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本文作者：劉全軍姜美光作者單位：昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院

新型碎磨理論的提出與應(yīng)用

1微波助磨

在目前的礦業(yè)生產(chǎn)中，礦料的粉碎方式以機(jī)械粉碎為主，但是機(jī)械破碎有著能耗高、材料消耗高、產(chǎn)品粒度不好等缺點(diǎn)，為了降低碎磨作業(yè)的鋼材消耗，提高能源的利用效率，礦業(yè)工作者研發(fā)出了新的破碎方法，其中微波預(yù)處理是一種比較有前景的破碎方式［8］。所謂微波就是頻率大約在300MHz～300GHz、波長(zhǎng)在100cm～1mm范圍內(nèi)的電磁波。微波是一種高頻電磁波，能夠滲透礦物內(nèi)部使物質(zhì)分子產(chǎn)生取向極化和變形極化，隨著電極的不斷變化，極化方向也在不斷的變化，從而出現(xiàn)礦物體的自加熱效應(yīng)，溫度升高，但是由于礦石中的各種礦物性質(zhì)不同，吸波特性也有差異，從而導(dǎo)致礦石中的各個(gè)礦物產(chǎn)生溫度差，加之各礦物的熱膨脹系數(shù)也不同，結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生熱裂等現(xiàn)象，使礦物體系中產(chǎn)生微裂紋并使原有的微裂紋擴(kuò)展，從而有利于后續(xù)的粉碎作業(yè)［9］。盡管微波加熱處理具有傳統(tǒng)加熱方式不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是目前對(duì)于微波助磨的理論研究還不夠深入，也存在一些急需解決的問(wèn)題，相信，隨著眾多科研工作者對(duì)微波設(shè)備的研究并開(kāi)發(fā)，在不久的將來(lái)，微波將在降低碎磨作業(yè)的能耗、鋼耗方面發(fā)揮巨大作用。

2選擇性磨礦

所謂選擇性磨礦就是利用礦物的選擇性解離以及選擇性磨碎所進(jìn)行的磨礦，其目的就是造成磨礦作業(yè)具有某種選擇性［10］。碎磨作業(yè)的主要目的不是使礦石粒度減小，而是讓有用礦物從脈石礦物中解離出來(lái)，因此磨礦作業(yè)的最終發(fā)展目標(biāo)是利用最小的能量輸入，獲得最高的單體解離度。選擇性磨礦在金屬礦、非金屬礦以及煤礦等礦業(yè)生產(chǎn)中均得到廣泛應(yīng)用，尤其是在鋁土礦的生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)揮重要作用。我國(guó)鋁土礦資源豐富，但是鋁硅比很低，隨著富礦資源的日趨枯竭，我國(guó)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)將被迫采用低鋁硅比的原料，目前生產(chǎn)流程多采用燒結(jié)法、混聯(lián)法工藝技術(shù)，但是其生產(chǎn)耗能高、流程長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高，使氧化鋁生產(chǎn)工業(yè)生存和發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為了解決矛盾，許多科研工作者研發(fā)出了拜耳法等新工藝生產(chǎn)氧化鋁，拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，選礦精礦不僅要求鋁硅比達(dá)到10以上，而且要求+0.075mm粒級(jí)不小于25%，－0.300mm大于90%，－0.700mm粒級(jí)為100%，為降低磨礦作業(yè)成本，選擇性磨礦為最佳選擇，鋁土礦的選擇性磨礦是利用我國(guó)一水硬鋁石型鋁土礦中含鋁礦物與含硅礦物之間可磨性的差異，研究適宜于鋁土礦選擇性磨礦的粉磨方式及磨礦條件，以期實(shí)現(xiàn)一水硬鋁石和含硅礦物在粗磨條件下的選擇性解離。鄭州氧化鋁一廠采用立式球磨機(jī)對(duì)鋁硅比為5.6左右的鋁土原料進(jìn)行選擇性磨礦，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，在礦石的處理量、選擇性磨礦產(chǎn)品的富集、能耗方面均優(yōu)于臥式球磨機(jī)，立式球磨機(jī)也有望成為選擇性磨礦的新設(shè)備［11］。

