CM i l l i nac o p p e rz i n cm i n e i nX i n j i a n g 2 0 1 9年, 该选厂三段磨矿使用1台A L C - 3 9 0 0 L 艾砂磨机代替了原来的3 . 2m5 . 4m球磨机, 用于 铜锌粗精矿再磨。和原球磨机相比, 磨矿细度由P 8 0 = 5 5μm降低到P 8 0=3 0μm以下。投入生产运行后 的4个月时间, 设备运行平稳, 在原矿品位略有降低 的情况下, 综合回收率提高0 . 4 7个百分点, 综合铜精 矿品位提高1 . 0 5个百分点, 和原使用球磨机相比, 按 原矿计算的三段磨矿单位成本降低了0 . 8 3元 /t。综合 计算可新增净利润14 0 0万元/a。 4 结论 浙江艾领创矿业科技有限公司研制的A L C系 列大型工业用艾砂磨机成功应用于有色金属选矿厂 细磨作业, 由于独特的结构设计和高效的磨矿, 实现 了细粒级嵌布矿物的有效解离, 为提高精矿品位和 回收率提供了保证, 艾砂磨机产品粒度分布范围窄, 更有利于后续作业分选指标的提高。 参考文献 [1] 余永福, 余侃萍, 陈雯.国外某些选厂简介及细粒级磨 机的应用与比较[ J].金属材料与冶金工程,2 0 1 2,4 0(1) 4 6 - 5 2. 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