磨矿作业在实际生产中影响磨矿效率的因素分析

王德金，刘少君，杨 健

（1.内蒙古拜仁矿业有限公司，内蒙古 赤峰 025350；2.内蒙古地质勘查有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

球磨机是选矿厂选别作业中极为重要的设备，磨矿机的工作状态，直接影响到选矿厂的生产能力、生产效率、以及水耗、电耗、钢耗、油耗和选别指标的优劣，所以，如何有效提高磨矿效率，从而提高选矿厂经济效益具有十分重要的意义。

1 磨矿作业现状

目前，大多数选矿厂对磨矿作业都是在前人总结的经验和数据的基础上采用了传统的经验数据来分析，如合理的磨矿浓度，磨机初装球的充填率，补加球制度等。却缺乏对具体情况具体分析，缺乏针对现场实际情况进行深入的研究和分析，只是一味的采用前人总结的磨矿浓度并在此基础上追求最终的磨矿细度达标，因此，有一部分选矿厂都存在着磨矿效率低、处理能力低、生产能耗高、磨矿最终产品细度不稳定等问题。因此，有效地确定磨矿机的各种技术参数来提高生产中的磨矿效率，具有极其重要的意义。

2 磨矿过程中各种影响因素的分析

在实际生产中，影响磨矿效率的因素有很多，包括给矿粒度、矿石性质、给矿速度、钢球充填率、钢球材质、钢球尺寸及配比、补加球制度、磨矿浓度、磨矿流程、人为操作和分级效率以及返砂量等。而这些因素不是独立的，相互之间都有一定影响。到目前为止，磨矿系统还没有一个切实统一的理论参考，这就需要对现场实际情况进行考察分析，综合各分析数据来确定如何提高磨矿效率。

（1）给矿粒度。磨矿过程是一个矿石粒度由大变小的过程，给矿粒度越大，所需要磨碎到目的矿物达到单体解离的时间就会越长，闭路磨矿系统中的循环负荷就会增大，电能及磨矿介质的消耗大幅度增加。因此，“多碎少磨”的原则变成了所有选矿厂共同追求的目标。

（2）矿石性质。矿石的机械力学性能如硬度、韧性、解离及结构缺陷等对磨矿作业的影响非常重要，直接决定了矿石的可磨度，矿石的可磨度决定了磨矿的难易程度，可磨性指数大，则矿石易磨，磨机的衬板、钢球的消耗也就会小，磨矿所消耗的电能也小，反之，可磨系性指数小，磨损和电耗也就会大，在选别作业要求细磨时，能耗会更大。

3 磨矿机的技术参数

（1）磨机的转速率和充填率。磨机的转速率在制造时就已经基本确定了，不会轻易改变，另外，改变转速率的操作比较繁琐，一般选厂不会把转速率作为影响磨矿效率的因素分析。但转速率与充填率是相互联系又相互制约的关系，只需对现场适宜转速率下的充填率进行分析。充填率大，则钢球对物料的打击次数就会多，研磨面积大，磨矿作用强，但电能的消耗也会大，且充填率过高，会容易使钢球的运动轨迹发生变化，钢球的抛落现象加剧，提高了对大颗粒物料的打击效果，反之，充填率小，则研磨面积小，磨矿作用弱，但电耗也小。

（2）钢球的材质、尺寸和配比。球磨机本身不磨矿，磨矿过程是一个能和功转化的过程。磨机筒体在做圆周运动的时候，离心力的作用将钢球提升到一定的高度后，靠钢球自身重量产生抛落、滑落和泄落现象，在这几种现象发生的同时，就会对待磨矿石进行做功，产生了一定的冲击力和磨剥力。筒体在连续不断的做圆周运动，所以钢球就会不间断的做功，矿石就会逐步地由大变小而达到指标要求。

在闭路磨矿流程中，一般采用的是格子型球磨机，格子型球磨机的排矿原理是用新进入磨机的矿石将先前进入磨机的矿石强制性的挤压排出，其中一部分大于粒级要求的矿石由分级机返回到磨矿机中再磨，而符合粒级要求的矿石，则由分级机溢流进入到浮选作业。由此可知，能够进行磨矿作用的是磨矿介质。钢球是磨矿介质，因此，钢球的加入状况，实际上就是决定磨矿机生产能力、工作效率的关键。

（3）钢球的材质。钢球不同的制造工艺决定了质量的不同，目前，选矿厂使用的大多是铸球和锻球两种，在处理硬度大的矿石时，通常都会选择铬合金锻钢球，而处理一些硬度偏小一点的矿石，都会选择普通的铸钢球。

（4）钢球的直径。钢球直径的大小，在实际生产中应该根据原矿性质以及磨矿产品的要求来确定，矿石硬度大、粒度大、结构缺陷少，则选择球径大的钢球，反之，则使用小直径的钢球。大直径钢球，会增加球耗和衬板的消耗量，所以，根据矿石的特性和产品要求来确定钢球的适宜尺寸，是节能降耗、提高生产率以及保证稳定磨矿的关键。内蒙古巴林右旗幸福之路敖日盖铜金矿，是中性喷出岩型矿床，主要矿石由安山岩、闪长岩和玄武岩组成，有用矿物的嵌布特性属脉状嵌布，矿石摩氏硬度通常都在14左右，结构缺陷少，属于难磨矿石。敖日盖铜金矿选矿厂为100吨／日规模，磨矿流程采用Φ1530格子型球磨机为一次磨矿，粗磨后的产品经过螺旋分级机分离后，大粒级矿石返回磨机再磨，小粒级矿石经砂泵输送至旋流器，合格粒级输送至选别流程，不合格粒级经Φ9018溢流型球磨再磨流程。