3微階段化磨礦

因不同粒度的礦石物料對(duì)磨礦的粉碎形式有不同的要求:粗粒級(jí)物料適合以沖擊粉碎為主的磨碎方式，而對(duì)細(xì)物料由于其表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粗物料，應(yīng)采用以磨剝粉碎為主的磨碎形式，這樣才能獲得較高的磨礦效率。所謂微階段化磨礦就是沿球磨機(jī)筒體的軸線方向安裝具有不同表面形狀的筒體襯板，在球磨機(jī)的進(jìn)料端安裝表面不平滑襯板，形成較高的鋼球拋落高度，產(chǎn)生沖擊粉碎;在球磨機(jī)的排料端安裝表面較平滑的筒體襯板，形成較低的鋼球拋落高度，產(chǎn)生磨剝粉碎;從進(jìn)料端到排料端，粉碎形式逐漸從沖擊粉碎向磨剝粉碎過(guò)渡使磨碎形式沿球磨機(jī)軸線方向發(fā)生變化，在一臺(tái)球磨機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)階段磨礦［12］。這樣可以更好的滿足礦石物料在磨礦過(guò)程中的不同階段、不同粒度組成狀態(tài)下對(duì)磨碎形式的不同需要，符合礦石粉碎規(guī)律，因而可以提高磨礦效率［13］。實(shí)施微階段化磨礦技術(shù)，僅需對(duì)部分筒體襯板的表面進(jìn)行改造，簡(jiǎn)單易行。銅陵有色金屬公司金口嶺銅礦碎磨流程經(jīng)改造后，采用微階段化磨礦，一段磨礦臺(tái)時(shí)處理能力提高了16%以上，節(jié)電79.6萬(wàn)kWh，節(jié)省電費(fèi)支出41萬(wàn)余元。

4超細(xì)磨

采用常規(guī)磨礦技術(shù)對(duì)礦石進(jìn)行解離時(shí)，磨礦耗能費(fèi)用是相當(dāng)高的，即使磨礦粒度可以使有用礦物達(dá)到單體解離，但也會(huì)發(fā)生過(guò)磨現(xiàn)象，使許多有用礦物損失在礦泥中，經(jīng)過(guò)礦業(yè)人士不懈努力專研，超細(xì)磨技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并廣泛應(yīng)用于化工、冶金、礦業(yè)、建材、日化、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、航空航天等領(lǐng)域，微米級(jí)或亞微米級(jí)的粉體加工技術(shù)日趨成熟。經(jīng)過(guò)幾年不斷發(fā)展，磨粉機(jī)超細(xì)磨粉技術(shù)已成為重要工業(yè)礦物及其原材料深加工技術(shù)之一，對(duì)現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。超細(xì)磨技術(shù)在難浸金礦石預(yù)處理中的應(yīng)用研究也受到人們關(guān)注，金被黃鐵礦包裹，顯微金、次顯微金或固熔體存在的含金礦石，是極難溶浸提金的一類金礦石。提金的關(guān)鍵是破壞黃鐵礦包裹，使金解離暴露，而黃鐵礦性質(zhì)很穩(wěn)定難以分解。隨著超細(xì)磨技術(shù)的發(fā)展提高，可以利用超細(xì)磨打開(kāi)硫化物的包裹，使金解離［14］。攪拌磨技術(shù)也已應(yīng)用于金屬礦山的生產(chǎn)實(shí)踐，最先在生產(chǎn)中應(yīng)用的是塔磨機(jī)，它采用螺旋狀的攪拌器來(lái)攪動(dòng)磨礦介質(zhì)，是一種立式低速攪拌磨，這種磨機(jī)被廣泛用于磨至P80(80%粒度通過(guò)粒度為)15至30μm的再磨回路中。桂林鴻程礦山設(shè)備制造有限責(zé)任公司自主研發(fā)的HCM系列超細(xì)粉磨機(jī)，集高速?zèng)_擊磨及氣流磨優(yōu)點(diǎn)于一身，高效節(jié)能，降低了超細(xì)磨作業(yè)成本。輥式磨在超細(xì)粉碎設(shè)備中也占有重要的地位，有關(guān)礦業(yè)工作者對(duì)輥式磨的磨粉機(jī)理、結(jié)構(gòu)形式、加壓方式進(jìn)行了分析研究，研制除了YMP1000C超細(xì)磨粉機(jī)，該磨機(jī)對(duì)重鈣、高嶺土、滑石等低硬度超細(xì)粉體有較強(qiáng)的加工能力，對(duì)鋁礬土、鋯英砂、碳化硅、剛石等高硬度物料的粉碎也有比較理想的效果［15］。

5壓力磨礦

球磨機(jī)內(nèi)應(yīng)力有很多類型，有沖擊、擠壓還有剪切、研磨等，有些應(yīng)力電能消耗大而粉碎效率不高，研究表明，當(dāng)選擇粉碎效率高的壓應(yīng)力作為主要應(yīng)力時(shí)，由于壓力粉碎過(guò)程符合料層粉碎規(guī)律，壓力較小時(shí)，先使自由松散物料充分密實(shí)，當(dāng)壓力增大時(shí)，擠緊了的顆粒相互傳遞應(yīng)力，當(dāng)超過(guò)顆粒的強(qiáng)度值之后，就會(huì)使礦物顆粒發(fā)生破碎并產(chǎn)生大量的微裂紋，針對(duì)不同的物料特性，調(diào)節(jié)和強(qiáng)化能量輸入，還可以約束應(yīng)力的作用區(qū)域，使物料有規(guī)律的通過(guò)應(yīng)力區(qū)，將機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)化為粉碎能，使顆粒成為一種孔隙率低的坯料產(chǎn)品，再通過(guò)其后的工藝過(guò)程，獲得粒度合格的產(chǎn)品，從而達(dá)到高產(chǎn)節(jié)能的目的［16］?；诖死碚摪l(fā)展起來(lái)的高壓輥磨機(jī)已應(yīng)用于大工業(yè)生產(chǎn)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，可以顯著提高設(shè)備系統(tǒng)處理能力，降低單位粉碎功耗，還可以節(jié)省設(shè)備的基建投資，簡(jiǎn)化工藝流程，減少破碎段數(shù)，適用性非常廣泛，一般礦石物料均能使用，給料含水量可達(dá)15%。隨著磨礦技術(shù)的深入研究，壓力磨技術(shù)必將得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展，為提高粉碎作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平作出貢獻(xiàn)。

