第十四章

礦石的自磨和礫磨碎礦與磨礦第14章礦石的自磨礦和礫磨§14-1基本概念◆自磨：以被粉碎物料本身作為磨礦介質的磨礦。一般大塊礦石為磨礦介質，代替鋼球的作用?！舭胱阅ィ涸谧阅C中加磨機容積7～15%的鋼球，以保證自磨機的破碎能力及對礦石性質變化的適應性?！舻[磨：以礫石作為磨礦介質的磨礦。礫石可以是磨礦前某一適當粒級的破碎產(chǎn)物，也可以是前段磨礦排出的礫石或采用鵝卵石?！?4-2自磨和礫磨發(fā)展簡況◆最早出現(xiàn)于二十世紀初期，二次世界大戰(zhàn)中鋼材價格猛漲曾刺激了礦石自磨的研究?！羯鲜兰o50年代，美國哈丁公司將自磨機直徑大幅度放大以后自磨機的生產(chǎn)能力能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，使自磨取得突破并進入工業(yè)生產(chǎn)。◆自磨機能取代中碎、細碎及粗磨三個作業(yè)。自磨前面必須保留粗碎，后面必須保留球磨。顎自磨1◆上世紀60~70年代，自磨機和傳統(tǒng)的碎磨設備一樣也向大型發(fā)展，自磨機直徑增大到10米、12米，甚至15米。◆50年代干式自磨占優(yōu)勢，60十年代濕式自磨獲得普遍應用，70年代，自磨由過去鐵礦上應用得多而擴展至有色金屬礦。◆目前礦石半自磨已成為礦石自磨的主要形式，純自磨很少見用。◆礫磨也始自二十世紀初期，礫磨機成功用于工業(yè)生產(chǎn)是在容積大幅度放大后生產(chǎn)能力趕上同規(guī)格球磨機才實現(xiàn)的?！粼缦鹊[磨介質是去河灘撿鵝卵石，后來就用一定粒度級別的礦塊作介質?！舻[磨因為不用鋼球，產(chǎn)品缺少鐵質污染且選別指標還較好。特別在磨礦產(chǎn)品需進行化工處理的鈾礦處理中，因為可以減少酸浸的酸耗，礫磨得到較多的應用。◆由于效率較低，目前礫磨應用很少。顎礫磨2§14-3自磨機和礫磨機的結構

Φ4000×1400干式自磨機結構示意圖1-給礦漏斗；2-筒體部分；3-排礦漏斗；4-傳動部分顎干式自磨機的結構及特點1

◆干式自磨機如上圖所示，由給礦漏斗部、筒體部、傳動部、排礦漏斗部、基礎部及潤滑裝置等組成。◆干式自磨機和球（棒）磨機相比其結構特點為：（1）筒體經(jīng)長比大、筒體短、中空軸頸短，便于物料給入和分級，縮短物料在磨機中滯留時間，并抑制其軸向析離現(xiàn)象（即大塊集中在給礦端，小塊集中在排礦端）的產(chǎn)生，從而提高生產(chǎn)能力和強化磨碎過程的選擇性

（2）端蓋與筒體垂直，其上有兩個環(huán)狀波峰襯板，實踐證明，裝不裝波峰襯板差別很明顯，裝時，磨機生產(chǎn)率顯著提高，而能量消耗大幅降低，同時產(chǎn)品粒度較細，也沒有偏析現(xiàn)象產(chǎn)生。

（3）筒體上除敷有平版外，還每隔一定距離高度的丁字形提升襯板，它的主要作用是在筒體轉動時把物料提升到一定高度而拋落，從而使被粉碎物料獲得足夠的、比球磨機大得多的能量產(chǎn)生沖擊作用。5500×1800㎜濕式自磨機結構示意圖1—給礦小車；2—波峰襯板；3—端蓋襯板；4—筒體襯板；5—提升襯板；6—格子板；7—圓筒篩；8—自返裝置顎濕式自磨機的結構及特點2◆濕式自磨機結構特點：

