CN112756068B

CN112756068B - 一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法

Info

Publication number: CN112756068B
Application number: CN202011563406.2A
Authority: CN
Inventors: 王绍兴; 吴楠; 郑冰清; 李俊鹏
Original assignee: Liaoning Dongda Mining And Metallurgy Engineering Technology Co ltd
Current assignee: Liaoning Dongda Mining And Metallurgy Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: CN112756068A

Abstract

一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法，属于磨矿领域。该陶瓷基介质搅拌磨机，包括的筒体形成磨腔，筒体上设置有磨矿给矿口和磨矿溢流口，磨腔内设置有搅拌装置，搅拌装置包括电机、减速机、螺旋搅拌器和联轴器；电机和减速机连接，减速机通过联轴器和螺旋搅拌器连接，螺旋搅拌器包括螺旋搅拌轴和螺旋搅拌轴上设置的螺旋搅拌叶片；磨腔内填充有陶瓷基介质。陶瓷基介质为三种不同尺寸规格的陶瓷基介质混合。对搅拌磨机中螺旋搅拌叶片的螺旋部螺距、设定螺旋转速，控制搅拌磨机运行过程保持一种能量密度小、介质比表面积大的运行状态。该磨矿方法采用上述陶瓷基介质搅拌磨机，具有高效粉磨、低磨矿成本、高磨矿细度和均匀度的优点。

Description

一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法

技术领域

本发明涉及磨矿技术领域，具体涉及一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法。

背景技术

搅拌磨机作为一种高效节能的研磨设备，已经广泛应用在选矿厂磨矿作业，尤其是在铁矿、铜矿、铅锌矿、黄金矿山等选矿厂的细磨和超细磨作业。其主要通过利用搅拌装置使得磨矿介质运动而产生的冲击、剪切、研磨作用，从而粉碎物料，搅拌磨机的结构为垂直安装，最上部为高扭矩电机，高扭矩电机带动减速机转动同时调整磨机至适宜转速，减速机带动磨机螺旋搅拌轴转动，通过搅拌轴将动能传递给磨矿介质，从而实现矿物的高效粉磨。搅拌磨机在选矿厂细磨作业中的能耗及介质消耗比相同处理能力的球磨机节约30％以上。

随着矿石的逐步开采，易选矿石越来越少，新开采的矿石成分更加复杂，矿石嵌布粒度更细，因此对磨矿粒度要求更高。

现有的搅拌磨机采用的磨矿介质多为钢球，其存在磨机负荷大、钢球容易变形、有效比表面积不足、磨矿效率低的问题；也有采用陶瓷介质进行替代，但是并没有相应的将搅拌磨机的其他结构部件进行调整，虽然磨矿成本得到控制，但磨矿产品的粒度组成偏粗，不利于后续的选别作业，若控制合格的产品粒度则需降低磨机处理能力。

并且，现有的陶瓷介质虽然具有耐磨性强、硬度高、良好的尺寸稳定性的优点，但是介质密度小，磨矿效果收到影响。因此根据陶瓷介质，研发一种适用于陶瓷基介质的搅拌磨机具有很高的实用价值。

发明内容

为了解决现有搅拌磨机的上述技术之不足，本发明提出了一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法，陶瓷基介质搅拌磨机，采用的磨矿介质为陶瓷金属复合球，并进一步配合陶瓷金属复合球，对其搅拌磨机中螺旋搅拌叶片的螺旋部螺距和筒体进行设计，通过重新设定螺旋结构及螺旋转速，控制搅拌磨机运行过程保持一种能量密度小、介质比表面积大的运行状态。采用该陶瓷基介质搅拌磨机进行磨矿，不仅可以避免单纯钢球磨矿介质的不足，还能大幅提高陶瓷基介质的磨矿效率，是一种能够实现高效粉磨、降低磨矿成本、提高矿物细度和均匀度的磨矿方法。

本发明通过以下技术方案予以实施：

本发明的一种陶瓷基介质搅拌磨机，包括筒体、搅拌装置和陶瓷基介质；筒体形成磨腔，筒体上设置有磨矿给矿口和磨矿溢流口，磨腔内设置有搅拌装置，搅拌装置包括电机、减速机、螺旋搅拌器和联轴器；电机和减速机连接，减速机通过联轴器和螺旋搅拌器连接，螺旋搅拌器包括螺旋搅拌轴和螺旋搅拌轴上设置的螺旋搅拌叶片；磨腔内填充有陶瓷基介质。

所述的陶瓷基介质搅拌磨机还配合设置有润滑控制系统和电气控制系统，润滑控制系统用于控制陶瓷基介质搅拌磨机的减速机润滑和联轴器润滑，电气控制系统用于陶瓷基介质搅拌磨机的自动化控制。