碎磨設(shè)備的應(yīng)用與改進(jìn)

80年代以來(lái)，我國(guó)碎磨設(shè)備發(fā)展很快，除自行開(kāi)發(fā)外，還從美歐等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了許多新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，通過(guò)消化吸收，已基本形成批量生產(chǎn)能力，使我國(guó)破磨設(shè)備的技術(shù)水平邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

1破碎機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展

近10年來(lái)，新型碎磨設(shè)備的不斷問(wèn)世，目的是獲得更大的破碎比，獲得更細(xì)粒級(jí)的破碎產(chǎn)品，以降低入磨物料粒度，節(jié)能降耗，同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，采用新技術(shù)、新材料對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以提高其可靠性、耐久性、改善性能，提高效率［17］。

1)旋回破碎機(jī)

旋回破碎機(jī)的發(fā)展至今已有百年的歷史，因具有處理量大、給礦粒度大、可以處理堅(jiān)硬礦石等優(yōu)點(diǎn)，目前仍然是大型礦山和其它工業(yè)部門粗碎各種堅(jiān)硬物料的重要設(shè)備，由于旋回破碎機(jī)破碎過(guò)程是沿著圓環(huán)型的破碎腔連續(xù)進(jìn)行的，因此其生產(chǎn)能力很大，單位電耗較低，工作平穩(wěn)，適合處理片狀物料，破碎產(chǎn)品的粒度比較均勻，可廣泛用于粗碎、中碎各種硬度的礦石［18］。但與顎式破碎機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，檢修比較困難，修理費(fèi)用較高，基建費(fèi)用很高。國(guó)產(chǎn)旋回破碎機(jī)與國(guó)外產(chǎn)品相比，在產(chǎn)品質(zhì)量和性能方面還有較大差距，尤其是在整體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部位的制造、自動(dòng)化等方面較為明顯，為了縮小差距，國(guó)產(chǎn)旋回破碎機(jī)生產(chǎn)廠家向著大型化、智能化發(fā)展，采用現(xiàn)有技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品性能和可靠性，并引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)破碎理念和技術(shù)，根據(jù)我國(guó)具體情況，不斷吸收和發(fā)展，長(zhǎng)此以往定能夠拉近與國(guó)外旋回破碎機(jī)的差距，接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2)顎式破碎機(jī)

隨著大型運(yùn)載設(shè)備的采用，破碎機(jī)的給礦粒度已達(dá)1.2～2m，促進(jìn)了顎式破碎機(jī)向大型化發(fā)展，由于復(fù)擺破碎機(jī)具有效率高價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而占據(jù)了顎式破碎機(jī)的較大市場(chǎng)份額，隨著節(jié)約、節(jié)能、高效生產(chǎn)方式的提倡，幾種新型顎式破碎機(jī)也已研制成功。北京礦冶研究總院推出新型低矮大破碎比外動(dòng)顎勻擺顎式破碎機(jī)，屬于新一代高效、節(jié)能、低磨損破碎設(shè)備，該機(jī)用傳統(tǒng)復(fù)擺破碎機(jī)的連桿作為破碎機(jī)邊板，使用顎與連桿是分離的，改變了多年以來(lái)傳統(tǒng)復(fù)擺顎式破碎機(jī)以四連桿機(jī)構(gòu)中的連桿作為動(dòng)顎的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)［19］，只需改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，就可以調(diào)整動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)軌跡，獲得較好的動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)特性，破碎比是傳統(tǒng)顎式破碎機(jī)的2～3.5倍，處理能力可提高20%，耗能低了20%～30%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。高效振動(dòng)顎式破碎機(jī)也是一種新型高效節(jié)能的破碎設(shè)備，能夠破碎合金、碳化硅、冶金爐渣等堅(jiān)硬脆性物料，也可以處理鋼筋混泥土等特殊結(jié)構(gòu)物料，為難破碎物料的處理提供了一條新的途徑［20］。振動(dòng)破碎從理論來(lái)講也是一種高效的破碎方式，此破碎方式可以達(dá)到多碎少磨、高效節(jié)能的目的，具有很多優(yōu)點(diǎn)，破碎比可提高2～3倍，可以在給滿礦情況下啟動(dòng)及停車，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備的工作參數(shù)，可以得到不同粒度的產(chǎn)品，尤其適用于堅(jiān)硬難破碎脆性物料，具有很好的發(fā)展前途。