（1）濕式自磨機結構如上圖所示，與干式自磨機相似，所不同的是端蓋為錐形，端蓋上只有一圈波峰襯板；

（2）在排礦端上裝有格子板，以控制排礦；

（3）在中空軸頸內同心安裝著一圓筒篩，圓筒篩內又同心安裝帶螺旋內套的自返裝置，由格子孔流出的礦漿經(jīng)圓筒篩，篩上返回再磨，篩下產(chǎn)物排至圓筒篩與中空軸頸內套構成的空間后排除，為合格產(chǎn)品◆礫磨機常用于細磨，作為棒磨和自磨的二次磨礦設備，個別情況也有用于粗磨的；◆礫磨機與球磨機結構類似，只是磨礦介質不同，可將球磨機改裝成礫磨機而結構不需進行根本改變；◆礫磨機的排礦幾乎全部為格子型排礦，研究表明格子型排礦的耗電量及處理能力比溢流型排礦高40%左右；顎礫磨機的結構及特點3◆襯板形狀及結構直接影響著礫磨機的處理能力及有效運轉時間，為了減少礫石沿襯板表面的滑動，有效把能量傳給礫磨介質，礫磨機中應加提升襯板。◆礫磨機的橡膠筒體襯板如下圖所示，最初使用的是普通襯板，后來研究者對其進行了改進，發(fā)明了一種K型襯板，據(jù)所得資料表明：在轉速率為63%時，K型襯板比普通襯板的處理量提高30%；在轉速率為為75%時，提高10%，而電耗分別降低了20%和10%。橡膠提升襯板（a）-普通型；（b）-K型1-提升板；2-襯板；3-筒體§14-4工作原理、應用及操作參數(shù)◆礦石自磨原理，存在一定爭議，有三種意見：◆（1）加拿大韋斯頓（D.Weston）提出，自磨機中的磨礦作用有三種：1）礦塊自由下落時的沖擊作用；2）礦石由壓應力突變?yōu)閺垜Φ乃矔r應力作用；3）礦塊之間相互摩擦作用。第1）、3）兩種作用沒有什么爭議，第2）種作用則根據(jù)不足，因為在直徑大的自磨機中，礦石由下而上的過程中是有相當時間間隔的，實際計算表明，礦石從在下面受壓到上面撤消壓力，至少都有1.5～2.0秒的時間間隔。顎自磨原理1因此，礦石受壓到壓力消失是個“漸變”過程，故第2）種作用不存在?！簦?）F.C.榜德的學生C.A.羅蘭（Rowland）認為，自磨機中更多的是磨削作用或摩擦作用，沖擊作用較少，即認為以磨削為主?！簦?）第三種意見認為，自磨機中的磨礦作用和球磨機中一樣，仍是沖擊和磨削兩種作用。自磨原理實例講解

干式自磨機工作原理圖物料運動軌跡圖如上圖所示，給礦中的小粒由給礦端進入后沿A面均勻地落于筒體中心，然后向兩側擴散。大塊由于動能大總是趨向較遠一側，但其中有一部分必然要和AB面相碰，然后向另一側返回，因此也使得大塊均勻分布。A-A、B-B在這里的作用是防止礦料發(fā)生偏析，自排礦端沿下面返回的礦粒如同新給料中的細粒一樣均勻地落于筒體底部中心，然后向兩邊擴散。

大塊和細粒在筒體底部沿軸向運動，方向正好相反，于是產(chǎn)生磨剝作用。提升板C-C和波峰襯板B-B，有楔住礦石的作用，在物料運動軌跡圖中，均勻分布的礦石在“真趾區(qū)”集中，這里的重力和離心力最大。

筒體轉動時，礦石首先在C-C處楔住，并且沿軸向擠成“拱型”，使在“真趾區(qū)”的所有礦石處于壓力狀態(tài)下。然后向上發(fā)展，在B-B之間形成“拱型”，使礦石同樣處在受壓狀態(tài)。

礦石隨筒體轉動位置提高時，礦石由壓力狀態(tài)轉入張力狀態(tài)，當重力克服離心力時就脫離筒體，在磨機內循環(huán)運動，粗顆粒除自轉外還向磨機中心運動，對小顆粒產(chǎn)生磨剝作用。

