【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ～ 3%；同時(shí)還提高了磨礦機(jī)的處理能力。 1977年在十二屆國(guó)際選礦會(huì)議上公布了克里帕爾使用助磨劑XF4272的研究結(jié)果 [60～ 62]。他全面地考察了助磨劑與礦漿濃度、礦漿粘度和磨礦速率之間的關(guān)系。 XF4272為一種聚合物，具有分散作用的化合物。該藥劑已在美國(guó)、智利和加拿大一些銅礦和鐵礦完成工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明是一種效果好、適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)浮選、脫水、直至精礦燒結(jié)、團(tuán)礦均無(wú)不利影響的助磨劑。 1984年，伊爾一歇爾撰寫(xiě)的有機(jī)藥劑助磨劑的作用機(jī)理一文中，詳細(xì)地探討了十二烷基氯化錢(qián)對(duì)石英磨細(xì)時(shí)的作用機(jī)理 [63]。研 究結(jié)果表明，在堿性礦漿中，即 pH =，石英磨碎容易，磨礦速度增大，礦漿流動(dòng)性獲得較大改善，但易絮凝。 國(guó)外一些人的研究指出，在磨礦過(guò)程中添加抗腐蝕劑（亞硝酸鈉、鉻酸鈉和硅酸鈉等），可使鍛鋼球的磨損減少 49%之多 [6 65]。據(jù)李啟衡教授的研究，磨礦中的電耗與鋼耗是成正比的 [66]，抗腐蝕劑能顯著降低鋼耗，則也必然能顯著降低電耗。 我國(guó)對(duì)助磨劑的應(yīng)用研究始于六十年代。楊家仗子鋁礦選廠于 1967年開(kāi)始，將水玻璃加到分級(jí)機(jī)返砂中，提高了磨礦分級(jí)效率，改善了浮選指標(biāo)。此外還有廣東凡口鉛鋅礦選廠，荊襄礦務(wù)局 王集磷礦選廠等均進(jìn)行工業(yè)半工業(yè)性試驗(yàn)，取得良好的指標(biāo) [67～ 70]。 磨礦自動(dòng)控制的研究 [71～ 77] 球磨機(jī)磨礦是能量密集的單元作業(yè)，在一般選廠，其能耗通常占總能耗很大比例。因此，通過(guò)對(duì)磨礦回路的優(yōu)化設(shè)計(jì)并使其在最佳工藝條件下運(yùn)行就可獲得很大的經(jīng)濟(jì)昆明理工大學(xué)博士論文 兩段磨礦精確化裝補(bǔ)球方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 12 效益，這就要求有精確的模擬控制技術(shù)。磨礦過(guò)程的自動(dòng)控制不僅是節(jié)省勞動(dòng)力的問(wèn)題，更重要的是穩(wěn)定操作，把條件控制在最佳水平，以達(dá)到提高產(chǎn)量，降低消耗的目的。磨礦過(guò)程自動(dòng)控制自 20世紀(jì) 50年代美國(guó)、原蘇聯(lián)和日本等國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了磨礦分級(jí)機(jī)組給礦、分級(jí) 溢流濃度的單參數(shù)回路模擬儀表的定值控制以來(lái)，進(jìn)入 70年代，隨著礦漿粒度在線(xiàn)分析儀的研制成功，開(kāi)始引入電子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磨礦分級(jí)機(jī)組的綜合控制。 80年代己開(kāi)發(fā)出較實(shí)用的靜態(tài)過(guò)程控制模型，實(shí)現(xiàn)了調(diào)優(yōu)控制。 80年代末，開(kāi)始研究磨礦過(guò)程控制專(zhuān)家系統(tǒng)，并采用電子計(jì)算機(jī)組成兩級(jí)集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了磨礦生產(chǎn)過(guò)程的綜合控制和管理。 NEI國(guó)際燃料工程公司的聲頻磨機(jī)控制器是一種根據(jù)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音來(lái)控制磨機(jī)給礦率的裝置 [78]。對(duì)于同一種礦物，都有與其理想載荷相對(duì)應(yīng)而互不相同的噪音水平。給礦率太低會(huì)使磨損過(guò)度，產(chǎn)量 降低，并且噪音增大；給礦率太高又會(huì)降低磨礦效率，減少噪音。