3)圓錐破碎機(jī)

彈簧圓錐破碎機(jī)的問(wèn)世已有百年歷史，是由美國(guó)Symons兄弟利用旋回破碎機(jī)的工作原理發(fā)明的，到目前為止，其結(jié)構(gòu)沒(méi)有多大變化，由于其性能穩(wěn)定，有一定的市場(chǎng)占有率。為了滿足當(dāng)今大處理量的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高能化，獲得更高的破碎比和更細(xì)的產(chǎn)品粒度，新型圓錐破碎機(jī)也被不斷研發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，例如用液壓代替彈簧的液壓圓錐破碎機(jī)和可以代替粗磨作業(yè)的慣性圓錐破碎機(jī)，在生產(chǎn)運(yùn)用中都獲得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)包鋼公司選礦廠、鞍鋼集團(tuán)鞍山礦業(yè)公司齊大山選廠等金屬礦山采用了100多臺(tái)HP系列的多缸液壓圓錐破碎機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)破碎機(jī)實(shí)現(xiàn)了多碎少磨，大幅度提高了磨礦效率和選廠生產(chǎn)能力，經(jīng)濟(jì)效益顯著，湖南郴州某有色金屬礦山選廠，在改造其碎磨作業(yè)系統(tǒng)中，采用了慣性圓錐破碎機(jī)，開(kāi)路產(chǎn)品粒度－5mm占90%，改進(jìn)后的破磨系統(tǒng)比原系統(tǒng)耗能下降20%，產(chǎn)量提高了28%左右，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。圓錐破碎機(jī)今后應(yīng)向著液壓圓錐和自動(dòng)控制方向發(fā)展，努力實(shí)現(xiàn)大型化、高效節(jié)能化，獲得更大破碎比，降低磨機(jī)的入磨粒度，減少礦山企業(yè)碎磨作業(yè)的生產(chǎn)成本和基建投資，提高我國(guó)金屬礦山企業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。

4)高壓輥磨機(jī)

高壓輥磨機(jī)又被稱為輥壓破碎機(jī)，以料層粉碎原理工作，是一種新型的高效節(jié)能破磨設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外正逐步得到應(yīng)用和推廣，高壓輥磨機(jī)在最初設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，主要用于石灰?guī)r、硬度較小的脆性金屬礦石的破碎，用于破碎作業(yè)的中細(xì)碎段。經(jīng)過(guò)多年推廣發(fā)展，現(xiàn)已用于中等硬度及以上的礦石細(xì)碎中，特別是在鐵礦石破碎方面，其技術(shù)已日益成熟，它具有破碎比大、產(chǎn)品粒度細(xì)、效率高、耗能少等優(yōu)點(diǎn)，還可應(yīng)用取代一段粗磨作業(yè)，礦石經(jīng)高壓輥磨機(jī)閉路擠壓破碎后，可獲得3～10mm粒級(jí)的產(chǎn)品，對(duì)磁鐵礦，經(jīng)預(yù)磁選別后可大幅度提高精礦品位，具有節(jié)水、節(jié)電、增產(chǎn)等特點(diǎn)［21］。目前，高壓輥磨機(jī)正向著大型化方向發(fā)展，輥的直徑和輥面在進(jìn)一步增大，入磨粒度范圍更大，處理量也隨之增大［22］。生產(chǎn)實(shí)踐表明高壓輥磨機(jī)的單機(jī)生產(chǎn)能力可達(dá)1500～2000t/h，粉碎金屬礦石的能耗1.2～2.8kWh/t，在同等條件下，單位能耗比常規(guī)破碎機(jī)低20%～50%，輥面耐磨性好，鑲嵌硬質(zhì)合金粒釘輥面使用壽命可達(dá)8500h，自動(dòng)化水平高，隨著高壓輥磨機(jī)性能的日益完善，在金屬礦山必將有廣闊的應(yīng)用前景。

2磨機(jī)應(yīng)用與發(fā)展

80年代末，由于磨機(jī)按比例放大仿真技術(shù)的應(yīng)用和磨機(jī)制造技術(shù)的提高，以及無(wú)齒輪傳動(dòng)環(huán)形電機(jī)的使用，促使磨機(jī)進(jìn)一步向大型化發(fā)展，磨機(jī)直徑的變化對(duì)于磨礦作業(yè)過(guò)程有著明顯變化，大型磨機(jī)通常具有較高的比破碎速率，并可以處理較粗粒級(jí)的物料，但是磨機(jī)直徑過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致球荷死區(qū)增加，磨機(jī)增大處理能力的同時(shí)，也會(huì)降低礦料停留時(shí)間，阻礙了能量從球介質(zhì)向礦粒的傳遞，從而導(dǎo)致單位容積產(chǎn)量下降，磨礦產(chǎn)品單位能耗增高，因此磨機(jī)的發(fā)展方向已由大型化向高效節(jié)能方向發(fā)展。

1)自磨、半自磨機(jī)