图1 幸福之路敖日盖铜金矿磨矿流程

选别流程：该选矿厂自1993年建成投产以来，按原矿粒级组成为0mm～20mm不同粒级进行初装球，共加球10.2吨，充填率为42%。在后期实际生产操作中，按给矿粒级及最终磨矿产物的浓度、细度在补加球时进行调整，最终该选厂磨矿日处理矿石达到150多吨，铜精矿品位22%、回收率95%以上，各种材料消耗也相应得到下降。

内蒙古拜仁矿业有限公司铜锌多金属矿属于中温热液矿床，矿石组成比较复杂，矿物种类较多，石英是主要的脉石矿物之一，广泛分布在矿石中，以不规则粒状产出，粒度大小不均匀，细小颗粒呈集合体产出，被绢云母、白云母胶结，摩氏硬度在8～9之间，矿石有比较多的结构缺陷。磨矿设计产量为1000吨/日，采用MQG3240型球磨机和FG3.2型分级机一段闭路磨矿流程，磨矿作业原设计给矿粒度0mm～20mm，实际生产中，遵循“多碎少磨”的原则，改变为0mm～16mm。由于矿石硬度不是很大，矿石存在结构缺陷，根据矿石性质及磨矿最终产物指标情况进行补加球调节，使磨矿机处理矿量稳定在1200吨/～1300吨/日，极大提高了磨矿效率，降低了磨矿流程的各种材料消耗。

（5）球比的确定。第一次使用的球磨机需要添加一定数量的钢球后，才能完成磨矿作业。由于原矿的粒度是由0～n毫米的粒级组成，所以，要达到完美的磨矿效果，就不能添加一种尺寸的钢球，而是要分出原矿中几个粒级的各种对应尺寸的钢球来完成作业，以达到最好的效率。在实际磨矿作业中，大直径的钢球的冲击力大，对硬度大、粒度大的矿粒破碎效果好，对衬板产生的冲击较大，加快了衬板的消耗，在钢球的运动中，同样增加了钢球的消耗。小球径的钢球由于体积小，重量轻，每一批次抛落时产生的冲击力小，对硬度大、粒度粗的矿粒所产生的作用弱，破碎效果差。但小直径的钢球数量要有很多，每一批次的打击的点数会比大尺寸钢球的点数多，由于小直径钢球的重量轻，因此会减少其对衬板的冲击力，增加了衬板的使用寿命。所以，确定初装球的球比时，一定要对原矿性质、粒度组成级别进行研究和论证，并在实际生产中根据磨矿产品及磨矿效率的实际情况逐步进行调整，最终才能使磨矿机的磨矿效率达到最优化。

（6）充填率的确定。经过研究和经验确定了钢球的球比后，下一步就要确定磨矿机的球荷，也就是充填率的问题。

充填率和磨矿机的转速率有直接关系，转速率就是球磨机实际转数和临界转数的百分比，国内生产的球磨机的转速率一般都在75%～78%之间。球磨机的临界转速需要经过计算求出。在确定了球磨机的转速率后，充填率就大概可以确定了，理论上充填率一般都在40%～45%之间，转速率高的球磨机充填率要相对低一些，反之，转速率低，充填率就要高一些，但这些都是理论依据，在实际生产中，充填率要根据以下几点来确定：①转速率。筒体旋转的速度决定了钢球的运转状态，旋转速度越快，所产生的离心力就越大，钢球在筒体内发生的抛落现象就越多，对矿粒所产生的冲击力就会越大，反之，筒体内运动的钢球发生泻落现象就多，对矿粒产生的磨剥力就会加剧，磨矿时间就会增加。②矿石性质。矿石性质决定钢球的充填率，原矿中的矿粒组成特性、矿石硬度及岩矿的结构缺陷，这些因素决定着不同直径钢球的添加比例，同样也影响着充填率。当矿石大粒级的占比多、硬度大、结构缺陷少时，充填率就要大一些，在磨矿机工作时，就会将球提升的高，抛落时产生的冲击力大，磨矿速度加快，生产效率也会提高。当矿石中小颗粒矿石比例多，矿石的硬度小，岩矿的结构缺陷情况大时，介质的充填率就要适当的降低，磨矿机在工作中，就会将球提升的高度降低，抛落现象减少，冲击力变弱，泻落状态的钢球增多，对岩石的磨剥力作用增强，这种状态，对磨矿最终高细度产物的产生会有直接效果，同时，冲击力变弱会延长衬板的使用寿命。

（7）分级作业。在多数情况下，各选矿厂为保证磨矿作业的各种指标，都采用磨矿、分级联合作业的闭路磨矿流程。那么，在实际生产中如何有效的提高分级机的效率，首先就要对给矿浓度、分级机倾角、给矿流量及溢流堰高度等参数进行研究和分析，在矿流量给定范围下，可以通过调节浓度来提高效率，但给矿浓度过大时，矿粒之间的干涉沉降就会加剧，矿浆粘稠度增大，溢流粒度逐渐变粗，分级机效率就会下降。因此，在实际生产中提高分级机的分级效率，一定要综合考虑分级机的给料细度、含泥量、矿石密度、矿浆浓度、给矿流量、分级面积、溢流堰高度、螺旋转速、返砂量等因素，使分级效率达到最优化。

4 结语

综上所述，在磨矿过程中，影响磨矿效率的可变因素有很多，许多因素只能定性的分析，很难定量的判断，所以一定要根据实际情况，在认真分析和研究矿石性质的基础上来调整磨矿机的各种可变参数，使磨矿作业更加稳定，提高磨矿效率，从而降低生产成本，达到节能降耗的目的。