搅拌磨机搅拌器特性试验研究.pdf

2 2 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．z 1 ．0 0 5 搅拌磨机搅拌器特性试验研究 吴建明 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要搅拌磨机在矿物加工再磨、细磨和超细磨作业中应用E l 益发展。搅拌器是搅拌磨机的关键部件，其类型对搅拌 磨机的工作特性起着重要的作用。介绍了对使用在立式和卧式搅拌磨机中的棒式、叶轮式、圆盘式和螺旋式搅拌器进行的试 验研究。进行了不同搅拌器类型的粉磨效果对比试验和螺旋式搅拌器与卧式圆盘式搅拌器的粉磨效果对比试验两项试验研 究。前者使用电气石粉体进行了不同搅拌器类型的对比试验，按照粉磨效果对各种搅拌器进行了排序。后者使用铅锌矿样 品，在各自较佳的试验条件下进行，结果表明卧式圆盘式搅拌器的粉磨效果明显优于螺旋式搅拌器。 关键词立式搅拌磨机；卧式搅拌磨机；棒式搅拌器；叶轮式搅拌器；圆盘式搅拌器；螺旋式搅拌器 中图分类号T D 4 5 3 ．9文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 S 0 - 0 0 2 2 - 0 9 T e s t i n gR e s e a r c ho nP e r f o r m a n c eo fS t i r r e r so fS t i r r e dM i l l s W UJ i a n m i n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ea p p l i c a t i o n so fs t i r r e dm i l l si nr e g r i n d i n g ，f i n eg r i n d i n g ，a n ds u p e r f i n eg r i n d i n gh a v eb e e n c o n t i n u o u s l yd e v e l o p i n gi nm i n e r a lp r o c e s s i n g ．T h es t i r r e r sa r et h ek e yp a r t si ns t i r r e dm i U s ，a n di t st y p ep l a y sa n i m p o r t a n tr o l ei nw o r k i n gp e r f o r m a n c e ．T h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h et e s t i n gr e s e a r c ho nt h ep i n ，p r o p e l l e r ，d i s ca n d s p i r a ls t i r r e r su s e di nv e r t i c a la n dh o r i z o n t a ls t i r r e dm i l l s ．T w og r o u p so ft e s t i n gr e s e a r c h e sw i t h i nd i f f e r e n tt y p e so f s t i r r e r sa n db e t w e e nh o r i z o n t a ld i s cs t i r r e ra n dv e r t i c a l s p i r a l s t i r r e rw e r ec o n d u c t e dt o c o m p a r eg r i n d i n ge f f e c t si n d i f f e r e n tt y p e so fs t i r r e r s ．T h ef i r s tg r o u po ft h et e s t i n gr e s e a r c h e so nd i f f e r e n tt y p e so fs t i r r e r sw e r ec a r r i e dt h r o u g h w i t ht o u r m a l i n ep o w d e ra n dt h eo r d e ra m o n gt h e s es t i r r e r sw e r er a n kb a s e do ng r i n d i n ge f f e c t ．