自磨、半自磨技術(shù)自從20世紀(jì)50年代在選廠得到使用以來(lái)，已經(jīng)從一個(gè)有不斷爭(zhēng)議的技術(shù)，日益發(fā)展成為一個(gè)成熟可靠、不斷應(yīng)用的技術(shù)［23］。自磨過(guò)程中，磨機(jī)中大于100mm的礦石起到作為研磨介質(zhì)的作用，小于80mm大于20mm的礦石物料磨碎能力差，其本身也不易被大塊的礦石物料所破碎，有時(shí)為了破碎此物料，往往會(huì)在磨機(jī)中加入占磨機(jī)容積4%～8%左右的鋼球，提高了磨機(jī)的碎磨效率，因而出現(xiàn)了半自磨。半自磨機(jī)屬于圓筒形磨機(jī)，重載荷、低轉(zhuǎn)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大?，F(xiàn)如今無(wú)論是新建擴(kuò)建以及老廠的改造，幾乎都要用到自磨、半自磨技術(shù)，自磨、半自磨技術(shù)由于省掉了兩段破碎機(jī)以及篩分設(shè)備，簡(jiǎn)化了工藝流程，改善了操作條件，不僅減少了建廠的基建費(fèi)用，而且還降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，還有利于實(shí)現(xiàn)選廠的自動(dòng)化。安徽銅都銅業(yè)公司所屬的冬瓜山銅礦首次引進(jìn)了瑞典Svedala集團(tuán)生產(chǎn)的規(guī)格為8.53m×4.42m的半自磨機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式先進(jìn)，控制系統(tǒng)完善可靠，取代了傳統(tǒng)的破碎工藝，大大降低了基建難度及占地面積，也降低了生產(chǎn)中的維護(hù)強(qiáng)度和維護(hù)量，對(duì)選礦綜合成本的降低發(fā)揮了至關(guān)重要的作用［24］，2007年投入生產(chǎn)的昆明鋼鐵公司大紅山鐵礦選礦廠采用了芬蘭Metro集團(tuán)生產(chǎn)的8.53m×4.42m半自磨機(jī)，裝載功率為5500kw，也取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

2)球磨機(jī)

球磨機(jī)是一種傳統(tǒng)的物料破碎裝置，至今也已有一百多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)在仍然是固體物料細(xì)化制粉的重要設(shè)備，廣泛用于冶金、化工、水泥、陶瓷、建筑、電力以及國(guó)防等工業(yè)部門，可對(duì)各種礦石及物料進(jìn)行干式和濕式粉磨［25］。近年來(lái)，球磨機(jī)的發(fā)展以節(jié)能降耗為重點(diǎn)，不斷改進(jìn)和完善磨機(jī)傳動(dòng)方式，研究開(kāi)發(fā)新型襯板和磨礦介質(zhì)，努力實(shí)現(xiàn)磨礦過(guò)程的自動(dòng)化控制，在保證磨礦粒度的前提下提高磨機(jī)的處理能力和磨礦效率。經(jīng)過(guò)眾多科研人員不懈努力，現(xiàn)已取得顯著成績(jī)。眾所周知，球磨機(jī)的襯板是磨機(jī)能否實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、降耗的關(guān)鍵零件，經(jīng)過(guò)研發(fā)改進(jìn)，取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。角螺旋襯板又稱為節(jié)能襯板，采用此襯板后單位產(chǎn)量電耗下降10%～25%，磨機(jī)產(chǎn)量提高15%～20%，單位產(chǎn)量球耗下降10%～20%，同時(shí)還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、產(chǎn)品過(guò)粉碎少、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于水泥生產(chǎn)中的碎磨作業(yè)［26］;橡膠襯板是抗腐蝕、耐磨損的非金屬材料襯板，與錳鋼襯板相比具有質(zhì)量輕、耗能低、產(chǎn)量高、噪音小等優(yōu)點(diǎn);在橡膠襯板基礎(chǔ)上又發(fā)展起了復(fù)合型磁性襯板，這種襯板是靠磁力在襯板表面吸附一層磁性顆粒和介質(zhì)碎片，形成保護(hù)層從而延長(zhǎng)襯板使用壽命，這種襯板比普通錳鋼襯板重量幾乎要輕一半，而且可以直接吸附在磨機(jī)筒體內(nèi)表面上，無(wú)需螺栓固定，大大減輕了安裝維護(hù)的工作量，不僅降低了能耗，還提高了磨機(jī)處理量，本鋼歪頭山鐵礦選礦廠使用了中國(guó)冶金礦冶總公司獨(dú)創(chuàng)的悍馬牌金屬磁性襯板，產(chǎn)品細(xì)度提高了1.69%，磨機(jī)處理能力增加5.6%，節(jié)電7.14%，鋼球消耗降低了10.37%，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益;攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司密地選礦廠通過(guò)將磨機(jī)襯板改造為波形襯板，經(jīng)過(guò)使用效果良好，使得球磨機(jī)臺(tái)處理能力提高了3t左右，襯板單耗降低了0.005kg/t原礦，襯板使用周期也大大延長(zhǎng)［27］。球磨機(jī)除在改進(jìn)襯板形狀和材質(zhì)取得顯著節(jié)能效果外，通過(guò)改變球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部位的傳動(dòng)方式也可以降低磨礦能耗，采用靜壓軸承或是動(dòng)靜混合軸承啟動(dòng)，就是有效措施之一。采用靜動(dòng)壓軸承在啟動(dòng)時(shí)采用高壓液壓系統(tǒng)潤(rùn)滑，用高壓油將球磨機(jī)筒體頂起，待啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后采用低壓液壓系統(tǒng)潤(rùn)滑，保證了球磨機(jī)中空軸徑始終處于良好潤(rùn)滑狀態(tài)，摩擦阻力小，啟動(dòng)電流低，從而降低了磨礦功耗，在青海省錫鐵山鉛鋅廠使用的2.8×3.6QSG型球磨機(jī)，與傳統(tǒng)磨機(jī)相比礦石處理能力提高7%～10%，單位鋼耗下降了5%，經(jīng)濟(jì)效益可觀［28］。此外，減小磨礦介質(zhì)球徑、合理裝球、改進(jìn)操作、加強(qiáng)管理，積極研發(fā)與推廣助磨劑等也可以不同程度的降低磨礦功耗。

