【文章內(nèi)容簡介】 ～ 3%；同時還提高了磨礦機的處理能力。 1977年在十二屆國際選礦會議上公布了克里帕爾使用助磨劑XF4272的研究結果 [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、智利和加拿大一些銅礦和鐵礦完成工業(yè)試驗。試驗結果證明是一種效果好、適應性強，對浮選、脫水、直至精礦燒結、團礦均無不利影響的助磨劑。 1984年，伊爾一歇爾撰寫的有機藥劑助磨劑的作用機理一文中，詳細地探討了十二烷基氯化錢對石英磨細時的作用機理 [63]。研 究結果表明，在堿性礦漿中，即 pH =，石英磨碎容易，磨礦速度增大，礦漿流動性獲得較大改善，但易絮凝。 國外一些人的研究指出，在磨礦過程中添加抗腐蝕劑（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。 我國對助磨劑的應用研究始于六十年代。楊家仗子鋁礦選廠于 1967年開始，將水玻璃加到分級機返砂中，提高了磨礦分級效率，改善了浮選指標。此外還有廣東凡口鉛鋅礦選廠，荊襄礦務局 王集磷礦選廠等均進行工業(yè)半工業(yè)性試驗，取得良好的指標 [67～ 70]。 磨礦自動控制的研究 [71～ 77] 球磨機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，通過對磨礦回路的優(yōu)化設計并使其在最佳工藝條件下運行就可獲得很大的經(jīng)濟昆明理工大學博士論文 兩段磨礦精確化裝補球方法的開發(fā)及應用研究 12 效益，這就要求有精確的模擬控制技術。磨礦過程的自動控制不僅是節(jié)省勞動力的問題，更重要的是穩(wěn)定操作，把條件控制在最佳水平，以達到提高產(chǎn)量，降低消耗的目的。磨礦過程自動控制自 20世紀 50年代美國、原蘇聯(lián)和日本等國率先實現(xiàn)了磨礦分級機組給礦、分級 溢流濃度的單參數(shù)回路模擬儀表的定值控制以來，進入 70年代，隨著礦漿粒度在線分析儀的研制成功，開始引入電子計算機，實現(xiàn)了對磨礦分級機組的綜合控制。 80年代己開發(fā)出較實用的靜態(tài)過程控制模型，實現(xiàn)了調(diào)優(yōu)控制。 80年代末，開始研究磨礦過程控制專家系統(tǒng)，并采用電子計算機組成兩級集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了磨礦生產(chǎn)過程的綜合控制和管理。 NEI國際燃料工程公司的聲頻磨機控制器是一種根據(jù)磨機運轉(zhuǎn)時的噪音來控制磨機給礦率的裝置 [78]。對于同一種礦物，都有與其理想載荷相對應而互不相同的噪音水平。給礦率太低會使磨損過度，產(chǎn)量 降低，并且噪音增大；給礦率太高又會降低磨礦效率，減少噪音。由于聲頻磨機是通過自動調(diào)節(jié)給礦量來保持噪音水平，從而也就使磨機載荷水平處于最佳狀態(tài)。 [79]，該模型 在磨機速度變化較寬、有負荷充填、磨機襯板以稀礦漿鋪層情況下，用 公開的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)進行了廣泛試驗，證明該模型可用于設計、操作和控制滾磨機，包括棒磨機和自磨機。 [80]， 該新技術對磨機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的單片機自適應系統(tǒng) [81]，通過電流來監(jiān)測填充率，并通過粗礦塊量來調(diào)整填充率 。通過控制電壓來穩(wěn)定電機輸出轉(zhuǎn)速，從而使磨機能動態(tài)地維持在最佳粉磨條件下，以提高磨機的處理能力。在山東焦家金礦磨礦分級回路通過采用 S9000集散控制系統(tǒng)，對球磨機的給礦、磨礦濃度和溢流濃度進行控制，實現(xiàn)了磨礦分級作業(yè)的優(yōu)化控制，磨機平均臺時處理能力提高了 %，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 :第一類物料性質(zhì)方面包括礦石的可磨度、給料粒度、產(chǎn)品細度等；第二類磨機結構方面包括磨機的 類型 、尺寸、襯板形狀、轉(zhuǎn)速及裝球率等；第三類磨機操作方面包括介質(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)與礦石的機械強度、昆明理工大學博士論文 兩段磨礦精確化裝補球方法的開發(fā)及應用研究 13 嵌布特性和磨礦比等有關。礦石愈硬，可磨性愈小，磨細它所消耗的能量較多，磨機的生產(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，因而會有選擇磨細的現(xiàn)象。礦石愈細愈難磨，隨磨礦比增大可磨性 系數(shù)也會發(fā)生變化；對于給礦粒度，給礦愈粗，由于將它磨到規(guī)定細度需要的磨礦時間較長，功耗較多，磨機生產(chǎn)率也較小。