近年来,细磨和超细磨装备及技术在金属矿业取得了一系列突破性进展。 1 搅拌磨的工作原理搅拌磨主要是由一个充填了研磨介质的研磨筒和一个旋转搅拌器(搅拌装置)构成。
搅拌磨通过搅拌轴的旋转,搅动研磨介质产生冲击(研磨介质间相互冲击力、搅拌装置对介质的撞击力)、剪切(研磨介质转动产生的剪切力)和摩擦(研磨介质和物料间的摩檫力)作用使物料进行超细粉碎、混合与分散10- 11。 搅拌磨的转速受离心力和旋转半径的限制,一般情况下,搅拌器的圆周速度约为4~20m/s。
磨中的介质一般为球形介质,直径通常小于3mm,莫式硬度比被磨物料大3以上,以增大研磨强度,提高粉碎效率。 2 搅拌磨的类型及结构特点搅拌磨的类型很多,根据结构和操作方式的不同又可分为间歇式、循环式、连续式、环隙式、塔式、旋振式搅拌磨等12。 2.1 间歇式搅拌磨间歇式搅拌磨主要由研磨筒、搅拌器和循环卸料装置等部分组成,循环卸料装置既可保证物料在研磨过程中循环混合,又可确保最终产品及时卸出。 它一般用于批量式超细粉碎加工,当配备大容积循环罐及多台串联使用时,可以分别用于循环磨矿和连续磨矿。 2.2 循环式搅拌磨循环式搅拌磨主要由一个直径较小的研磨筒和一个容积较大的循环罐组成。 研磨筒实际上是一个小型搅拌磨,内填研磨介质,并在上部装有滤网。 其工作过程是将料连续在研磨筒和循环罐内快速循环,直至产品粒度合格。 2.3 连续式搅拌磨立式连续式搅拌磨多采用圆盘式搅拌器,其工作过程是浆料从下部给料口泵入,在高速搅动的研磨介质的摩擦、剪切和冲击作用下,物料被粉碎。 粉碎后的细粒浆料经过溢流口从上部的出料口排出。 物料在研磨始中的停留时间通过给料速度来控制,给料速度越慢,停留时间越长,产品粒度越细。 除了立式连续式搅拌磨外,还有卧式连续式搅拌磨。
连续式搅拌磨除了可以单机使用外,还可以多级串联使用,多级串联使用时,研磨介质尺寸从大至小,产品粒度由粗至细。 2.4 塔式磨湿式塔式磨的结构主要由直圆筒的机体和水力分级机构成,机体内充填研磨介质,物料在螺旋旋转翻动的磨矿介质的冲击、剪切和物料颗粒的相互摩擦作用下被粉碎。 粉碎后的物料由机体溢流进入水力分级机,在分级机作用下,粗颗粒沉向下方,通过管道被泥浆泵吸入 并返回机体再磨,水力分级机的溢流即为细粒级产品。
塔式磨除了有湿式机型外,还有干式机型,其结构与湿式磨基本相同,只是用旋风分离器代替了水力分级机,用鼓风机代替了泥浆泵。
该机特点是:中低速、较高的介质充填高度、能量利用率高。 2.5环隙搅拌磨环隙搅拌磨主要由圆锥形固定研磨容器及圆锥形转环组成,外带冷却加套的定子和带冷却腔的转子构成研磨缝隙,在缝隙内装满研磨介质。
介质与研磨后浆料的分离采用动态缝隙分离器,它由转子环与定子环组成。
工作时浆料由下部加料管在泵的推动下连续加入,研磨后的浆料经分离介质后由上部出料管溢流排出。
这种磨机的特点是利用锥形体构成缝隙式的研磨区,解决了能量密度不均匀问题,能量密度大、产品粒度细且分布均匀;但是有效容积小,设备大型化困难,于一些精细陶瓷、磨料和特种油墨及涂料等精加工行业中应用。 2.6旋振式搅拌磨这种磨机综合了振动磨和搅拌磨的原理,主要由研磨室、中心柱、弹簧、机座等组成。
与一般的搅拌磨相比,给料粒度可以较粗,振幅比管式振动磨小。
3 搅拌磨选矿中的应用我国超细搅拌磨的研制开始于20世纪70年代初,到目前为止已有40a的发展历程,取得了较大进步。 80年代初,长沙矿冶研究院等开发了各类型搅拌磨,经过不断地改进,在金属矿、黄金、非金属矿、化工、涂料和粉末冶金行业得到应用。 20世纪90年代末,清华大学研制的GJM1000型干式连续搅拌磨,徐州采掘机械厂制造的SJM1500型湿法搅拌磨,使国产的搅拌磨在生产能力上有了较大程度的提高。
2002年,武汉理工大学非金属矿研究设计所研制LQM300型立式离心自磨机,产品细度可磨至0.1—3um13。 柿竹园有色金属公司铁粗精矿含铁38.05%,细度为一0.074 mm占70%。 主要金属矿物是磁铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿、黄铁矿、黑钨矿、白钨矿及铅、锌、铜硫化矿;主要脉石矿物是角闪石、萤石、透辉石、石榴石、石英等,另外还有少量的阳起石、绿泥石、云母、粘土、方解石等。 采用再磨一分级一磁选(一粗二精)工艺处理该铁粗精矿.再磨设备多年来都是采用普通卧式球磨机,再磨细度为一43um占60%,铁精矿品位为53%~55%,达不到65%的目标。
2005年采用长沙矿冶研究院开发的搅拌磨后,再磨细度达到一38um95.10%,铁精矿品位达到65.20%14。 兰坪有色金属有限责任公司针对氧化锌矿浮选前的脱泥作业导致大量锌金属的损失的问题,拟采用搅拌磨对原有的碎磨设备和碎磨流程进行改造。 从总体趋势来看,搅拌磨产品的矿泥含量比现场最终磨矿产品少,而且搅拌磨产品19~74um易选级别的含量明显高于现场,产品的粒度分布更窄。 通过试验初步看出,搅拌磨在减少次生矿泥方面有一定的应用前景15。 乳山金矿选矿厂于1989年用搅拌磨代替球磨机,磨矿细度一43u m含量提高了8.3%给矿计,电耗降低51.66% ,球耗降低22.66% ,提高氰化浸出率4.88个百分点,提高金属总回收率0.66个百分点,年经济效益14.56万元16。 4 结语(1)搅拌磨是一种现代细磨和超细磨设备,凭借其特殊的工作原理,与滚筒式球磨机相比,具有效率高、工艺过程简单、无污染等优点。
(2)以爱莎磨机、Attritor搅拌磨机、搅拌介质式细磨机(SMD)为代表的新型高效搅拌磨已经在选矿领域得到了成功的应用,获得了良好的经济技术指标。 (3)搅拌磨的类型很多,根据结构和操作方式的不同可分为间歇式、循环式、连续式、环隙式、塔式、旋振式搅拌磨等。 (4)搅拌磨应用于金属矿山的再磨或细磨作业中,在处理微细粒连生体、提高矿物单体解离度、降低生产成本等方面,具有广阔的应用前景。