世界上第一臺自磨機于1932年制成。此后經(jīng)過不斷的試驗、改進。50年代末，自磨機開始應用于礦山生產(chǎn)。60年代后，加拿大、美國、前蘇聯(lián)、澳大利亞、挪威及我國的許多冶金礦山都陸續(xù)采用了壘自磨流程。但在部分礦山，特別是有色礦山使用后，由于礦石性質（主要是硬度）變化比較大，使自磨效率很低。自磨的應用2在自磨過程中，磨機中大于100mm的礦石起研磨介質的作用，小于80mm大于20mm的礦粒磨碎能力差，其本身也不易為大塊礦石磨碎（這部分物料通常稱為“難磨顆粒”），為了提高自磨機的磨礦效率，許多礦山在自磨機中加入了部分（約6%～l2%）鋼球，使磨礦效率大為提高。因此又出現(xiàn)了半自磨機，如加拿大的希米爾加米選礦廠、艾蘭選礦廠，洛奈克斯選礦廠等。國內近年來自磨機發(fā)展及應用上主要呈現(xiàn)以下特點：◆在最近幾十年新建投產(chǎn)的選礦廠中，大約有三分之一采用了自磨?！舻V石自磨只有在每日上萬噸的大型廠礦中，使用直徑8米以上的自磨機才有優(yōu)勢，中、小礦山及選廠不宜采用?！粼谶m合自磨處理的礦石中，五六十年代主要用于鐵礦，七八十年代有色金屬礦逐漸應用，多為濕式半自磨?！粼阼F礦這類精礦產(chǎn)量大的礦石處理中，礦石自磨能降低處理成本，產(chǎn)生更大的效益。礦石自磨的產(chǎn)品質量較好，產(chǎn)品總體解離度較高，選礦的回收率稍高，處理富礦時效果更好。云南銅業(yè)集團玉溪大紅山銅礦的一臺運轉中的自磨機◆給礦粒度

最大粒度以300－500mm為宜，需有一定的粗細搭配，粗、細各占一半，磨礦效果最佳?！舫涮盥?/p>

介質充填率以30－40％為宜?！艮D速率

一般為65％~90％，多數(shù)采用70％~80％。操作參數(shù)3第15章碎礦和磨礦流程§15-1碎礦流程（1）供給棒磨、球磨、自磨等最合理的給礦粒度，或為自磨、礫磨提供合格的磨礦介質；（2）使粗粒嵌布礦物初步單體解離，以便用粗粒級的選別方法進行選礦，如重介質選、跳汰選、干式磁選和洗選等；（3）直接為選別或冶煉等提供最合適的入選、入爐原料。如使高品位鐵礦達到一定要求的粒度，以供直接進行冶煉等。碎礦的目的1◆破碎段：破碎流程的最基本單元。破碎段數(shù)的不同及破碎機和篩子的組合不同，便有不同的破碎流程?！羝扑槎谓M成：由篩分作業(yè)及篩上產(chǎn)物所進入的破碎作業(yè)所組成。個別的破碎段可以不包括篩分作業(yè)或同時包括兩種篩分作業(yè)。碎礦段2◆破碎段的基本形式有四種：（a）單一破碎作業(yè)的破碎段；（b）帶有預先篩分作業(yè)的破碎段；（c）帶有檢查篩分作業(yè)的破碎段；（d）和（e）為帶有預先篩分和檢查篩分作業(yè)的破碎段，其區(qū)別僅在于前者是預先篩分和檢查篩分不在同一篩子上進行，而后者是在同一篩子上進行，所以e可看作是d的改進，因此破碎段實際上只有四種形式。破碎段的幾種基本形式（1）需要的破碎段數(shù)取決于原礦的最大粒度，要求的最終破碎產(chǎn)物粒度，以及各破碎段所能達到的破碎比，即取決于要求的總破碎比及各段破碎比。

原礦中最大塊粒度與礦石賦存條件、礦山規(guī)模、采礦方法、原礦的運輸卸裝方式等有關，如露天開采時主要取決于礦山規(guī)模和裝礦電鏟的容積，一般為500～1300mm；井下開采是，一般為300～600mm。碎礦段數(shù)的確定3破碎最終產(chǎn)物的粒度視破碎的目的而不同，如自磨機的給礦要求為300～500mm，棒磨機的合理給礦粒度為20～40mm，球磨機的合理給礦粒度為10～25mm，進行高爐冶煉的富鐵礦的粒度分為小于25～30mm及大于25～30mm兩級。

合理的最終破碎產(chǎn)物粒度，主要取決于工藝的要求和技術經(jīng)濟比較的結果。（2）每一破碎段的破碎比取決于破碎機的型式，破碎段的類型，所處理礦石的硬度等。處理硬礦石時，破碎比取小值；處理軟礦石時，破碎比取大值。