由于聲頻磨機(jī)是通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)給礦量來(lái)保持噪音水平，從而也就使磨機(jī)載荷水平處于最佳狀態(tài)。 [79]，該模型 在磨機(jī)速度變化較寬、有負(fù)荷充填、磨機(jī)襯板以稀礦漿鋪層情況下，用 公開(kāi)的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了廣泛試驗(yàn)，證明該模型可用于設(shè)計(jì)、操作和控制滾磨機(jī)，包括棒磨機(jī)和自磨機(jī)。 [80]， 該新技術(shù)對(duì)磨機(jī)操作性能的控制很有意義，它能節(jié)省鋼球和功率的消耗，使得磨礦作業(yè)的操作更加穩(wěn)定。吳彥春等建立的離心自磨機(jī)的單片機(jī)自適應(yīng)系統(tǒng) [81]，通過(guò)電流來(lái)監(jiān)測(cè)填充率，并通過(guò)粗礦塊量來(lái)調(diào)整填充率 。通過(guò)控制電壓來(lái)穩(wěn)定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，從而使磨機(jī)能動(dòng)態(tài)地維持在最佳粉磨條件下，以提高磨機(jī)的處理能力。在山東焦家金礦磨礦分級(jí)回路通過(guò)采用 S9000集散控制系統(tǒng)，對(duì)球磨機(jī)的給礦、磨礦濃度和溢流濃度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了磨礦分級(jí)作業(yè)的優(yōu)化控制，磨機(jī)平均臺(tái)時(shí)處理能力提高了 %，每噸金礦電耗下降了%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益 [8 83]。 影響磨礦作業(yè)的因素分析 [84] 影響磨礦作業(yè)的因素很多，這些影響因素大 致可以分為三大類(lèi) :第一類(lèi)物料性質(zhì)方面包括礦石的可磨度、給料粒度、產(chǎn)品細(xì)度等；第二類(lèi)磨機(jī)結(jié)構(gòu)方面包括磨機(jī)的 類(lèi)型 、尺寸、襯板形狀、轉(zhuǎn)速及裝球率等；第三類(lèi)磨機(jī)操作方面包括介質(zhì)添加制度 (如介質(zhì)尺寸配比以及材質(zhì)、介質(zhì)充填率 )、磨機(jī)給料量、磨礦濃度等。 （ 1）物料的性質(zhì)主要體現(xiàn)在礦石的可磨性系數(shù)上，該系數(shù)與礦石的機(jī)械強(qiáng)度、昆明理工大學(xué)博士論文 兩段磨礦精確化裝補(bǔ)球方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 13 嵌布特性和磨礦比等有關(guān)。礦石愈硬，可磨性愈小，磨細(xì)它所消耗的能量較多，磨機(jī)的生產(chǎn)率也較低。此外，礦石中各礦物的性質(zhì)也有差別，有易磨的和難磨的，因而會(huì)有選擇磨細(xì)的現(xiàn)象。礦石愈細(xì)愈難磨，隨磨礦比增大可磨性 系數(shù)也會(huì)發(fā)生變化；對(duì)于給礦粒度，給礦愈粗，由于將它磨到規(guī)定細(xì)度需要的磨礦時(shí)間較長(zhǎng)，功耗較多，磨機(jī)生產(chǎn)率也較小。給礦粒度的改變對(duì)磨礦機(jī)生產(chǎn)率的影響與礦石性質(zhì)和產(chǎn)品細(xì)度有關(guān)。磨機(jī)生產(chǎn)率通常是隨給礦粒度的降低而增加，但其增加幅度隨產(chǎn)品的變細(xì)而減少，粗磨時(shí)增加的幅度較細(xì)磨時(shí)要大些，非均質(zhì)礦石較均質(zhì)礦石更為明顯。一般情況下，當(dāng)要求提高磨機(jī)生產(chǎn)能力時(shí)， 在一定范圍內(nèi)， 降低給礦粒度有重大作用。當(dāng)然，磨機(jī)的給礦粒度小一些一般來(lái)說(shuō)總是有益的，但最適宜的給礦粒度，要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算的結(jié)果來(lái)決定。因?yàn)槟C(jī)給礦粒度細(xì)，碎礦車(chē)間消 耗的費(fèi)用就高。而磨機(jī)給礦粒度粗，碎礦車(chē)間消耗的費(fèi)用雖低，但磨礦車(chē)間所消耗的費(fèi)用較高。綜合考慮碎礦及磨礦的總費(fèi)用最低才是最有利的磨礦給礦粒度。