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上海儒特機(jī)電設(shè)備有限公司 2023-08-07 點(diǎn)擊674次
闡述了攪拌細(xì)磨技術(shù)在礦物加工行業(yè)細(xì)磨、超細(xì)磨作業(yè)流程中的重要作用，詳細(xì)分析了螺旋式、盤式、棒式三種攪拌細(xì)磨裝置的重要優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用范圍。重點(diǎn)對(duì)細(xì)磨效果關(guān)鍵因子的理論分析和基于CFD、DEM、PEPT 的模擬仿真過程及結(jié)果進(jìn)行了探討，詳述了攪拌細(xì)磨技術(shù)的研究進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了以三種攪拌裝置為代表的攪拌細(xì)磨裝備的典型結(jié)構(gòu)及研發(fā)、應(yīng)用進(jìn)展，以期能對(duì)攪拌細(xì)磨技術(shù)和裝備的研究、推廣提供幫助，為實(shí)現(xiàn)礦物加工行業(yè)的節(jié)能高效細(xì)磨、超細(xì)磨提供有益借鑒。
近年來，隨著難處理、低品位、泥沙含量高、嵌布粒度細(xì)的礦產(chǎn)資源進(jìn)入選別領(lǐng)域，對(duì)礦物細(xì)磨、超細(xì)磨的要求越來越高，人們更加注重細(xì)嵌布粒度、強(qiáng)共生性礦物的高效解離。***早，國(guó)內(nèi)外礦山主要利用臥式球磨機(jī)作為細(xì)磨裝備，但因其筒體旋轉(zhuǎn)，能量耗散
大，作用效率低，作為細(xì)磨裝備的弊病較為明顯。在此背景下，攪拌細(xì)磨技術(shù)和裝備應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸進(jìn)入人們視野。
與普通臥式球磨機(jī)不同的是，濕式攪拌細(xì)磨裝備的筒體是靜止的，通過攪拌裝置的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)筒體內(nèi)研磨介質(zhì)和礦物相互作用，從而達(dá)到細(xì)磨目的，近些年被廣泛應(yīng)用于細(xì)磨、再磨和超細(xì)磨領(lǐng)域。研究及應(yīng)用實(shí)踐表明，在礦物粒度小于100 μm 時(shí)，攪拌細(xì)磨裝
備的細(xì)磨效率遠(yuǎn)高于普通臥式球磨機(jī)，主要因?yàn)槠湓试S研磨介質(zhì)更小，筒體靜止，攪拌裝置線速度可以更高，使得能量盡可能耗散在細(xì)磨礦物中，使產(chǎn)品達(dá)到更細(xì)粒度; 同時(shí)，其細(xì)磨物料的主要方式為研磨，單位容積能量密度高，在相同處理量下其規(guī)格較小且更具優(yōu)勢(shì)，如圖1 所示
攪拌細(xì)磨技術(shù)與裝備依據(jù)攪拌裝置類型、布置方式的不同而有多種類型，但在研究及應(yīng)用實(shí)踐中，主要有螺旋式、棒式、盤式這3 種類型研究及應(yīng)用***為廣泛，本文著重介紹上述三種類型攪拌細(xì)磨技術(shù)與裝備的主要技術(shù)研究和應(yīng)用進(jìn)展。
應(yīng)用研究進(jìn)展
在濕式攪拌細(xì)磨、超細(xì)磨技術(shù)的支持下，螺旋式、棒式、盤式這3 種類型的攪拌細(xì)磨裝備逐漸取得礦山行業(yè)的認(rèn)可，在國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)大型礦山領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。其中，螺旋式攪拌磨機(jī)主要以立式螺旋式攪拌磨機(jī)( 塔磨機(jī)或立磨機(jī)) 為代表，主要用于有色、黑色金屬礦物的再磨作業(yè)流程。盤式攪拌磨機(jī)分為立式和臥式攪拌磨機(jī)2 種，臥式攪拌磨機(jī)主要用于有色金屬礦物的超細(xì)磨領(lǐng)域; 立式攪拌磨機(jī)主要用于非金屬礦物、化工行業(yè)等領(lǐng)域的超細(xì)磨流程。棒式攪拌磨機(jī)主要為立式棒式攪拌磨機(jī)，可用于有色金屬、非金屬礦物的超細(xì)磨、再磨擦洗流程中。
2． 1 螺旋攪拌磨機(jī)
立式螺旋攪拌磨機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如圖7 所示，其由立式筒體組件、電機(jī)、減速機(jī)、螺旋式攪拌裝置等組成。
立式螺旋攪拌磨機(jī)主要靠研磨介質(zhì)重力和螺旋攪拌帶來的摩擦力來實(shí)現(xiàn)細(xì)磨或再磨，其通常采用高鉻球、陶瓷球等作為研磨介質(zhì)，介質(zhì)直徑為12 ～ 30mm，工作時(shí)攪拌裝置以2． 5 ～ 4． 0 m/s 左右。因其轉(zhuǎn)速較低、研磨介質(zhì)直徑較大，故其一般適用于給礦粒度F80 = 74 μm 左右的有色金屬礦物細(xì)磨或再磨，產(chǎn)品粒度不低于P80 = 20 μm。
國(guó)外研究立式螺旋攪拌裝備的典型代表公司有芬蘭METSO 公司和日本EIＲIＲCH 公司，其中METSO公司研制VTM 立磨機(jī)，其***裝機(jī)功率已達(dá)4 500 HP( 約3 350 kW) ，是目前已見報(bào)道應(yīng)用的裝機(jī)功率***的立式螺旋攪拌磨機(jī)，其用于哈薩克斯坦某銅礦的再磨流程，如圖8 所示。
