磨矿

将矿石研磨成粉末的作业

磨矿是在机械设备中，借助于介质(钢球、钢棒、砾石)和矿石本身的冲击和磨剥作用，使矿石的粒度进一步变小，直至研磨成粉末的作业。

介绍

在选矿工业中，磨矿是矿石经破碎后进行分选前的粒度准备作业。磨矿作业是在连续转动的磨机筒体内完成的;筒体中装有研磨介质(如钢球、棒、异形球棒、大块矿石或砾石等)，研磨介质在筒体旋转过程中被带动产生复杂的冲击、研磨和剪切作用，给入到筒体内的矿石在研磨介质作用下被磨碎。有时，筒体内不另装研磨介质，而是依靠被磨矿石中的大块矿石进行研磨，这称为自磨。几乎所有选矿厂都有磨矿作业。在选矿工业中磨矿作业不仅基建投资和生产费用占有很大比例，而且磨矿产品的质量(例如粒度分布、有用矿物单体解离度、湿式磨矿作业的矿浆浓度等)对选矿作业指标有很大影响。磨矿车间是选矿厂的主厂房，一个选矿厂的处理量、作业率及运转率都是按磨矿设备计算的。

方式

磨矿可按照磨机内物料的传输方式分类，也可按使用的研磨介质特点分类。按物料传输方式磨矿分为干磨、湿磨和润湿磨三大类：(1)干磨的给料中水分不大于5%，靠气力输送，磨矿产品的分级系统、供气系统均较复杂，工作环境易为粉尘污染，故应用较少;只有对产品有特殊要求(如某些非金属矿的磨碎)或下步工序为电选、风力选矿等，或在干旱缺水、严寒冰冻地区方考虑采用;(2)湿磨的给料中固体浓度为60%～85%，靠水力输送，磨矿过程易于调节和控制，不污染环境，是选矿厂应用最多的一种方式;(3)润湿磨是一种特殊磨矿方式，矿浆中固体浓度在85%～90%以上，这样高的固体浓度，粘度很大，物料靠离心力从磨机周边排出，这种磨矿方式只有制备冶炼用球团时采用。按研磨介质的特点磨矿分为有介质磨矿和无介质磨矿(即自磨矿);有介质磨矿又根据磨矿介质形状分为球磨、棒磨和砾磨等。

产品

磨矿产品按其粒度大小分为粗粒、中粒、细粒、微细粒、超细粒五级。这五级的粒度范围与加工过程及被磨物料的用途有关，没有严格的界限。在金属矿选矿工程中一般认为上述五个粒级的范围依次是：+0.5mm、-0.5+0.1mm、-0.1+0.076mm、-0.076+0.01mm和-0.01mm。按磨矿产品粒度范围，磨矿过程分为粗磨矿、中粒磨矿、细粒磨矿、微细粒磨矿和超细磨矿。磨矿产品粒度愈细，磨矿过程愈复杂，磨机产量愈低，电耗和钢耗愈高，因此磨矿成本也愈高。对于非金属矿的深加工或其他材料粉体的制备认为-5μm为超细颗粒。超细颗粒的制备要采用特殊的磨碎技术。

类型

磨机的分类方法很多，常用者有以下四种：(1)按采用的研磨介质特征，分为球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机等。(2)按磨机结构特性，分为卧式圆筒型和立式圆筒型;卧式圆筒型磨机根据其筒体内长和内径的比值(通称长径比，以L/D表示)，又分为短筒型(L/D≤1.0～1.5)、长筒型(L/D=1.5～3.0)和管磨机(L/D≥3.0);管磨机沿筒体长分隔成几个室时称多室管磨机;管磨机多用于水泥、耐火材料、煤粉的制备。立式圆筒型磨机有塔式磨、立式搅拌磨、雷蒙磨机等。(3)按排矿方式，分为溢流型、格子型、周边排矿型。(4)按磨矿产品粒度，分为普通磨机和用于制备超细颗粒的超细磨机;超细磨机有振动磨机、离心磨机、胶体磨机、行星磨机、搅拌磨机、W型磨机和射流磨机(又称喷射磨机)等。金属矿选矿厂磨碎作业应用最多的为球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨或半自磨机。这四种磨机各有其特点，但也有其共性和相似之处，即均为卧式圆筒型;除大型磨机采用弧型电机外，其传动方式都近似;磨机以一定速度转动时，研磨介质和被磨物料在磨机中的运动形态相似;影响磨机工作指标的因素也类似。