對(duì)于產(chǎn)品細(xì)度，不同性質(zhì)的礦石的影響不同，對(duì)均質(zhì)礦石，磨粗粒原礦至規(guī)定細(xì)度時(shí)，隨著磨礦時(shí)間的增長(zhǎng)，被磨物料的平均粒度皆愈來(lái)愈小，磨礦機(jī)的生產(chǎn)能力因而愈到后期愈高。而對(duì)非均質(zhì)礦石，由于磨礦的選擇作用，易磨部分已被磨細(xì)，剩余的都是難磨部分，因而磨礦機(jī)的生產(chǎn)能力愈到后期愈低。磨礦產(chǎn)品粒度過(guò)粗，有用礦物和脈石沒(méi)有獲得充分解離，太細(xì)了又引起較嚴(yán)重的過(guò)粉碎，能量消耗和介質(zhì)消耗量增加， 生產(chǎn)率降低。總之，礦石愈硬，給礦愈粗，產(chǎn)品愈細(xì)，磨機(jī)的生產(chǎn)率愈小。 （ 2）在磨機(jī)類(lèi)型上，棒磨機(jī)生產(chǎn)率比格子型球磨機(jī)的小 15%，比溢流型球磨機(jī)小5%。 中心排料棒磨機(jī)的磨碎產(chǎn)品是經(jīng)排礦端空心軸頸溢出，為此，筒內(nèi)礦漿的液面必須高于排礦軸頸最低母線(xiàn)所在的平面。而周邊排礦棒磨機(jī)是通過(guò)周邊孔排出的。研究顯示，周邊排料棒磨機(jī)與中心排料棒磨機(jī)相比，當(dāng)磨機(jī)規(guī)格及給排礦粒度均相同時(shí)，不僅生產(chǎn)能力高 20%～ 30%，而且產(chǎn)品中小于 19181。m的過(guò)粉碎級(jí)別也少 3個(gè)百分點(diǎn)左右，而回收率及精礦品位均高 2～ 3個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)，產(chǎn)出的精礦 粒度 也粗 10%左右。 因此，在粗磨中一般用周邊排料棒磨機(jī)取代中心排料棒磨機(jī)。格子型球磨機(jī)雖然排礦快，能有效減少礦石過(guò)粉碎，但是由于絕大多數(shù)格子型磨礦機(jī)的格子孔達(dá) 20～ 30mm，因而不利于選擇小鋼球，此時(shí)鋼球尺寸選擇過(guò)大，也會(huì)造成磨不細(xì)和過(guò)粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重，況且大多數(shù)選廠細(xì)磨中主要問(wèn)題不是過(guò)粉碎而是磨不細(xì)， 所以將 格子型球 磨機(jī)改為溢流型球磨機(jī)，以增加產(chǎn)品細(xì)度，減少磨不細(xì)現(xiàn)象。但是也應(yīng)注意到，細(xì)磨溢流型球磨機(jī)的鋼球充填率通常不超過(guò) 40%，并且鋼球尺寸也難于降至 15mm以下，因而介質(zhì)的研磨面昆明理工大學(xué)博士論文 兩段磨礦精確化裝補(bǔ)球方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 14 積就受到很大的限制；另外溢流型球磨機(jī)的 排礦靠?jī)啥嗣娴V漿面的高度實(shí)現(xiàn)，物料的這種運(yùn)動(dòng)方式使得一個(gè)參數(shù)的改變牽動(dòng)若干個(gè)因素的變化，不利于磨礦條件的調(diào)整。但是綜合因素考慮，溢流型球磨機(jī)還是優(yōu)于格子型球磨機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，兩段磨礦時(shí)通常一段用格子型，二段用溢流型。 磨機(jī)的轉(zhuǎn)速是與磨機(jī)的充填率聯(lián)系在一起的。一般來(lái)說(shuō)，磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率愈高，磨機(jī)的生產(chǎn)能力就愈高。但隨著轉(zhuǎn)速率提高，鋼球和襯板的磨損量也增加，磨機(jī)的振動(dòng)較厲害，導(dǎo)致設(shè)備管理與維修工作增加。所以轉(zhuǎn)速率大致在 66～ 85%，多數(shù)在 85%以下。對(duì)于襯板類(lèi)型，用平滑襯板的生產(chǎn)率比不平滑的小。使用過(guò)厚的襯板，將減 少磨機(jī)的有效容積，生產(chǎn)率也降低；襯板磨損后，磨機(jī)的直徑將增大，這是裝球率顯得偏低，使生產(chǎn)率減少，此時(shí)可多加一些球，使磨機(jī)獲得大的生產(chǎn)率。 （ 3） 在操作因素中，給礦速度是其中之一。