T h es e c o n dg r o u po f r e s e a r c h e su s e dl e a da n dz i n co r ea ss a m p l e s ，d o i n gt e s t si ne a c ho p t i m u ms t a t e ．R e s u l t ss h o w e dt h a tt h eg r i n d i n g e f f e c tw i t hh o r i z o n t a ld i s cs t i r r e ri sb e t t e rt h a no n ew i t hv e r t i c a ls p i r a ls t i r r e r ． K e yw o r d s v e r t i c a ls t i r r e dm i l l s ；h o r i z o n t a ls t i r r e dm i l l s ；p i ns t i r r e r ；p r o p e l l e rs t i r r e r ；d i s cs t i r r e r ；s p i r a ls t i r r e r 1概述 1 ．1 搅拌磨机的基本原理 搅拌磨机是一类利用搅拌器搅拌粉磨介质，通 过粉磨介质粉磨粉体物料的机械。搅拌磨机按照搅 拌轴安装方向，分为卧式搅拌磨机和立式搅拌磨机。 这两类搅拌磨机各自又可以采用不同类型的搅拌 器。这样就使搅拌磨机具有了各不相同的粉磨特 性，适用于不同的粉磨工况和应用领域。由于搅拌 可使粉磨介质产生远大于重力的粉碎作用力，近些 年来，搅拌磨机在加工工业中发挥着越来越大的作 用，越来越多地取代了传统的筒式磨机。目前搅拌 磨机已广泛应用于矿物加工、工业矿物、煤炭、化工、 医药、食品等行业中。在矿物加工工业中，从最初用 于再磨阶段向细磨和粗磨阶段发展，有望在细磨和 收稿日期2 0 1 7 - 0 5 - 2 4 作者简介吴建明 1 9 5 l 一 ，男。山西屯留人，研究员。 粗磨阶段取代常规球磨机，还有望与辊压机组成节 能粉碎流程，实现能耗最小化。 1 ．2 主要的搅拌器类型和搅拌磨机 目前国内外工业矿物领域和矿物加工领域搅拌 磨机中应用的搅拌器类型主要有棒式搅拌器、叶轮 式搅拌器、圆盘式搅拌器和螺旋式搅拌器等，相应的 代表性搅拌磨机主要有以下几种 1 ．2 ．1螺旋式搅拌器和V e r t i M i l l 搅拌磨机 塔 磨机 在各种搅拌元件中，螺旋的工作面积最大，所受 工作阻力也最大。它不但使粉磨介质产生径向运动 和切向运动，还使介质产生轴向运动。由于需要利 用重力作用使介质在筒体内循环运动，螺旋式搅拌 器只能立式工作。螺旋本身也妨碍着介质的运动， 使介质的循环运动难以快速进行，因此只能低速工 万方数据 2 0 1 7 年增刊吴建明搅拌磨机搅拌器特性试验研究 2 3 作。另外，螺旋承受磨损的能力较强，因此可以搅拌 较大规格的介质，允许的给料粒度较大，可用于较粗 的超细磨粒度范围。螺旋式搅拌器以芬兰M e t s o M i n e r a l s 公司V e a i M i n 搅拌磨机之1 为代表，该机是 日本K u b o t a 塔磨机公司于1 9 5 0 年发明的，经多年改 进形成现在的设备，其结构见图l 。该机螺旋外缘圆 图l芬兰M e t s oM i n e r a l s 公司的V e r t i M i l l 搅拌磨机 F i g ．1 T h es t r u c t u r ed r a w i n go ft h eV e r t i M i l l b yM e t s oM i n e r a l s ，F i n l a n d 周速度为3m ／s 左右，介质为6 ～4 0m m 的钢球或铸 石介质，用于再磨时，介质粒度为1 2 ～3 0m m ，产品 粒度常在2 0 ～4 5 斗m 。目前最大规格的产品型号为 V T M - 4 5 0 0 一C ，安装功率为33 5 2k W ，用于哈萨克斯 坦A h a yP o l i m e t a l l yL L P 公司所属阿拉木图某露天铜 矿项目的粗磨作业。 