3)棒磨機(jī)

棒磨機(jī)是在球磨機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，具有加工技術(shù)可靠、投資少、輔助設(shè)備少、工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，使用中沒(méi)有特別技術(shù)要求，可以和球磨機(jī)組成不同的粉磨流程［29］。棒磨機(jī)主要靠磨棒的壓力和磨力來(lái)磨碎礦石，當(dāng)棒打擊礦石時(shí)，首先打擊較粗粒級(jí)的礦石，然后再對(duì)粒級(jí)較小的物料進(jìn)行粉碎，棒與棒之間是線接觸的，當(dāng)棒沿著筒壁上升時(shí)，較粗粒級(jí)的礦粒夾雜其中，起到了棒條篩的作用，較細(xì)粒級(jí)的物料可以通過(guò)棒與棒之間的縫隙，有利于夾碎較粗粒級(jí)的物料，也使得較粗粒級(jí)的礦?？梢约性谀サV介質(zhì)打擊的地方，因此棒磨機(jī)具有選擇性磨礦的作用，產(chǎn)品粒度均勻，過(guò)粉碎較少。

4)立式螺旋攪拌磨礦機(jī)

立式螺旋攪拌破碎機(jī)是由長(zhǎng)沙礦冶研究院研制成功的新型高效節(jié)能磨礦設(shè)備，其粉磨作用以研磨、剝離為主，以及少量的沖擊和剪切作用，這樣可以保持物料原有的晶格形狀，充分利用能量有效研磨物料，因?yàn)樵诩?xì)磨和超細(xì)磨中，摩擦研磨磨礦是最有效的粉磨方式，現(xiàn)已應(yīng)用于金屬礦山的再磨或細(xì)磨作業(yè)中，湖南柿竹園有色金屬尾礦的鐵精礦再磨由立式攪拌磨礦機(jī)代替普通臥式球磨機(jī)后，磨礦粒度－38μm達(dá)到95.10%，鐵精礦品位達(dá)到65.20%，提高了鐵精礦品位，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5)高速?zèng)_擊粉碎機(jī)

高速?zèng)_擊粉碎機(jī)是指圍繞水平或垂直高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體(轉(zhuǎn)子、錘子、葉片)給物料以強(qiáng)烈沖擊的一種沖擊式粉碎設(shè)備，國(guó)內(nèi)礦山企業(yè)引進(jìn)的日本細(xì)川一密特朗公司生產(chǎn)的CM高速?zèng)_擊式超細(xì)粉磨機(jī)，已廣泛應(yīng)用于非金屬超細(xì)粉碎，可將8mm以下物料一次粉碎至－10μm占70%以上，如配上分級(jí)設(shè)備，－10μm可以達(dá)95%［30］。目前國(guó)內(nèi)咸陽(yáng)非金屬研究所和瓦房店化工機(jī)械廠均生產(chǎn)該類裝備，該設(shè)備可應(yīng)用于滑石、粘土、重晶石、碳酸鈣、云母、石墨等非金屬的超細(xì)粉碎。

提高磨礦效率的途徑

影響磨礦效率的因素很多，其中包括磨礦給料性質(zhì)、給礦粒度、鋼球填充率、鋼球尺寸以及配比、補(bǔ)加球制度、磨礦制度、磨礦流程、磨機(jī)操作、分級(jí)效率和返砂量等因素，但這些因素不是相互獨(dú)立的，相互之間都有一定的影響。

1磨礦給料性質(zhì)