常用破碎機所能達到的破碎比如表3-7-1所示，處理硬度大的礦石時，破碎比取小值，處理軟礦石時，破碎比取大值。破碎段數(shù)破碎機類型破碎流程破碎比范圍第I段第II段第II段第III段第III段第IV段顎式破碎機和旋回破碎機標準圓錐破碎機標準圓錐破碎機短頭圓錐破碎機短頭圓錐破碎機對輥機開路開路閉路開路閉路閉路3~53~54~83~64~88~18表3-7-1各種破碎機在不同工作條件下的破碎范圍

由此可見當原礦最大粒度在1300～300mm及磨機給礦粒度25～10mm時，破碎流程總破碎比為：式中：i為破碎作業(yè)的總破碎比；D最大、d最大為原礦和破碎產(chǎn)物中的最大粒度（最大粒度是指能通過95%礦量的方篩篩孔尺寸）

對照表3-7-1知：即使最小的破碎比12，用一段破碎也難以完成，而最大破碎比130用三段破碎便可以完成。（3）球磨作業(yè)前的破碎段通常用二段或三段。當原礦粒度小于300毫米時，可取二段。（1）預先篩分的確定：◆預先篩分：是在礦石進入破碎之前預先篩出合格的粒級，可以減少進入破碎機的礦量，提高破碎機的生產(chǎn)能力，同時可以防止富礦產(chǎn)生過粉碎。在處理含水分較高和粉礦較多的礦石時，潮濕的礦粉會堵塞破碎機的破碎腔，并顯著降低破碎機的生產(chǎn)能力。利用預先篩分除掉濕而細的礦粉，可為破碎機造成較正常的工作條件。應用預先篩分和檢查篩分的確定4◆預先篩分的應用主要根據(jù)礦石中細粒級（小于該段破碎機排礦口寬度的粒級）的含量來決定。細粒級含量愈高，采用預先篩分愈有利。◆破碎前、第二破碎段和第三破碎段采用預先篩分都是必要的。只有當選擇的中碎機生產(chǎn)能力有富余時，才可考慮中碎前不用預先篩分。

研究資料表明，技術上和經(jīng)濟上應預先篩分有利的礦石，其中細粒級的極限含量與破碎比之間的關系如下表所示：采用預先篩分有利的細粒級含量極限與破碎比的關系表破

碎

比2.03.04.05.06.07.0采用預先篩分有利的細粒級極限含量（%）原礦粒度特性為直線時的細粒級的含量（%）2826211715115033252016.714.2（2）檢查篩分的確定◆檢查篩分：為了控制破碎產(chǎn)品的粒度，并利于充分發(fā)揮破碎機的生產(chǎn)能力而進行的對破碎產(chǎn)品的篩分。因為各種破碎機的破碎產(chǎn)物中都存在一部分大于排礦口寬度的粗粒級，最大粒度為排礦口的2.2～2.7倍?！魴z查篩分對破碎機生產(chǎn)能力的發(fā)揮可以改善。采用檢查篩分后，使不合格的粒級返回破碎機，就如同磨礦機與分級機構成閉路循環(huán)有利于提高磨礦效率一樣。一般只在最末一個破碎段采用檢查篩分，而且與預先篩分合并構成預先檢查篩分閉路循環(huán)。

各種破碎機破碎產(chǎn)物中粗粒級（大于排礦口尺寸）含量β%和最大相對粒度Z（最大顆粒與排礦口尺寸之比）之間的關系：各種破碎機產(chǎn)物中的含量和最大相對粒度礦石可碎性等級破碎機類型旋回破碎機顎式破碎機標準圓錐破碎機短頭圓錐破碎機β%Zβ%Zβ%Zβ%Z難碎性礦石351.65381.75532.4752.9～3.0中等可碎性礦石201.45251.6351.9602.2～2.7易碎性礦石121.25131.4221.6381.8～2.2結論：（1）預先篩分在各破碎段均是必要的；檢查篩分一般只在最末一個破碎段采用。（2）破碎段數(shù)通常為2～3段?！粼谔幚砗嗔枯^多的氧化礦或其它含泥含水較多的礦石時，容易堵塞破碎篩分設備、礦倉、溜槽、漏斗，使破碎機生產(chǎn)能力顯著下降，甚至影響正常生產(chǎn)，此時破碎流程必須考慮設置洗礦設施?！粢话阏J為原礦含水量大于5%、含泥大于5～8%，就應該考慮洗礦，并以開路破碎為宜?！魧δ承┑V石（如黑鎢礦等）為了便于手選，光電選礦或重介質選礦，也需要設置洗礦作業(yè)。也有