1 ．2 ．2 卧式圆盘式搅拌器和I s a M i l l 搅拌磨机 盘式搅拌器由搅拌轴和多层盘形搅拌元件组 成。搅拌盘工作面积较大，易于使介质产生较强的 自转和径向运动，但产生轴向运动的作用较弱。其 承受磨损的能力也较强。搅拌盘工作阻力较小，适 于高速工作。盘式搅拌器还多用于简体长径比较大 的搅拌磨机中。卧式圆盘式搅拌器以澳大利亚 X s t r a t a 技术公司的I s a M i l l 搅拌磨机⋯为代表，该机 是澳大利亚M o u n tI s a 铅锌矿和德国N e t z s c h F e i n m a h I t e c h n i k 公司于2 0 世纪9 0 年代中期共同开 发的，其结构见图2 。该机由卧式主轴上安装7 ～9 个圆盘组成，圆盘外缘圆周速度高达2 0 ～2 3m ／s ，单 位容积的输入功率 能量密度 高达3 0 0k w ／m 3 。该 机一般用于金属矿物湿式开路再磨，介质为直径 5m m 以下的陶瓷或砾石微珠，产品粒度最细可达 一7L L m8 0 ％。目前应用的最大规格I s a M i l l 搅拌磨 机型号为M 1 0 0 0 0 ，容积为1 0r t l 3 ，电机功率为2 ．6 ～ 3 ．0M W 。X s t r a t a 技术公司已经与N e t z s c h 公司和 L i n a t e x 公司共同设计了M 5 0 0 0 0 型I s a M i l l 搅拌磨 机，其容积为5 0m 3 ，电机功率为8M W 。目前国内外 有多个厂家制造卧式圆盘搅拌磨机。 r 一0 广门广『 ，． 嚏 一驹n 哪nn n n n n n n F 肴h 厂1nn广] J 6 ll l l 厂] f ] |- | 营} J H H H U H H H卜_ 抽 L l]u 甲 彬 l o - o l Uo r lf | Ul l I I “i 斟 丌 {。1 ，一 毒聋k I __ 图2 澳大利亚X s t r a t a 技术公司的I s a M i l l 搅拌磨机 F i g ．2 T h es t r u c t u r ed r a w i n go ft h ei s a M i l lb yx s t r a t at e c h n o l o g y ，A u s t r a l i a 1 ．2 ．3 立式圆盘式搅拌器和H I G m i l l 搅拌磨机 立式圆盘式搅拌器以H I G m i l l 搅拌磨机‘3 j 为代 表。该机是芬兰O u t o t e c 公司2 0 1 2 年面向矿物加工 工业推出的新型高强度搅拌磨机，结构见图3 。该机 的搅拌器由立式主轴上安装最多3 0 个圆盘组成，筒 体内壁上每两个圆盘之间的位置装有圆环。圆盘外 缘线速度对于小型设备为4 ～8m ／s ，对于大型设备 为8 ～1 2m ／s 。粉磨介质为氧化锆或氧化铝微珠，也 可选用钢或其它材料微珠；介质充填率约为6 0 ％。 该机可用于粗磨、细磨和超细磨，介质粒度为0 ．5 6m m ，给料粒度F ∞为5 0 3 0 0 斗m ，产品粒度P 8 0 为 2 0 ～1 0 0 斗m 。 1 ．2 ．4 棒式搅拌器和D e t r i t o r S M D 搅拌磨机 棒式搅拌器形状简单，制造容易，但承受磨损的 能力较差。由于搅拌棒工作阻力小，棒式搅拌器即 适用于低速也适用于高速搅拌磨机中。棒式搅拌器 以芬兰M e t s oM i n e r a l s 公司制造的D e t r i t o r 搅拌磨 机‘3 1 为代表，结构见图4 。该机是立式搅拌磨机， 磨腔高径比为1 1 ，采用两层棒形搅拌器，搅拌棒端 部线速度为1 1m ／s 左右，介质为1 ～3m m 左右的陶 万方数据 2 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年增刊 瓷微珠或砂子。该机用于金属矿再磨和工业矿物超 细磨，典型给料粒度为8 0 ％1 5 ～1 0 0 斗m ，产品粒度 最细可达2 “m8 0 ％，用于含铁金属矿时可达6 斗m 8 0 ％以下。单位能耗范围为2 0 ～1 0 0k W h ／t 。目 前应用的最大规格设备安装功率1 ．1M W ，用于南非 的铂再磨中。 