原礦的機(jī)械力學(xué)性能，如硬度、韌性、解離以及結(jié)構(gòu)缺陷決定了礦石的可磨度，從而決定了磨礦的難易程度，可磨度小，則說(shuō)明礦石易磨，礦石對(duì)磨機(jī)、襯板和磨礦介質(zhì)的磨損就越小，所消耗的電耗也就越小;相反，如果可磨度大，磨機(jī)的磨損和電耗就大，所以原礦的性質(zhì)將會(huì)直接影響到生產(chǎn)率，對(duì)磨礦作業(yè)的影響最為重要［31］。近現(xiàn)代磨礦作業(yè)中，出現(xiàn)了一種助磨工藝，就是在磨礦過(guò)程中添加一些特定的化學(xué)藥劑來(lái)降低礦石的可磨度，增加磨機(jī)的生產(chǎn)率。

2磨機(jī)的給礦粒度

磨機(jī)的給礦粒度對(duì)磨機(jī)的磨礦效率影響也很大，一般來(lái)說(shuō)，入磨粒度小，那么磨機(jī)對(duì)礦石所做的功也就越小;反之，入磨粒度大，磨機(jī)對(duì)礦石所做的功也就越大。鋼球?qū)ΦV石的破碎是一種隨機(jī)性的破碎，破碎效率很低，有研究指出，球磨機(jī)的破碎效率僅有6%～9%，由此可見(jiàn)，入磨粒度對(duì)磨機(jī)的影響很大，要想達(dá)到最終的磨礦細(xì)度，勢(shì)必會(huì)增大球磨機(jī)的工作量，球磨機(jī)的能耗和電耗也會(huì)增大。

3磨機(jī)工作參數(shù)

磨機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率和充填率、鋼球尺寸以及配球比、襯板等。

1)磨機(jī)轉(zhuǎn)速率及充填率

磨機(jī)的轉(zhuǎn)速率和充填率有著密切的關(guān)系，兩者相互聯(lián)系相互制約，一般來(lái)說(shuō)，磨機(jī)一經(jīng)安裝后，其轉(zhuǎn)速率就已經(jīng)固定，輕易不會(huì)改變，而且改變其轉(zhuǎn)速率的操作比較繁瑣，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，一般不會(huì)把轉(zhuǎn)速率作為影響磨礦效率的因素進(jìn)行分析，只需要對(duì)一定轉(zhuǎn)速下適宜的鋼球充填率進(jìn)行分析即可，在轉(zhuǎn)速率不變的情況下，充填率大，則鋼球?qū)ξ锪系拇驌舸螖?shù)多，研磨面積大，磨礦作用強(qiáng)，但電耗也會(huì)增大，并且充填率過(guò)高，也會(huì)影響鋼球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，減小對(duì)大顆物料的打擊效果;反之，如果充填率小，則研磨面積就小，磨礦作用相應(yīng)較弱，但電耗和能耗也小。因此在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，充填率是否合適對(duì)選廠的磨礦效率有很大影響［32］。

2)鋼球尺寸及配球比

在磨機(jī)內(nèi)，鋼球與磨機(jī)為點(diǎn)接觸，球徑過(guò)大則破碎力也大，使礦石沿著貫穿力方向破碎，而不是沿著結(jié)合力較弱的不同礦物結(jié)晶面破裂，導(dǎo)致破碎沒(méi)有選擇性，而且在鋼球充填率相同的情況下，球徑過(guò)大會(huì)導(dǎo)致鋼球過(guò)少，破碎概率低，過(guò)粉碎嚴(yán)重，產(chǎn)品粒度不均勻;反之，如果鋼球過(guò)小，其對(duì)礦石的破碎作用也小，磨礦效率變低，因此精確的鋼球尺寸以及配球比對(duì)磨礦效率有很大影響。

3)襯板

球磨機(jī)襯板主要作用是保護(hù)磨機(jī)，磨機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其里面的鋼球、物料被襯板帶至一定高度后拋落或?yàn)a落，對(duì)物料進(jìn)行研磨和粉碎，在此過(guò)程中襯板也會(huì)受到鋼球和物料對(duì)其造成的沖擊、滑動(dòng)、滾動(dòng)作用，還會(huì)受到溫度影響，因此襯板主要的磨損形式是小能量多次數(shù)下的磨料磨損，因此選擇何種材質(zhì)的襯板，減少其磨損，始終是球磨機(jī)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。目前廣泛使用的襯板材料主要有3大類;高錳鋼;低、中合金耐磨鋼;高鉻鑄鐵，高錳鋼耐磨性好，經(jīng)濟(jì)適用性好，但屈服強(qiáng)度低，適合在中、高沖擊載荷磨損條件下使用。中、低合金耐磨鋼綜合性能高于高錳鋼，適合于中等沖擊磨損條件下使用。高鉻鑄鐵的耐磨性都要高于前兩者，應(yīng)用更為廣泛［27］。因此在選擇襯板材料時(shí)，應(yīng)綜合考慮球磨機(jī)的使用場(chǎng)合以及經(jīng)濟(jì)性等因素，才能延長(zhǎng)磨機(jī)襯板的使用壽命，達(dá)到最理想的效果。

