新型磨礦介質在立式螺旋攪拌磨機的應用實踐與改進

楊有洪，徐勝旗，申 滔

（江西銅業集團銀山礦業有限責任公司，江西 德興 334201）

工業礦物加工的磨礦主要采用球磨機，但隨著礦物資源貧、細、雜，傳統球磨機很難達到目標解離要求。人們急需尋找和發明更高效、更節能的粉磨設備。目前細磨設備主要有立式螺旋攪拌磨礦機、棒攪拌介質磨機（SMD）、艾薩磨機。

日本于1948年成功研制DuPont砂磨機，在此技術基礎上，日本的河端重勝博士在1952年成功發明立式螺旋攪拌磨礦機或稱塔磨機。1960年左右各種攪拌磨機相繼問世，80年代開始逐步引起國際礦業界和冶金行業的重視。目前主要生產廠家是芬蘭的美卓公司和德國的愛立許公司，美卓公司的產品以Ⅴertimil命名[1-3]。

同時美卓(Metso)公司也生產棒攪拌介質磨機（SMD），SMD是一種流化床式攪拌磨機，即不論磨礦介質比重如何，足夠的攪拌速度可將磨球充分分布于礦漿中，從而使顆粒與介質產生強力接觸。利用攪拌臂的旋轉動能，將高能運動力傳遞至磨機中的介質與礦漿混合物，以產生顆粒間的剪切力和壓力，從而實現細磨所需的磨礦機理，目前最大SMD的裝機功率達1100kW[4-6]。

I994年底在Mount Isa鉛鋅礦山成功安裝了第1臺M3000(1.1MW)艾薩磨機，并很快又安裝了另外1臺，該型磨機于1995年成功安裝McArthur River鉛鋅礦。自1999年文薩磨機商業化起至2010年底，全球安裝運行81臺臺艾薩磨機，總安裝功率達130 MW[7]。

2011年12月銀山選廠引入國內第一臺Metso公司生產的立式螺旋攪拌磨礦機VTM-800。立磨機作為一種高效、節能的細磨設備，能實現細粒嵌布礦物的有效解離，可以降低磨礦能耗40%以上，排礦粒度P80可以達到15um～74um。傳統臥式球磨機相比有顯著的優點：①高效、節能；②噪聲污染小低于85dB；③工程基建費用低、裝備總占地面積小、安裝施工簡單；④磨礦產品粒級分布窄[8-10]。

1 銀山礦業近年來立式螺旋攪拌磨礦機使用和改進情況

1.1 銀山礦再磨工藝流程

圖1 銀山礦再磨系統工藝流程示意

銀山礦采用再磨磨機與水力旋流器組成粗精礦再磨-分級工藝系統，如圖1所示。旋流器沉砂和分級箱沉砂給入立磨機中，立磨機溢流產品經過分級箱后部分溢流進入緩沖池中，經泵給入旋流器后分級產生最終磨礦產品。

1.2 鋼球、頑石、瓷球作為磨礦介質在立式螺旋攪拌磨礦機的使用

自2011年12月銀山選礦廠立式螺旋攪拌磨礦機投入使用以來，為了降低立式螺旋攪拌磨礦機運行成本，不斷探索使用新型磨礦介質在立式螺旋攪拌磨礦機中的使用。先后頑石替代鋼球、瓷球替代鋼球作為磨礦介質成功應用。

表1 鋼球、頑石、瓷球工業試驗情況對比表

銅精礦品位 17.82 18.52 18.51銅硫分離作業回收率 91.0 92.5 92.6再磨細度+200目 3.25 3.19 1.99-200目+320目 15.83 16.28 15.11-320目 80.92 80.53 82.9磨礦介質單耗（kg/t） 0.2 1.85 0.023電耗 /（kw★h★t-1） 1.24 0.97 0.82

從上表1可知，銀山選礦廠先后頑石替代鋼球、瓷球替代鋼球作為磨礦介質，磨礦細度上都能達到工藝要求。在銅硫分離作業回收率上，頑石替代鋼球后銅回收率提升了1.5%，瓷球替代鋼球銅回收率提升了1.6%。同時磨礦介質單耗、電耗上有較大幅度下降。