两 图3 芬兰O u t o t e c 公司的H I G M i l l 搅拌 磨机结构示意图 F i g ．3 T h es t r u c t u r ed r a w i n go ft h eH I G M i l l b yO u t o t e c ，F i n l a n d 1 ．2 ．5 叶轮式搅拌器和双槽搅拌磨机 叶轮可以看作截取多头螺旋的一部分形成，因 此其特点与螺旋相似，只能立式工作。但由于叶轮 不是连续的螺旋，介质运动空间较大，因此可以以较 高的转速工作。叶轮不但使粉磨介质产生径向运动 和切向运动，还使介质产生向上或向下的轴向运动。 在同一个搅拌器上可以使用不同旋向的叶轮，以使 搅拌作用得到优化和强化。叶轮工作面积大，在工 作中所受的阻力大，承受磨损的能力较强。叶轮式 搅拌器以美国工业矿物加工设备公司 I M P E X 的双 槽搅拌磨机【4o 为代表，结构见图5 。该机采用双槽结 构，每个槽内设置一套搅拌器。每套搅拌器安装上、 下两个叶轮，每个叶轮5 个叶片，相当5 头螺旋的一 段。两个叶轮旋向相反，上叶轮向下压，下叶轮向上 推，使料浆形成对流运动，加强了搅拌作用。其叶轮 圆周速度约为9m ／s ，使用粒度5m m 以下的陶瓷或 玻璃微珠，用于工业矿物超细磨领域，产品粒度可达 2 斗m 级别。 图4 芬兰M e t s oM i n e r a l s 公司的 D e t r i t o r S M D 搅拌磨机 F i g ．4 T h es t r u c t u r ed r a w i n go ft h eD e t r i t o r S M D b yM e t s oM i n e r a l s ，F i n l a n d 图5美国工业矿物加工设备公司 的双槽搅拌磨机 F i g ．5 T h es t r u c t u r ed r a w i n go ft h e2 - c e n D e l a m i n a t o rb yI M P E X ，U S A 虽然这些装有不同搅拌器的搅拌磨机在应用中 都取得了较好的业绩，但由于规格、结构和工艺条件 各不相同，它们之间的优劣很难互相比较。本文的 目的就是创造适合对比的设备和工艺条件，试验研 究和对比以上几种搅拌器性能的差异。 2 试验设备 试验中使用了两种搅拌磨机，分别是S J l 7 0 J 圉网 i ． 目lp b 万方数据 2 0 1 7 年增刊吴建明搅拌磨机搅拌器特性试验研究 2 5 3 4 0 试验室立式搅拌磨机和W J M l 0 试验室卧式搅拌 磨机。 2 ．1 S J l 7 0 3 4 0 试验室立式搅拌磨机 S J l 7 0 3 4 0 试验室立式搅拌磨机是分批工作式 搅拌磨机，主要由筒体、搅拌器、驱动系统和机架组 成。简体为立式圆筒，内衬聚氨酯弹性体，内部直径 为 ／ 1 7 0m m ，深度为3 4 0m m 。搅拌器主轴垂直设 置，与简体同轴，由上部插入简体，下部安装搅拌器。 搅拌器可通过易拆装联轴器快速更换。 为了进行本项试验，专门制作了几种用于 S J l 7 0 3 4 0 试验室立式搅拌磨机上的搅拌器，包括 棒式搅拌器、叶轮式搅拌器、圆盘式搅拌器和螺旋式 搅拌器，见图6 。其中叶轮式搅拌器有上、下两个叶 轮，每个叶轮5 个叶片，相当5 头螺旋的一段，两个 叶轮旋向相反。各个搅拌器搅拌元件直径相同。不 同类型搅拌器的对比试验主要用S J l 7 0 3 4 0 试验 室立式搅拌磨机进行。 2 ．2W J M I O 试验室卧式搅拌磨机 W J M l 0 试验室卧式搅拌磨机主要由简体、搅拌 器、密封装置、驱动系统和机架组成。筒体为卧式圆 筒，内衬聚氨酯弹性体，容积为1 0L 。搅拌器主轴水 平设置，与筒体同轴，一端安装搅拌器并插入筒体。 搅拌器主轴插入简体的一端端盖与主轴间装有密封 装置。搅拌器为圆盘式，见图6 e 。筒体上设有给料 口和排料口。该机在本试验中采用分批工作方式。 本试验研究中两种搅拌磨机使用的粉磨介质均 为氧化锆陶瓷微珠，粒度①1 ．5 2 ．5m m ，密度 5 ．7 7g ／e m ’，容积密度3 ．7 9g ／e m 3 。 察蕊橥鹱 图6 试验使用的搅拌器类型 F i g ．6 T h et y p e so fs t i r r e r su s e di nt e s t s a 一立式螺旋式．