給礦速度小時(shí)，磨礦機(jī)內(nèi)礦量少，不但 磨機(jī) 生產(chǎn)率低，而且容易形成 鋼球 空打的結(jié)果，使 鋼球和襯板的 磨損 及礦物的 過(guò)粉碎嚴(yán)重；如果給礦速度超過(guò)了定額時(shí)，磨機(jī)將發(fā)生過(guò)負(fù)荷，出現(xiàn)排出鋼球，吐出大塊礦石及涌出礦漿等現(xiàn)象，甚至被堵塞。 另外一個(gè)因素就是礦漿濃度。一方面礦漿濃度大即液固比小，容積礦漿內(nèi)所含固相量也多，被鋼球打著的物料也較多；但礦漿愈濃，礦 漿比重也隨之增大，鋼球受到的浮力較大，有效比重就較小，相應(yīng)之下就減小了球的磨礦作用。另外礦漿濃度過(guò)大，它的粘性也大，流動(dòng)性愈小，通過(guò)磨機(jī)較慢，因此流出的單位容積礦漿中的固含量雖多，但總的礦漿流出量將減少。另一方面礦漿濃度小即液固比較大，球的有效比重及活動(dòng)性增強(qiáng)，磨礦作用也增強(qiáng)。但若礦漿過(guò)稀，由于礦漿在球磨機(jī)內(nèi)流動(dòng)性太大，也會(huì)將礦粒帶出；同時(shí)，由于球的周?chē)鷮⒏讲簧系V粒，相應(yīng)的降低了磨礦效果。因此，磨礦濃度過(guò)大或過(guò)小均不利。 磨礦介質(zhì)工作制度在操作因素中是占最大的影響，也是最不容易調(diào)整的。 磨礦介質(zhì)工作制度是指在 工業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)礦石性質(zhì)、給料及磨礦產(chǎn)物粒度特征以及其他工作條件而選定的磨機(jī)中的介質(zhì)形狀、材質(zhì)、尺寸、配比、充填率以及合理補(bǔ)給。在磨礦過(guò)程中，物料粒度的減小主要是通過(guò)介質(zhì)對(duì)物料的直接作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，磨礦介質(zhì)制度直接決定著磨礦效率的高低。由于實(shí)際生產(chǎn)中礦石性質(zhì)多變、礦漿性質(zhì)及成份的復(fù)雜多樣化、加工介質(zhì)材質(zhì)的多樣化，使得最優(yōu)化磨礦介質(zhì)制度不能簡(jiǎn)單確定。 上述因素中，第一類(lèi)影響因素是磨礦過(guò)程中干擾的主要來(lái)源，但一般視為不可改變的。第二類(lèi)影響因素在當(dāng)磨礦機(jī)被確定后，理想情況下一般就不改變了，但可作局昆明理工大學(xué)博士論文 兩段磨礦精確化裝補(bǔ)球方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 15 部調(diào)整，如調(diào)整襯板類(lèi) 型等。第三類(lèi)影響因素則是球磨機(jī)的工作條件，如果設(shè)備維修以及添加鋼球的材質(zhì)都是正常的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)加球制度 (介質(zhì)配比和數(shù)量 )、磨機(jī)給料量和磨礦濃度等條件，使磨礦效果達(dá)到最佳。 而我們開(kāi)發(fā)的兩段磨中的精確化裝補(bǔ)球方法就是在不增加設(shè)備投資的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)磨機(jī)中的介質(zhì)制度進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到增產(chǎn)增效的目的。 本章 小結(jié) ，磨礦的首要任務(wù)是將礦物充分解離，礦物的解離行為總是伴隨破碎行為發(fā)生的，應(yīng)根據(jù)礦石的力學(xué)性質(zhì)調(diào)整磨礦介質(zhì)的力學(xué)狀態(tài)。 ， 主要體現(xiàn)在磨礦設(shè)備的改進(jìn)、自磨取代常規(guī)磨礦、合理的磨礦分級(jí)流程、新型襯板的研制、磨礦介質(zhì)制度 的研究 、助磨劑及磨礦自動(dòng)控制等方面。 ，在物料性質(zhì)及磨機(jī)結(jié)構(gòu)都不變的情況下，調(diào)節(jié)操作因素的磨礦介質(zhì)裝補(bǔ)球制度是其中最有效的方法。 昆明理工大學(xué)博士論文 兩段磨礦精確化裝補(bǔ)球方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 16 第二章 論文研究的背景、目的意義 、 內(nèi)容 及技術(shù)路線(xiàn) 論文研究的背景 球磨機(jī)的球徑精確技術(shù)是一個(gè)世界性的技術(shù)難題，從 1893 年球磨機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)始就研究工作不斷，終因影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜及研究工作量太大，致使成果不夠顯著，難于取 得突破性的進(jìn)展。 