流程

由于被磨物料性质的不均匀性和物料在磨机中所受冲击、研磨力的随机性，磨矿产品的粒度是不均匀的，常需要通过分级或筛分对磨矿产品或给料进行颗粒分离。根据所采用的磨机类型和与分级(或筛分)设备联合工作的特点，流程可分为开路磨矿和闭路磨矿两大类。开路磨矿的磨矿产品直接进入下步工序处理，不返回磨机再磨;闭路磨矿的产品经分级后，粗颗粒返回磨机再磨。

金属矿选矿厂常用的磨矿流程有：(1)单段棒磨流程;(2)单段球磨流程;(3)两段连续磨矿流程，又有棒磨—球磨流程、球磨—球磨流程和棒磨—砾磨流程(应用较少);(4)阶段磨矿流程，即两段或多段磨矿回路中加入分选作业;(5)单段自磨流程;(6)自磨(或半自磨)—球磨流程;(7)自磨—砾磨流程;(8)“A(Autoge-nous)—B(Ball-Mill)—C(Crushing)”流程，即利用破碎机处理自磨机排出的难磨颗粒，自磨机产品其他部分进入球磨机处理(这种流程很复杂，应用较少)。

指标和参数

衡量磨矿作业质量的指标主要有：磨机作业率，即磨机带负荷工作的时间占同期日历时间的百分数;运转率，即磨机运转时间(不论是否给料)占同期日历时间的百分数;磨机利用系数，指每立方米磨机有效容积每小时处理的原矿量(t/(m·h))(或按磨矿新生成的某指定粒级计的矿量计);磨矿效率，指每消耗1kW电能所处理的原矿量(t/kW)。

影响磨矿作业的参数可分三大类：(1)结构参数。包括磨机规格、型式、长径比、排矿方式、衬板型式等。(2)操作参数。包括磨机转速率、介质充填率、湿式磨矿时磨机内矿浆浓度及成分、研磨介质形状和尺寸配比、闭路磨矿时的分级效率、返砂比、给料粒度分布以及要求的产品粒度。(3)被磨物料性质。包括矿石可磨度、密度等。

模拟计算

磨机的模拟计算主要指根据实验室试验结果，模拟计算工业生产所需磨机的型式、规格、处理量、台数、传动电机功率等，有普通算法、总体平衡动力学算法和转换系数法三种。

普通算法

根据测定的可磨度值进行计算;常用者有邦德功指数法、容积法、能量效率法。这些方法的优点是简单，其缺点是不能计算工业磨机的产品粒度分布。

总体平衡动力学算法

通过试验求破裂函数B、选择函数S和物料在磨机中滞留时间分布函数RTD;闭路磨矿时还需求分级函数C。再根据磨矿总体平衡动力学模型进行工业磨机参数的计算。这种算法虽能求出工业磨机的包括产品粒度在内的诸参数，但上述四函数测试工作繁杂、且这些函数值不仅与被磨物料性质有关，且与测试和操作条件有关，故具体应用时，还需进行一系列修正。到目前为止，这种算法尚未推广应用。

转换系数法

由中国东北大学研究建立。这种方法的实质是利用实验室磨机在标准条件下进行磨矿动力学试验，然后根据所建立的数学模型及软件，可以迅速算出工业磨机的所有参数，包括产品粒度分布及研磨介质尺寸、配比。这种算法的精度也较高。

磨矿自动化

由于磨矿过程的复杂性、随机性，因此生产的自动控制是非常必要的。磨矿过程的自动控制受磨矿数学模型、检测仪表及人员素质条件所制约：最初采用定值控制，后来发展为自适应控制;近些年来研究采用专家系统、模糊逻辑控制。磨矿过程采用自动控制后不仅可以提高磨机处理量，而且可稳定生产、降低消耗、减轻工人劳动。

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