b 一立式圆盘式；c 一立式棒式；d 一立式叶轮式；e 一卧式螺旋式 2 ．3 粒度测定仪器 粒度测定采用英国M a l v e r n 仪器有限公司的 M a s t e r s i z e r2 0 0 0 激光粒度仪，其粒度测量范围为 0 ．0 2 ～20 0 0 斗m 。该仪器根据米氏散射理论，采用 激光衍射／散射法进行粒度测量。激光发生器产生 的激光束经针孔滤波器和扩束器形成直径为 5 ～1 0m m 的平行单色光，经充分分散的物料样品循 环通过平行单色光传播路径中的样品槽，造成光的 衍射／散射。含有衍射／散射光的激光束通过接受透 镜聚焦，不同粒度和数量的颗粒形成的衍射／散射光 以不同的衍射／散射角和强度汇聚在光电探测器上， 光电探测器将这些光信号转换为电信号，经放大和 模拟／数字转换器转换后输入计算机，计算机采用专 用的激光粒度分析软件计算获得需要的粒度测定结 果‘引。 3不同搅拌器类型的粉磨效果试验研究 3 ．1 试验样品 试验样品为电气石。电气石属于硼硅酸盐类工 业矿物，其化学式可简写成N a R ，A 。。B ，S i 6 0 ， O H 。， 其中N a 可部分被K 和c a 代替，O H 可被F 代替，R 代表金属阳离子，当R 为F e 2 时，构成黑色晶体电气 石。本试验研究使用的电气石为黑色粉体，莫氏硬 度为7 ．0 ～7 ．5 ，密度为3 ．1 3 ．2g ／e m 3 ，折光率为 1 ．6 1 一1 ．6 5 。样品一2I x m 质量分数为3 ．7 7 ％，粒度 D 1 0 为7 ．1 0 9i x m ，D 5 0 为3 7 ．7 9 0 “m ，D 9 0 为8 3 ．1 0 4 斗m ， D 9 7 为1 0 9 ．8 2 2 斗m 。 3 ．2 试验条件和方法 搅拌器类型对比试验使用S J l 7 0 3 4 0 试验室 立式搅拌磨机和W J M l 0 试验室卧式搅拌磨机。 S J l 7 0 3 4 0 试验室立式搅拌磨机分别使用螺旋 式搅拌器、圆盘式搅拌器、棒式搅拌器和叶轮式搅拌 器进行试验，以比较各种搅拌器对超细磨特性的影 响。为保证各项试验的可比性，各项试验除搅拌器 形式以外试验条件均相同。除搅拌器形式以外的试 验条件是搅拌器直径相同，外缘或端部线速度为 6 ．1 5m ／s ；试验样品质量为2k g ；氧化锆陶瓷介质粒 度为①1 ．5 ～2 ．5m m ，用量为9k g ；溶剂为水，配制的 万方数据 2 6 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 料浆固体质量分数为6 0 ％。应该指出，对于每种搅 拌器来说，最适当的外缘线速度实际上是不相同的， 试验中为了在相同条件下进行比较而选择了一种折 中的速度。 首先选择一种搅拌器安装在搅拌磨机主轴上， 调整主轴转速使搅拌器外缘线速度达到6 ．1 5m ／s 。 在搅拌磨机桶体内装入水和粉体物料，搅拌均匀。 然后装入粉磨介质，使之与料浆混合均匀。盖上桶 盖，启动运转。试验运转期间，每0 ．5h 停车，打开桶 盖取样一次，实际运转时间共计4h 。然后更换另一 种搅拌器，按上面方法进行试验。直至完成每种搅 拌器的试验。 W J M l 0 试验室卧式搅拌磨机使用圆盘式搅拌 器，搅拌器外缘线速度也设定为6 ．1 5m ／s 。由于其 有效容积大于S J l 7 0 3 4 0 试验室立式搅拌磨机，试 验使用的样品和介质质量都较多，但二者的比例相 表1 T a b l e1 同。试验样品质量为4 ．8 8 9k g ；氧化锆陶瓷介质粒 度为①1 ．5 2 ．5m m ，用量为2 2k g ；介质充填率为 9 6 ．1 ％。溶剂为水，配制的料浆固体质量分数为 6 0 ％。其试验运转时间也是4h ，每0 ．5h 取样一次。 试验中加入一定量的聚丙烯酸钠分散剂，总量 约为物料质量的0 ．1 ％～0 ．2 ％。最初加入少量分散 剂，随着粉磨时间的延长逐渐补加。 3 ．3 试验结果 使用M a s t e r s i z e r2 0 0 0 激光粒度仪测定试验样品 粒度和不同粉磨时间的产品粒度。原则上测定第1 、 2 、3 、4h 的产品粒度，如果数据变化较大，再补充测 定第0 ．5 、1 ．5 、2 ．5 、3 ．5h 的产品粒度。实际上只对 0 ．5 和1 ．