昆明理工大學(xué)磨礦課題組在二十世紀(jì)七 十年代 就開(kāi)始了球徑技術(shù)的研究， 九十年代起先從一段磨礦開(kāi)始研究，先后在攀礦密地選礦廠，元江金礦磨礦車(chē)間，金平鎳礦選廠等廠礦進(jìn)行球徑精確技術(shù)的局部應(yīng)用研究，積累了較多的球徑精確技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。2021 年 5 月正式系統(tǒng)地在玉溪礦業(yè)公司大紅山銅礦新建的Ⅲ系列上進(jìn)行球徑精確技術(shù)的應(yīng)用研究，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)試驗(yàn)，成功地開(kāi)發(fā)及總結(jié)出一套一段磨礦中精確化裝補(bǔ)球的新方法，并取得國(guó)家專(zhuān)利。 一段磨中的 精確化裝補(bǔ)球 方法 在Ⅲ系列上的成功應(yīng)用取得了極大的效果，兩臺(tái) 米的溢流型球磨 機(jī)，試驗(yàn)應(yīng)用前的生產(chǎn)能力僅 噸 /臺(tái)時(shí)，應(yīng)用后提高到 噸 /臺(tái)時(shí)，到 2021 年 3 月時(shí)，使Ⅲ系列的生產(chǎn)能力由 2555 噸 /日提高到 4100 噸 /日，提高 60%，比 3000 噸 /日的設(shè)計(jì)能力也提高 36%。同時(shí)，細(xì)度達(dá)標(biāo)，選礦指標(biāo)也提高，電耗及球耗大幅度下降。一個(gè)規(guī)模 3000噸 /日的選礦系列每年增收節(jié)支的經(jīng)濟(jì)效益超過(guò) 1 億元。從 2021 年 5 月至 2021 年 3月完成了球徑精確技術(shù)在一段磨礦中的應(yīng)用研究，即開(kāi)發(fā)出一段磨礦中的精確化裝補(bǔ)球新方法。 選礦專(zhuān)業(yè)是加工類(lèi)的專(zhuān)業(yè)，整個(gè)工藝過(guò)程中每一個(gè)作業(yè)過(guò)程的可行 性及工作效果均只有通過(guò)試驗(yàn)才能確定及作出回答。同時(shí)，選礦又是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，應(yīng)用的條件變了，應(yīng)用的方式也必須改變。選礦專(zhuān)業(yè)的業(yè)內(nèi)技術(shù)人員共同遵守的原則是：一種方法在某個(gè)特定條件下成功了，能否推而廣之，只有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)才能確定及回答。針對(duì)精確化裝補(bǔ)球方法而言，在一段磨礦中應(yīng)用成功了，但磨礦流程改了，被磨的礦石品種及硬度變了，磨機(jī)的規(guī)格變了，磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率變了，新的裝補(bǔ)球方法能否應(yīng)用？這是一個(gè)有待試驗(yàn)研究才能確定及回復(fù)的問(wèn)題。因此，球徑精確技術(shù)要能得到普遍應(yīng)用，尚須將研究工作深化及拓展，使球徑精確技術(shù)深入到各種不同的磨 礦場(chǎng)合進(jìn)行檢驗(yàn)及修正，總結(jié)出不同場(chǎng)合下的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，最終才能實(shí)現(xiàn)大面積的推廣應(yīng)用。 精確化裝補(bǔ)球方法在Ⅲ系列一段磨礦上的開(kāi)發(fā)及成功應(yīng)用，使廠礦急于想在Ⅰ、Ⅱ系列的兩段磨礦流程上推廣，機(jī)械搬用Ⅲ系列一段磨礦的成功經(jīng)驗(yàn)。Ⅱ、Ⅲ系列同昆明理工大學(xué)博士論文 兩段磨礦精確化裝補(bǔ)球方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究 17 為一個(gè)碎礦系統(tǒng)，碎礦粒度均為 15～ 0mm， 而且要求的最終磨礦粒度也相同均要求 200目達(dá) 70%。