給礦粒度的改變對磨礦機生產(chǎn)率的影響與礦石性質(zhì)和產(chǎn)品細度有關。磨機生產(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)品的變細而減少，粗磨時增加的幅度較細磨時要大些，非均質(zhì)礦石較均質(zhì)礦石更為明顯。一般情況下，當要求提高磨機生產(chǎn)能力時， 在一定范圍內(nèi)， 降低給礦粒度有重大作用。當然，磨機的給礦粒度小一些一般來說總是有益的，但最適宜的給礦粒度，要根據(jù)技術經(jīng)濟計算的結果來決定。因為磨機給礦粒度細，碎礦車間消 耗的費用就高。而磨機給礦粒度粗，碎礦車間消耗的費用雖低，但磨礦車間所消耗的費用較高。綜合考慮碎礦及磨礦的總費用最低才是最有利的磨礦給礦粒度。對于產(chǎn)品細度，不同性質(zhì)的礦石的影響不同，對均質(zhì)礦石，磨粗粒原礦至規(guī)定細度時，隨著磨礦時間的增長，被磨物料的平均粒度皆愈來愈小，磨礦機的生產(chǎn)能力因而愈到后期愈高。而對非均質(zhì)礦石，由于磨礦的選擇作用，易磨部分已被磨細，剩余的都是難磨部分，因而磨礦機的生產(chǎn)能力愈到后期愈低。磨礦產(chǎn)品粒度過粗，有用礦物和脈石沒有獲得充分解離，太細了又引起較嚴重的過粉碎，能量消耗和介質(zhì)消耗量增加， 生產(chǎn)率降低?？傊V石愈硬，給礦愈粗，產(chǎn)品愈細，磨機的生產(chǎn)率愈小。 （ 2）在磨機類型上，棒磨機生產(chǎn)率比格子型球磨機的小 15%，比溢流型球磨機小5%。 中心排料棒磨機的磨碎產(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所在的平面。而周邊排礦棒磨機是通過周邊孔排出的。研究顯示，周邊排料棒磨機與中心排料棒磨機相比，當磨機規(guī)格及給排礦粒度均相同時，不僅生產(chǎn)能力高 20%～ 30%，而且產(chǎn)品中小于 19181。m的過粉碎級別也少 3個百分點左右，而回收率及精礦品位均高 2～ 3個百分點，同時，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取代中心排料棒磨機。格子型球磨機雖然排礦快，能有效減少礦石過粉碎，但是由于絕大多數(shù)格子型磨礦機的格子孔達 20～ 30mm，因而不利于選擇小鋼球，此時鋼球尺寸選擇過大，也會造成磨不細和過粉碎現(xiàn)象嚴重，況且大多數(shù)選廠細磨中主要問題不是過粉碎而是磨不細， 所以將 格子型球 磨機改為溢流型球磨機，以增加產(chǎn)品細度，減少磨不細現(xiàn)象。但是也應注意到，細磨溢流型球磨機的鋼球充填率通常不超過 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博士論文 兩段磨礦精確化裝補球方法的開發(fā)及應用研究 14 積就受到很大的限制；另外溢流型球磨機的 排礦靠兩端面礦漿面的高度實現(xiàn)，物料的這種運動方式使得一個參數(shù)的改變牽動若干個因素的變化，不利于磨礦條件的調(diào)整。但是綜合因素考慮，溢流型球磨機還是優(yōu)于格子型球磨機。一般來說，兩段磨礦時通常一段用格子型，二段用溢流型。 磨機的轉(zhuǎn)速是與磨機的充填率聯(lián)系在一起的。一般來說，磨機的轉(zhuǎn)速率愈高，磨機的生產(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，磨機的振動較厲害，導致設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。對于襯板類型，用平滑襯板的生產(chǎn)率比不平滑的小。使用過厚的襯板，將減 少磨機的有效容積，生產(chǎn)率也降低；襯板磨損后，磨機的直徑將增大，這是裝球率顯得偏低，使生產(chǎn)率減少，此時可多加一些球，使磨機獲得大的生產(chǎn)率。 （ 3） 在操作因素中，給礦速度是其中之一。給礦速度小時，磨礦機內(nèi)礦量少，不但 磨機 生產(chǎn)率低，而且容易形成 鋼球 空打的結果，使 鋼球和襯板的 磨損 及礦物的 過粉碎嚴重；如果給礦速度超過了定額時，磨機將發(fā)生過負荷，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，相應之下就減小了球的磨礦作用。另外礦漿濃度過大，它的粘性也大，流動性愈小，通過磨機較慢，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性增強，磨礦作用也增強。但若礦漿過稀，由于礦漿在球磨機內(nèi)流動性太大，也會將礦粒帶出；同時，由于球的周圍將附不上礦粒，相應的降低了磨礦效果。因此，磨礦濃度過大或過小均不利。 