5h 的产品粒度分别测定了一次。从激光 粒度仪测定报告中提取出一2 斗m 质量分数、d ，。、d ∞ 和％，编制成搅拌器类型对比试验数据表1 。 搅拌器类型对比试验数据 D a t ao fc o m p a r i s o nt e s t so ns t i r r e r s d s o ／n ” 0 ．5 1 1 ．5 2 3 4 排名 0 ．5 1 1 ．5 2 3 4 排名 1 0 ．7 3 6 6 ．4 0 4 4 ．4 4 9 3 ．6 9 l 4 6 ．8 9 6 4 ．0 3 6 3 ．4 9 6 4 ．3 5 9 3 6 ．4 4 2 4 ．6 2 7 5 ．6 2 5 f 4 ．9 5 0 3 ．8 9 0 7 ．2 2 3 4 ．8 6 4 3 ．3 5 8 3 ．0 2 6 ’ 6 ．8 7 7 4 ．3 8 0 4 ．2 0 2 2 ．9 7 5 l 将表1 中数据绘制成一2 斗m 质量分数、d ，。、d ∞ 和如与粉磨时间的关系曲线，见图7 ～1 0 。图7 采 用算数坐标系，图8 ～1 0 为使曲线图中各个曲线拉 开距离便于观察，粉磨时间坐标轴 垂直坐标轴 采 8 7 4 6 5 8 l 9 3 互L L n O 2 2 O 硼 钙∞蛇 互 L L n 抡拍 弘％记 5 6 l 7 7 l 2 1 l O O 5 6 9 4 舛 协∞4 2 i m 让∞ 6 8 3 l 5 万方数据 2 0 1 7 年增刊吴建明搅拌磨机搅拌器特性试验研究 2 7 用算数坐标，而粒度坐标轴 水平坐标轴 采用对数 坐标。对各种搅拌器的粉磨结果拍照从优到劣按照 序号1 ～5 进行编号，分别记录在各种粒度表示方法 的结果下部。 从表1 和图7 可见，按照粉磨到4h 的一2 m 质量分数，各种搅拌器粉磨效果从优到劣的排列顺 序为棒式搅拌器、卧式圆盘式搅拌器、叶轮式搅拌 器、立式圆盘式搅拌器和螺旋式搅拌器。 从表1 和图8 可见，按照粉磨到4h 的氏粒度， 各种搅拌器粉磨效果按照从优到劣的排列顺序为 棒式搅拌器、叶轮式搅拌器、卧式圆盘式搅拌器、立 式圆盘式搅拌器和螺旋式搅拌器，与粉磨到4h 的一 2 m 质量分数的排序相比只是叶轮式搅拌器和卧 式圆盘式搅拌器交换了一下顺序。 4 皿6 1 0 图7 F i g ．7 审业A 恽A 倪f 器 睾立式叶轮搅丰 器 ◆立式圆盘搅孝 器 』 立式螺旋搅丰 器 { ’ 卧式圆盘搅丰i 器 J ／乏彩 r Z 多 荔 多7 ／ 多 厂 ／ 一 ，／ ■彦 ，／ O1 02 0 3 0 4 0 5 0 6 07 0 8 0 9 01 0 0 2m 质量分数／％ 一2 “m 质量分数与时间的关系曲线 T h er e l a t i o nC H n e sb e t w e e n 一2 “m m a s sf r a e t i o na n dt i m e 立式棒式搅 器 ．蚪 立式叶轮搅． 器 ◆立式圆盘搅 器 I l 、 立式螺旋搅 器 卧式圆盘搅 器 邸i X ’ ≮ 迅、 l L 气 ’ ≤≤ 、L ＼、 迤；； 、、_ 每b - ～～～‘ 0 【／L L l l l 图8d ∞ 一2 斗m 与时间的关系曲线 F i g ．8 T h er e l a t i o nc u r v e sb e t w e e n 一2 仙m d 5 0 a n dt i m e 从表1 和图9 可见，按照粉磨到4h 的d ∞粒度， 各种搅拌器粉磨效果按照从优到劣的顺序为棒式 搅拌器、卧式圆盘式搅拌器、叶轮式搅拌器、立式圆 盘式搅拌器和螺旋式搅拌器，与按照一2 斗m 质量分 数的排列相同。 但是，试验结果中棒式搅拌器的d 昕粒度却出现 越磨越粗的异常现象。从表1 和图1 0 中可以看出， 在0 ．5h 和1h 粒度还遥遥领先的棒式搅拌器，从2h 开始忽然变粗，从3h 开始变为最粗的。另外，立式 圆盘式搅拌器粉磨4h 的也，值4 ．3 5 9 斗m 也呈现越 磨越粗的现象。 4 i 皿 皿“ l O 图9 F i g ．9 4 i 皿 皿‘ 母立式棒式搅 器 睾立式叶轮搅． 器 Ul◆立式圆盘搅． 器 工式 螺．淀搅 器 ▲．业 ●卧式’圆盘觉 器 1 eL ＼f ll S辽 ～ ＼ 一 、怼迤 ‘、 、区 ＼L ，__ _ _ ～≮ ～ 如，L L m d 帅 一2 斗m 与时间的关系曲线 T h er e l a t i o nc u r v e sb e t w e e n 一2L L m d 9 0 a n dt i m e 争立式棒式搅 器 ．