新型磨矿介质在立式螺旋搅拌磨机的应用实践与改进

杨有洪，徐胜旗，申 滔

（江西铜业集团银山矿业有限责任公司，江西 德兴 334201）

工业矿物加工的磨矿主要采用球磨机，但随着矿物资源贫、细、杂，传统球磨机很难达到目标解离要求。人们急需寻找和发明更高效、更节能的粉磨设备。目前细磨设备主要有立式螺旋搅拌磨矿机、棒搅拌介质磨机（SMD）、艾萨磨机。

日本于1948年成功研制DuPont砂磨机，在此技术基础上，日本的河端重胜博士在1952年成功发明立式螺旋搅拌磨矿机或称塔磨机。1960年左右各种搅拌磨机相继问世，80年代开始逐步引起国际矿业界和冶金行业的重视。目前主要生产厂家是芬兰的美卓公司和德国的爱立许公司，美卓公司的产品以Ⅴertimil命名[1-3]。

同时美卓(Metso)公司也生产棒搅拌介质磨机（SMD），SMD是一种流化床式搅拌磨机，即不论磨矿介质比重如何，足够的搅拌速度可将磨球充分分布于矿浆中，从而使颗粒与介质产生强力接触。利用搅拌臂的旋转动能，将高能运动力传递至磨机中的介质与矿浆混合物，以产生颗粒间的剪切力和压力，从而实现细磨所需的磨矿机理，目前最大SMD的装机功率达1100kW[4-6]。

I994年底在Mount Isa铅锌矿山成功安装了第1台M3000(1.1MW)艾萨磨机，并很快又安装了另外1台，该型磨机于1995年成功安装McArthur River铅锌矿。自1999年文萨磨机商业化起至2010年底，全球安装运行81台台艾萨磨机，总安装功率达130 MW[7]。

2011年12月银山选厂引入国内第一台Metso公司生产的立式螺旋搅拌磨矿机VTM-800。立磨机作为一种高效、节能的细磨设备，能实现细粒嵌布矿物的有效解离，可以降低磨矿能耗40%以上，排矿粒度P80可以达到15um～74um。传统卧式球磨机相比有显著的优点：①高效、节能；②噪声污染小低于85dB；③工程基建费用低、装备总占地面积小、安装施工简单；④磨矿产品粒级分布窄[8-10]。

1 银山矿业近年来立式螺旋搅拌磨矿机使用和改进情况

1.1 银山矿再磨工艺流程

图1 银山矿再磨系统工艺流程示意

银山矿采用再磨磨机与水力旋流器组成粗精矿再磨-分级工艺系统，如图1所示。旋流器沉砂和分级箱沉砂给入立磨机中，立磨机溢流产品经过分级箱后部分溢流进入缓冲池中，经泵给入旋流器后分级产生最终磨矿产品。

1.2 钢球、顽石、瓷球作为磨矿介质在立式螺旋搅拌磨矿机的使用

自2011年12月银山选矿厂立式螺旋搅拌磨矿机投入使用以来，为了降低立式螺旋搅拌磨矿机运行成本，不断探索使用新型磨矿介质在立式螺旋搅拌磨矿机中的使用。先后顽石替代钢球、瓷球替代钢球作为磨矿介质成功应用。

表1 钢球、顽石、瓷球工业试验情况对比表

铜精矿品位 17.82 18.52 18.51铜硫分离作业回收率 91.0 92.5 92.6再磨细度+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磨矿介质单耗（kg/t） 0.2 1.85 0.023电耗 /（kw★h★t-1） 1.24 0.97 0.82

从上表1可知，银山选矿厂先后顽石替代钢球、瓷球替代钢球作为磨矿介质，磨矿细度上都能达到工艺要求。在铜硫分离作业回收率上，顽石替代钢球后铜回收率提升了1.5%，瓷球替代钢球铜回收率提升了1.6%。同时磨矿介质单耗、电耗上有较大幅度下降。