4補(bǔ)加球制度

鋼球直徑的精確計(jì)算只能解決單級(jí)別礦粒所需球徑的精確計(jì)算問(wèn)題，在生產(chǎn)中，鋼球和礦石的研磨會(huì)導(dǎo)致鋼球的配比發(fā)生變化，影響研磨過(guò)程并造成磨礦產(chǎn)品的細(xì)度變化，因此要想維持磨機(jī)內(nèi)球荷的準(zhǔn)確性就要靠補(bǔ)加球方法來(lái)解決，只有合理的補(bǔ)加球制度才能保證正常的生產(chǎn)需要［32］。

5磨礦濃度

磨礦濃度也是影響磨礦效率的一個(gè)重要因素，它的大小將會(huì)影響礦漿的比重、礦粒在鋼球周圍的粘著程度和礦漿的流動(dòng)性，當(dāng)磨礦濃度較低時(shí)，礦漿的流動(dòng)性快，物料在鋼球周圍的粘著程度低，使得鋼球?qū)ξ锪系臎_擊和研磨作用減弱，磨礦效率較低;磨礦濃度較高時(shí)，物料在鋼球周圍的粘著程度好，鋼球?qū)ξ锪系臎_擊和研磨作用都比較好，但會(huì)造成礦漿流動(dòng)性差，過(guò)粉碎比較嚴(yán)重，也不利于提高磨機(jī)的處理量，因此確定最佳的磨礦濃度會(huì)對(duì)磨礦效率產(chǎn)生重要影響。

6磨礦分級(jí)流程與分級(jí)效率

長(zhǎng)期以來(lái)，人們往往只會(huì)重視磨礦目的的實(shí)現(xiàn)，而忽略了磨礦的手段和方法，光顧著追求要求的磨礦粒度，而忽視了含多種金屬的礦石各種有用物的單體解離度的不同，從而會(huì)造成有些礦物過(guò)粉碎、有些礦物粉碎不夠現(xiàn)象的產(chǎn)生，在這種情況下如果仍然采用傳統(tǒng)的粗糙的磨礦工藝，則磨礦和選別效果都不會(huì)好。分級(jí)機(jī)與磨礦機(jī)閉路工作，可以控制磨礦產(chǎn)品粒度和提高磨機(jī)生產(chǎn)率，因此分級(jí)效率的高低對(duì)磨礦效率有一定的影響，分級(jí)效率高時(shí)，合格粒級(jí)的產(chǎn)品可以及時(shí)的排除，避免了過(guò)粉碎降低了能耗;分級(jí)效率低時(shí)，到達(dá)合格粒級(jí)的產(chǎn)品不能及時(shí)有效的排出而返回磨機(jī)再磨，很容易造成過(guò)粉碎，也會(huì)影響到后期的選別效果。

7返砂比

所謂反砂比就是球磨機(jī)的返砂量與原礦給礦量之比，分級(jí)反砂的作用不僅是返回不合格的粗粒，還有另一個(gè)重要作用，使球磨機(jī)的給礦變粗，讓鋼球在磨機(jī)整個(gè)軸向長(zhǎng)度上能高效率破碎，從而提高磨機(jī)的生產(chǎn)率，一般情況下，返砂量一段不宜超過(guò)500%，二段不宜超過(guò)690%。

8磨礦回路自動(dòng)控制

磨礦分級(jí)機(jī)工作中可變的因素很多，而且一個(gè)因素的變動(dòng)可以引起眾多因素的相繼變動(dòng)，對(duì)于這種變化采用人工操作是跟不上的，滿足不了生產(chǎn)過(guò)程的要求，采用自動(dòng)控制才能使磨礦分級(jí)保持在穩(wěn)定及適合要求的狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)率降低能耗。據(jù)報(bào)道，磨礦分級(jí)回路的自動(dòng)控制可以使生產(chǎn)能力提高2.5%～10%，處理1t礦石可節(jié)省電耗4kWh。

結(jié)論

我國(guó)破磨設(shè)備經(jīng)過(guò)技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)合作、消化吸收、自行開(kāi)發(fā)，有了長(zhǎng)足發(fā)展。目前我國(guó)破磨設(shè)備種類繁多、品種齊全，制造質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)量也逐年增加，已成為當(dāng)今世界上生產(chǎn)破磨設(shè)備最多的幾個(gè)國(guó)家之一，但與國(guó)外產(chǎn)品相比，在規(guī)格品種、整機(jī)性能、耐磨材料的研發(fā)與應(yīng)用以及自動(dòng)化方面還有不小的差距，因此今后破磨設(shè)備的發(fā)展應(yīng)以科技為先導(dǎo)，以節(jié)能減耗、提高效益為目標(biāo)，以滿足國(guó)家重點(diǎn)工程需要的重大技術(shù)裝備為主要任務(wù)，以關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵配套件和耐磨材料為突破口，大力開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)和科學(xué)研究，努力縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。