f ． 睾立式叶轮搅 器 古音同痔揣． 器 弋 i ▲_式螺旋搅 器 址0 臣、式圆盘搅 器 蕾 V 。n 漾 1 ＼ ≥。＼＼ 、 1 ≮姜≈ 、 ＼ 、 电、、迤叁 ＼ 、‘ --_ 毫毫套 刍≥ ‘-，-__●- ，_ 图1 0d 卯 一2 斗m 与时间的关系曲线 F i g ．1 0 T h er e l a t i o nc u r v e sb e t w e e n 一2 斗m 南a n dt i m e 产生越磨越粗现象的原因可能有三个。 1 混入 异物。鉴于试验过程中对此采取了必要的预防措 施，混入异物的可能性很小； 2 粉磨介质产生碎屑。 所用介质材料为氧化锆，是使用过的，本试验前筛除 了碎屑，本试验中产生新的碎屑可能性较小。如果 产生了新的碎屑，不仅棒式搅拌器试验产生，其它搅 拌器试验也应产生。从其它搅拌器试验未产生的情 况来看，不是这一原因； 3 出现了团聚。根据超细磨 5 4 3 2 l O ● ≤垦廿∞ 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 的特点可以知道，当物料粉磨到极细的超细粒度范 围时，如果分散欠佳，很容易出现团聚。团聚表现出 越磨越粗的现象。从棒式搅拌器试验的粒度变化情 况来看，团聚引起数据异常的可能性很大。粒度测 定结果中的粒度分布曲线从另一个角度反映了团聚 现象的存在。对全部粒度测定结果重新观察发现， 粒度异常的数据 表1 中括号内数值 ，相应的粒度 零 辍 求 鼷 基 分布曲线也存在异常。以棒式搅拌器粉磨4h 的粒 度测定曲线 图1 1 为例，曲线右部下端靠近横坐标 处异常地出现了一小段近似水平的线段，粒度范围 在5 ～1 0 灿m 左右，这一小段线段具有团聚的特点。 而粒度正常的数据都不存在这样的线段。可见，凡 是粒度异常的数据都具有这段异常线段的现象不是 巧合，恰恰是团聚的反映。 0 ‘ O ．0 1O ．1 粒度／u I X I 图1 1 棒式搅拌器粉磨4h 的粒度分布曲线 F i g ．11 T h es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v eg r i n d e df o r4hw i t hp i ns t i r r e r 在棒式搅拌器试验中，由于团聚的影响没有获 得真实的数据，因此放弃棒式搅拌器的试验结果。 从表1 和图1 0 可见，按照粉磨到4h 的d 钾粒度，各 种搅拌器粉磨效果按照从优到劣的排列顺序为卧 式圆盘式搅拌器、叶轮式搅拌器、立式圆盘式搅拌器 和螺旋式搅拌器。立式圆盘式搅拌器试验中只有粉 磨4h 的一个数据异常，仅放弃该点数据。 4 试验室立式螺旋搅拌磨机和卧式圆 盘搅拌磨机粉磨试验 4 ．1 试验样品 试验样品为铅锌矿石，为浮选粗精矿，密度为 3 ．7 0g ／c m 3 。对试验样品进行了筛分分析，筛析结果 见表2 ，根据表2 数据绘制的试验样品粒度组成曲线 见图1 2 。图1 2 中采用双对数坐标。由图1 2 可见， 样品中8 0 ％通过的粒度d 8 0 为7 2 ．9 0 m ，9 5 ％通过 的粒度d 9 5 为9 3 ．9 3 斗m 。 4 ．2 试验方法 在本试验中，使用S J l 7 0 3 4 0 试验室立式搅拌 磨机安装螺旋式搅拌器作为立式螺旋搅拌磨机，使 用W J M l 0 试验室卧式搅拌磨机作为卧式圆盘搅拌 磨机，都采用分批粉磨方式工作。为使二者各自都 达到较高的粉磨效率，应该将它们都调整到各自较 表2试验样品的粒度筛析结果 T a b l e2T h es i z es c r e e n i n gr e s u l to ft h et e s ts a m p l e 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 ／ ／ ／ ／ 闺 ／ ≯ 产 ． 3 04 05 0 6 7 8 0 9 01 n 粒度／L L m 图1 2 试验样品粒度组成曲线 F i g ．