國(guó)內(nèi)從事立式螺旋攪拌磨機(jī)研究的公司較多，其中較早的有北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司和長(zhǎng)沙礦冶研究院有限公司等，其中北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司研制的KLM － 630 立磨機(jī)在國(guó)內(nèi)取得應(yīng)用時(shí)是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的裝機(jī)功率***的立磨機(jī)，現(xiàn)KLM 立磨機(jī)的***裝機(jī)功率已達(dá)1250 kW 以上，其可實(shí)現(xiàn)全帶載荷啟動(dòng)和無人值守，節(jié)能高效，如圖9 為其在新疆某鐵礦的應(yīng)用。
盤式攪拌磨機(jī)
盤式攪拌磨機(jī)主要由電機(jī)、軸承體、筒體組件和攪拌裝置等組成，兩者的主要區(qū)別在于筒體和攪拌裝置的安裝固定方式。
盤式攪拌磨機(jī)的攪拌外圓線速度達(dá)19 ～ 22 m/s左右，內(nèi)部的能量密度可高達(dá)350 kW/m3，研磨介質(zhì)主要為高密度的氧化鋯陶瓷球，介質(zhì)直徑一般較小在2 ～ 6 mm 左右，故其主要利用極高的研剝力和能量密度來實(shí)現(xiàn)超細(xì)磨。一般用于有色、非金屬礦物或化工、顏料行業(yè)的超細(xì)磨，適用于給礦粒度F80 = 38 μm左右，產(chǎn)品粒度一般小于P80 = 10 μm［30 － 32］。臥式攪拌磨機(jī)的典型代表為Isamill，由德國(guó)Netzsch 公司和澳大利亞的Mont Isa 鉛鋅礦共同開發(fā)，磨機(jī)由臥式筒體與水平盤式攪拌裝置組成。如圖10 所示是M10000 臥式攪拌磨機(jī)在南非某珀金礦的應(yīng)用。
立式盤磨機(jī)主要結(jié)構(gòu)與臥式攪拌磨機(jī)類似，國(guó)外主要以FLSmith 公司為代表，如圖11 為某立式盤磨機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)盤式攪拌磨機(jī)的研究機(jī)構(gòu)較多，如北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司等，但關(guān)于該類設(shè)備的研究基本主要集中在小規(guī)格上，一般裝機(jī)功率不超過300 kW，容積不超過5． 0 m3，在一些非金屬礦、顏料、化工行業(yè)取廣泛應(yīng)用。
棒式攪拌磨機(jī)
立式棒式攪拌磨機(jī)，一般由電機(jī)、減速機(jī)、棒式攪拌裝置、筒體組件等組成。立式棒式攪拌磨機(jī)可以使用氧化鋯、氧化鋁等陶瓷介質(zhì)或玻璃球、石子等作為研磨介質(zhì)，介質(zhì)直徑在2 ～ 20 mm 之間，攪拌裝置線速度一般為6 ～ 13 m/s。由于介質(zhì)種類多、轉(zhuǎn)速范圍大，故其既可以適用于某些有色礦物細(xì)磨作業(yè)也可適用于某些非金屬礦物再磨和擦洗作業(yè)，一般適用于給礦粒度F80 = 150 μm 左右，產(chǎn)品粒度在P80 = 20 μm 左右。
國(guó)外研究的典型代表為METSO 公司的攪拌介質(zhì)細(xì)碎機(jī)，應(yīng)用于金屬礦山的超細(xì)磨作業(yè)，如圖12 為其在南非某礦的應(yīng)用。圖12
國(guó)內(nèi)研究的典型代表為北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司，但其技術(shù)和裝備與國(guó)外產(chǎn)品有顯著不同，主要集中在攪拌裝置布置形式、槽體型式、作用機(jī)理和應(yīng)用場(chǎng)合等方面，目前已應(yīng)用的GJM 大型棒式攪拌磨機(jī)，主要針對(duì)再磨和擦洗流程，一般應(yīng)用氧化鋁陶瓷球作為研磨介質(zhì)，介質(zhì)直徑在8 ～ 16 mm 之間，如圖13 為GJM －30 － D 棒式攪拌磨機(jī)在再磨行業(yè)的應(yīng)用。
伴隨著濕式攪拌細(xì)磨技術(shù)、裝備的發(fā)展和在國(guó)內(nèi)外眾多礦山選廠應(yīng)用，一些技術(shù)問題也逐漸暴露出來，諸如: 選型方法不完善，單位容積裝機(jī)功率較大，浪費(fèi)明顯; 易損件磨損較快，運(yùn)行維護(hù)成本較高; 適用性較差，某種裝備只能應(yīng)用于某些特殊場(chǎng)合等等。這些問題均需在今后的研發(fā)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮，力爭(zhēng)避免。
隨著礦物加工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，濕式攪拌細(xì)磨技術(shù)和裝備會(huì)逐漸朝著產(chǎn)品粒度更細(xì)、匹配性更好、適用性更廣、更節(jié)能、更高效等方面發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)上述功能，行業(yè)內(nèi)需要著重關(guān)注節(jié)能高效超細(xì)磨機(jī)理、系統(tǒng)完善的選型方法、易損件自檢測(cè)技術(shù)、智能控制系統(tǒng)等方向的研究，爭(zhēng)取能在關(guān)鍵技術(shù)和方向上取得突破，盡快實(shí)現(xiàn)更節(jié)能高效、更細(xì)產(chǎn)品粒度的超細(xì)磨。