表2 不同种类再磨磨机和不同介质铜、金、银回收率对比表

1.3 使用立式螺旋搅拌磨矿机和不同介质铜金银回收率的提高

关于铜回收率方面，采用钢球为磨矿介质时，立式螺旋搅拌磨矿机较普通球磨机对比，选厂铜硫分离作业回收率提高了1.3%左右，证明立式螺旋搅拌磨矿机较传统球磨机能实现在矿物更好的单体解离，有利于提升回收率。立式螺旋搅拌磨矿机使用顽石替代钢球后，铜硫分离作业回收率较使用钢球期间提高了1%左右，使用瓷球替代钢球后，铜硫分离作业回收率较使用钢球期间提高了1.3%左右。瓷球替代钢球作为磨矿介质解决了顽石磨矿细度不稳定问题，实现铜回收率的提升。

关于金银回收率方面，采用钢球为磨矿介质时，立式螺旋搅拌磨矿机较普通球磨机对比，选矿厂铜硫分离作业金、银回收率分别提高了8%和1%左右。立式螺旋搅拌磨矿机使用顽石替代钢球后，金、银回收率较使用钢球期间略微下降，主要还是原因入选品位下降导致的；使用瓷球替代钢球后，当入选品位接近时，金、银回收率较使用钢球期间提高了1.1%、5.3%左右。

1.4 立式螺旋搅拌磨矿机在不同介质条件下衬板使用情况

表3 钢球、顽石、瓷球立式螺旋搅拌磨矿机使用周期对比表

从上表3可知，从立式螺旋搅拌磨矿机上衬板使用周期上，顽石替代钢球后衬板使用周期延长了15天，瓷球替代钢球衬板使用周期延长了60天。瓷球作为磨矿介质时，能大幅度的提升立式螺旋搅拌磨矿机衬板使用周期。

1.5 顽石、瓷球作为磨矿介质应用过程存在的问题与改进措施

在应用过程中，由于矿石硬度增加或处理量增加，立式螺旋搅拌磨矿机磨矿细度下降幅度较大，使用顽石和瓷球改进措施分别如下：

使用顽石时，填充率如接近60%，此刻如继续增加顽石在磨机中的填充率，不仅不会提升磨矿细度，同时会增加顽石大量从溢流口跑出的风险。改进方法是通过添加少量钢球或者瓷球进行混合介质填充来快速稳定提升磨矿细度。

使用瓷球时，磨矿细度下降幅度较大，会不断导致旋流器沉砂浓度上升，当沉砂浓度达到80%以上时，由于瓷球密度3.7g/cm3较轻，磨矿浓度增加后矿浆对瓷球浮力增加，瓷球会大量从溢流口跑出，不仅会堵住旋流器沉砂嘴，而且会从溢流口进入下一道流程中。改进方法是班中密切检测磨矿浓度，观察立式螺旋搅拌磨矿机电流变化，严格控制磨矿浓度。必要时需降低处理量，提升磨矿细度。

2 结论

（1）矿物嵌布粒度微细导致矿石的细磨和再磨已成为生产工艺发展的普遍要求，传统球磨机已不能满足上述要求，立式螺旋搅拌磨机应运而生，并得到了广泛的研究和应用。

（2）对顽石、瓷球替代钢球进行了磨矿介质生产应用，银山矿实践经验表明会给企业带来巨大效益，其体现在磨机电耗和介质成本下降，铜、金、银回收率提升。同时使用顽石、瓷球替代钢球在工业应用过程中会带来更多潜在的不稳定因素，这需要工艺人员更加精细化管控，才能实现经济效益最大化。

（3）瓷球作为顽石的进一步优化，解决了使用顽石磨矿时细度的不稳定性，添加量大等问题，同时进一步实现各项成本指标下降、选矿指标的稳步提升。

（4）顽石、瓷球替代钢球，实践证明能延长立式螺旋搅拌磨矿机螺旋衬板使用周期，瓷球较钢球延长了衬板使用周期60天，提升了设备利用率。