12 T h es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v eo ft h et e s ts a m p l e 7 6 5 4 3 2 1 万方数据 2 0 1 7 年增刊吴建明搅拌磨机搅拌器特性试验研究 2 9 佳的操作条件。 搅拌磨机的操作条件主要有简体容积、物料样 品种类和粒度、介质种类和粒度、样品量、介质量、样 品和介质的比例、料浆浓度、搅拌器外缘线速度等。 试验中，两种搅拌磨机使用同样种类和粒度的 物料样品，都用水配制成固体质量分数为6 0 ％的料 浆。由于两种搅拌磨机的筒体容积不同，它们的处 理量也就不同，不能加入同样数量的物料样品和介 质，应该按照两种搅拌磨机的工作特点和要求填加。 对于立式搅拌磨机，物料样品和介质需填加到搅拌 元件上沿；对于卧式搅拌磨机，物料样品和介质需填 加到充满筒体内部空间的9 5 ％左右。同时，为了使 试验具有可比性，两种搅拌磨机中加入的介质和样 品数量需按照相同的体积比例确定。 试验室立式螺旋搅拌磨机搅拌器的外缘线速度 设置为2 ．9 3 7m ／s ，与矿物加工再磨立式螺旋搅拌磨 机搅拌器的外缘线速度基本相同。粉磨介质为直径 函3 ～5m m 钢球，用量1 8 ．0k g 。介质材料和密度与 工业立式螺旋搅拌磨机使用的相近。由于磨机规格 好，样品粒度小于工业磨机，介质直径也小于工业磨 机的，但大于卧式搅拌磨机的介质直径。如果介质 直径增加，将因介质数量和表面积减少而影响粉磨 效率。试验样品铅质量为3 ．5 3 4k g 。 限于实际条件，试验室卧式圆盘搅拌磨机搅拌 器外缘线速度设置为1 0 ．1 7m ／s ，与矿物加工使用的 卧式圆盘搅拌磨机搅拌器的最大外缘线速度有较大 差距，但接近或大于一般工业卧式圆盘搅拌磨机搅 拌器的外缘线速度。粉磨介质为直径①1 ．5 ～ 2 ．5m m 的氧化锆陶瓷微珠，与工业卧式搅拌磨机的 常用材料相近。介质质量为2 1k g 。试验样品质量 为5 ．5 7 3k g ，总的负荷充填率为9 8 ．4 6 ％。 试验运转期间，每1 5r a i n 停车，打开桶盖取样一 次。试验室立式螺旋搅拌磨机的试验运转时间总计 为1 2 0r a i n ，试验室卧式圆盘搅拌磨机的试验运转时 间总计为3 0m i n 。 4 ．3 试验结果 使用M a s t e r s i z e r2 0 0 0 激光粒度仪测定不同粉磨 时间的产品粒度。从激光粒度仪测定报告中提取出 不同粉磨时间的d 舳和d 。，，编制成两种搅拌磨机对比 试验数据表3 。将表3 中数据绘制成d 。。和d 。，与粉 磨时间的关系曲线分别见图1 3 和图1 4 。图1 3 和图 1 4 中粉磨时问坐标轴 垂直坐标轴 采用算数坐标， 而粒度坐标轴 水平坐标轴 采用对数坐标。 表3两种试验室搅拌磨机粉磨试验数据 T a b l e3T h e t e s t d a t ai nt h ec o m p a r i s o n t e s t f o r t h et w o k i n do fl a b o r a t o r y s t i r r e dm i l l s 1 2 0 1 0 5 9 0 7 5 ’三 口6 0 ； 丑 4 5 3 0 1 5 0 ．一～I 、I ⋯ 。。～I I 。⋯I 、．．I ，．、J ．， 】f l 一叫M ] j 上工＼Ⅶ～[ 1 j E] r| d 2 一宴验雪 卧式圆i} 搅拌磨卡J ＼ | 1 ＼ ＼， ＼ ＼ ＼ 2 、、 - ’_ - ～ 34 567 81 01 52 03 04 06 0 8 01 0 0 讯f ，u n l 图1 3 对比试验中d 。。与时间的关系曲线 F i g ．13 T h er e l a t i o nC H I V E Sb e t w e e nd ㈣a n d t i r n ei nt h ec o m p a r i s o nt e s t 1 2 0 1 0 5 9 0 ￡7 5 ’ { , - i f , 6 0 ； 4 5 3 0 1 5 0 | |l 『l l 一实验室立式螺旋随拌磨机 ＼2 ‘ 垂验室fi 卜j戈区盘射 磨饥 | { 、 ＼l ＼ ＼ 、 ＼ 、＼ 、～ 2＼ ’- - ～ 5 6 7 81 01 52 03 0 4 06 0 8 01 0 d u 5 ／I * m 图1 4 对比试验中d 。，与时间的关系曲线 F i g ．1