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中的介質(zhì)形狀、材質(zhì)、尺寸、配比、充填率以及合理補給。在磨礦過程中，物料粒度的減小主要是通過介質(zhì)對物料的直接作用來實現(xiàn)的，磨礦介質(zhì)制度直接決定著磨礦效率的高低。由于實際生產(chǎn)中礦石性質(zhì)多變、礦漿性質(zhì)及成份的復雜多樣化、加工介質(zhì)材質(zhì)的多樣化，使得最優(yōu)化磨礦介質(zhì)制度不能簡單確定。 上述因素中，第一類影響因素是磨礦過程中干擾的主要來源，但一般視為不可改變的。第二類影響因素在當磨礦機被確定后，理想情況下一般就不改變了，但可作局昆明理工大學博士論文 兩段磨礦精確化裝補球方法的開發(fā)及應用研究 15 部調(diào)整，如調(diào)整襯板類 型等。第三類影響因素則是球磨機的工作條件，如果設備維修以及添加鋼球的材質(zhì)都是正常的，可以通過調(diào)節(jié)加球制度 (介質(zhì)配比和數(shù)量 )、磨機給料量和磨礦濃度等條件，使磨礦效果達到最佳。 而我們開發(fā)的兩段磨中的精確化裝補球方法就是在不增加設備投資的基礎上，主要針對磨機中的介質(zhì)制度進行優(yōu)化，從而達到增產(chǎn)增效的目的。 本章 小結 ，磨礦的首要任務是將礦物充分解離，礦物的解離行為總是伴隨破碎行為發(fā)生的，應根據(jù)礦石的力學性質(zhì)調(diào)整磨礦介質(zhì)的力學狀態(tài)。 ， 主要體現(xiàn)在磨礦設備的改進、自磨取代常規(guī)磨礦、合理的磨礦分級流程、新型襯板的研制、磨礦介質(zhì)制度 的研究 、助磨劑及磨礦自動控制等方面。 ，在物料性質(zhì)及磨機結構都不變的情況下，調(diào)節(jié)操作因素的磨礦介質(zhì)裝補球制度是其中最有效的方法。 昆明理工大學博士論文 兩段磨礦精確化裝補球方法的開發(fā)及應用研究 16 第二章 論文研究的背景、目的意義 、 內(nèi)容 及技術路線 論文研究的背景 球磨機的球徑精確技術是一個世界性的技術難題，從 1893 年球磨機用于工業(yè)生產(chǎn)開始就研究工作不斷，終因影響因素錯綜復雜及研究工作量太大，致使成果不夠顯著，難于取 得突破性的進展。 昆明理工大學磨礦課題組在二十世紀七 十年代 就開始了球徑技術的研究， 九十年代起先從一段磨礦開始研究，先后在攀礦密地選礦廠，元江金礦磨礦車間，金平鎳礦選廠等廠礦進行球徑精確技術的局部應用研究，積累了較多的球徑精確技術經(jīng)驗。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系列上進行球徑精確技術的應用研究，經(jīng)過實驗室及工業(yè)試驗，成功地開發(fā)及總結出一套一段磨礦中精確化裝補球的新方法，并取得國家專利。 一段磨中的 精確化裝補球 方法 在Ⅲ系列上的成功應用取得了極大的效果，兩臺 米的溢流型球磨 機，試驗應用前的生產(chǎn)能力僅 噸 /臺時，應用后提高到 噸 /臺時，到 2021 年 3 月時，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 /日的設計能力也提高 36%。同時，細度達標，選礦指標也提高，電耗及球耗大幅度下降。一個規(guī)模 3000噸 /日的選礦系列每年增收節(jié)支的經(jīng)濟效益超過 1 億元。從 2021 年 5 月至 2021 年 3月完成了球徑精確技術在一段磨礦中的應用研究，即開發(fā)出一段磨礦中的精確化裝補球新方法。 選礦專業(yè)是加工類的專業(yè)，整個工藝過程中每一個作業(yè)過程的可行 性及工作效果均只有通過試驗才能確定及作出回答。同時，選礦又是一門應用科學，應用的條件變了，應用的方式也必須改變。選礦專業(yè)的業(yè)內(nèi)技術人員共同遵守的原則是：一種方法在某個特定條件下成功了，能否推而廣之，只有經(jīng)過試驗才能確定及回答。針對精確化裝補球方法而言，在一段磨礦中應用成功了，但磨礦流程改了，被磨的礦石品種及硬度變了，磨機的規(guī)格變了，磨機的轉(zhuǎn)速率變了，新的裝補球方法能否應用？這是一個有待試驗研究才能確定及回復的問題。因此，球徑精確技術要能得到普遍應用，尚須將研究工作深化及拓展，使球徑精確技術深入到各種不同的磨 礦場合進行檢驗及修正，總結出不同場合下的應用經(jīng)驗，最終才能實現(xiàn)大面積的推廣應用。 精確化裝補球方法在Ⅲ系列一段磨礦上的開發(fā)及成功應用，使廠礦急于想在Ⅰ、Ⅱ系列的兩段磨礦流程上推廣，機械搬用Ⅲ系列一段磨礦的成功經(jīng)驗。Ⅱ、Ⅲ系列同昆明理工大學博士論文 兩段磨礦精確化裝補球方法的開發(fā)及應用研究 17 為一個碎礦系統(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 70%。