表2 不同種類再磨磨機和不同介質銅、金、銀回收率對比表

1.3 使用立式螺旋攪拌磨礦機和不同介質銅金銀回收率的提高

關于銅回收率方面，采用鋼球為磨礦介質時，立式螺旋攪拌磨礦機較普通球磨機對比，選廠銅硫分離作業回收率提高了1.3%左右，證明立式螺旋攪拌磨礦機較傳統球磨機能實現在礦物更好的單體解離，有利于提升回收率。立式螺旋攪拌磨礦機使用頑石替代鋼球后，銅硫分離作業回收率較使用鋼球期間提高了1%左右，使用瓷球替代鋼球后，銅硫分離作業回收率較使用鋼球期間提高了1.3%左右。瓷球替代鋼球作為磨礦介質解決了頑石磨礦細度不穩定問題，實現銅回收率的提升。

關于金銀回收率方面，采用鋼球為磨礦介質時，立式螺旋攪拌磨礦機較普通球磨機對比，選礦廠銅硫分離作業金、銀回收率分別提高了8%和1%左右。立式螺旋攪拌磨礦機使用頑石替代鋼球后，金、銀回收率較使用鋼球期間略微下降，主要還是原因入選品位下降導致的；使用瓷球替代鋼球后，當入選品位接近時，金、銀回收率較使用鋼球期間提高了1.1%、5.3%左右。

1.4 立式螺旋攪拌磨礦機在不同介質條件下襯板使用情況

表3 鋼球、頑石、瓷球立式螺旋攪拌磨礦機使用周期對比表

從上表3可知，從立式螺旋攪拌磨礦機上襯板使用周期上，頑石替代鋼球后襯板使用周期延長了15天，瓷球替代鋼球襯板使用周期延長了60天。瓷球作為磨礦介質時，能大幅度的提升立式螺旋攪拌磨礦機襯板使用周期。

1.5 頑石、瓷球作為磨礦介質應用過程存在的問題與改進措施

在應用過程中，由于礦石硬度增加或處理量增加，立式螺旋攪拌磨礦機磨礦細度下降幅度較大，使用頑石和瓷球改進措施分別如下：

使用頑石時，填充率如接近60%，此刻如繼續增加頑石在磨機中的填充率，不僅不會提升磨礦細度，同時會增加頑石大量從溢流口跑出的風險。改進方法是通過添加少量鋼球或者瓷球進行混合介質填充來快速穩定提升磨礦細度。

使用瓷球時，磨礦細度下降幅度較大，會不斷導致旋流器沉砂濃度上升，當沉砂濃度達到80%以上時，由于瓷球密度3.7g/cm3較輕，磨礦濃度增加后礦漿對瓷球浮力增加，瓷球會大量從溢流口跑出，不僅會堵住旋流器沉砂嘴，而且會從溢流口進入下一道流程中。改進方法是班中密切檢測磨礦濃度，觀察立式螺旋攪拌磨礦機電流變化，嚴格控制磨礦濃度。必要時需降低處理量，提升磨礦細度。

2 結論

（1）礦物嵌布粒度微細導致礦石的細磨和再磨已成為生產工藝發展的普遍要求，傳統球磨機已不能滿足上述要求，立式螺旋攪拌磨機應運而生，并得到了廣泛的研究和應用。

（2）對頑石、瓷球替代鋼球進行了磨礦介質生產應用，銀山礦實踐經驗表明會給企業帶來巨大效益，其體現在磨機電耗和介質成本下降，銅、金、銀回收率提升。同時使用頑石、瓷球替代鋼球在工業應用過程中會帶來更多潛在的不穩定因素，這需要工藝人員更加精細化管控，才能實現經濟效益最大化。

（3）瓷球作為頑石的進一步優化，解決了使用頑石磨礦時細度的不穩定性，添加量大等問題，同時進一步實現各項成本指標下降、選礦指標的穩步提升。

（4）頑石、瓷球替代鋼球，實踐證明能延長立式螺旋攪拌磨礦機螺旋襯板使用周期，瓷球較鋼球延長了襯板使用周期60天，提升了設備利用率。