进一步的，所述的电机优选为高扭矩电机。

进一步的，筒体上设置的磨矿进料口设置在筒体下部。

进一步的，筒体上还设置有磨矿介质补加口和磨矿介质卸球口。

进一步的，所述的陶瓷基介质为：陶瓷金属复合球，陶瓷金属复合球原料中，陶瓷和金属材料按质量比为，陶瓷：金属＝(100～50)：(0～50)。

陶瓷金属复合球原料中，按质量百分比，陶瓷优选含量为80％～100％，金属优选为0～20％。

进一步的，陶瓷基介质为三种不同尺寸规格的陶瓷基介质混合，各个尺寸的陶瓷基介质占总用球质量的百分比为：

直径为20～25mm陶瓷基介质40％～60％；

直径为14～17mm陶瓷基介质30％～40％；

直径为8～10mm陶瓷基介质10％～20％。

所述的陶瓷基介质的比表面积为700～800m²/m³。

进一步的，所述的螺旋搅拌叶片中，螺旋搅拌叶片的螺距H(单位为m)与螺旋搅拌叶片的半径R(单位为m)的关系为H＝(1.6～2)R。

进一步的，螺旋搅拌叶片还设置有螺旋搅拌衬板，螺旋搅拌叶片的安装高度优选为2.5～3m。

所述的陶瓷基介质搅拌磨机，其筒体能量密度为12～18kWh/m³。

本发明的一种磨矿方法，采用上述陶瓷基介质搅拌磨机，为湿法磨矿，包括以下步骤：

(1)将待磨矿物配置成待磨矿物矿浆，将待磨矿物矿浆通入磨腔中，并将以下三种不同尺寸规格的陶瓷基介质装入磨腔中；

各个尺寸的陶瓷基介质占总用球质量的百分比为：

直径为20～25mm陶瓷金属复合球40％～60％；

直径为14～17mm陶瓷金属复合球30％～40％；

直径为8～10mm陶瓷金属复合球10％～20％。

(2)通过螺旋搅拌轴的转速r(单位为r/min)与螺旋搅拌叶片的半径R(单位为m)的数值对应关系为r＝k/R，确定螺旋搅拌轴的转速r；其中，k为换算常数，取值为30～50；

开启电机，使得螺旋搅拌轴的转速为r，进行磨矿，磨矿方式为连续磨矿，合格磨矿产品由陶瓷基介质搅拌磨机上部设置的磨矿溢流口排出。

所述的步骤(1)中，陶瓷基介质的体积总和占磨腔总体积的百分数为30～80％。

所述的步骤(1)中，按质量比，待磨矿物：陶瓷基介质＝1：(3～5)。

所述的步骤(1)中，待磨矿物矿浆中，待磨矿物的质量浓度为40～60％。

进一步的，当待磨矿物为铁矿石时，待磨矿物矿浆中，铁矿石的质量浓度为45％～50％；

当待磨矿物为有色金属时，待磨矿物矿浆中，有色金属的质量浓度为50％～60％；有色金属为铜、铅、锌、镍中的一种或几种；

当待磨矿物为重物料时，待磨矿物矿浆中，重物料的质量浓度为40％～45％，重物料为金精矿、冶炼渣中的一种或几种。

所述的步骤(1)中，待磨矿物置于磨腔的方式采用下部给矿。

与传统搅拌磨机磨矿相比，本发明设计的一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法，其具有以下优势：

1、处理相同物料，处理能力和磨矿细度条件相同条件下，本发明可降低传统磨机(钢球介质)的电耗30％以上，降低介质消耗90％以上；

2、本发明中的磨矿介质不变形，应用过程中单位体积的有效比表面积比传统搅拌磨机用钢球高200～300m²/m³，磨矿效果更好；

3、相同型号设备，陶瓷基介质搅拌磨机负荷更小，更有利于磨机启动，可很好解决传统搅拌磨机启动困难问题；

4、陶瓷基介质搅拌磨机在研磨铜、铅、锌等硫化矿时，因为没有铁离子的污染，可提高后续选别作业回收率1个百分点以上。

5、陶瓷基介质搅拌磨机筒体及螺旋部的专业设计，配合螺旋结构及螺旋转速的改变，能够控制磨机运行过程保持一种能量密度小(12～18kWh/m³)、介质比表面积大(700～800m²/m³)的运行状态。

附图说明

图1为本发明的陶瓷基介质搅拌磨机的结构示意图；

图中，1-高扭矩电机；2-减速机；3-磨矿介质补加口；4-磨矿溢流口；5-筒体；6-螺旋搅拌叶片的螺距；7-磨矿给矿口；8-螺旋搅拌轴；9-螺旋搅拌叶片；10-陶瓷基介质；11-联轴器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

按照本发明提供的一种陶瓷基介质搅拌磨机及其磨矿方法，首先设计一款陶瓷基介质搅拌磨机。设计陶瓷基介质搅拌磨机筒体能量密度为12～18kWh/m³，单位体积内的介质比表面积为700～800m²/m³。

螺旋搅拌轴的转速r与螺旋搅拌叶片的半径R的关系r＝k/R；其中，k为换算常数，取值为30～50；

螺旋搅拌叶片的螺距H与螺旋搅拌叶片的半径R的关系为H＝(1.6～2)R；

在螺旋搅拌叶片外周设置有螺旋衬板，螺旋衬板的安装高度为2.5～3m；

陶瓷基介质搅拌磨机的初装球不同尺寸的陶瓷金属复合球配比为:

直径为20～25mm陶瓷金属复合球40％～60％；

直径为14～17mm陶瓷金属复合球30％～40％；

直径为8～10mm陶瓷金属复合球10％～20％。

陶瓷基介质的充填率最高可以达到80％；

待磨矿物矿浆的质量浓度控制条件如下：

待磨矿物为铁矿石时，待磨矿物矿浆的质量浓度为45％～50％；

待磨矿物为有色金属(如铜、铅、锌、镍)时，待磨矿物矿浆的质量浓度为50％～60％；

待磨矿物为重物料(如金精矿、冶炼渣)时，待磨矿物矿浆的质量浓度为40％～45％；

给矿方式为下部给矿。

以上述方案，进行如下具体实施方式：

实施例1

设计一台280kw的陶瓷基介质搅拌磨机，用于研磨铁的粗精矿。

该陶瓷基介质搅拌磨机，结构示意图见图1，包括筒体5、搅拌装置和陶瓷基介质10；筒体5形成磨腔，筒体5下方设置有磨矿给矿口7，在筒体5上方设置有磨矿溢流口4，磨腔内设置有搅拌装置，搅拌装置包括高扭矩电机1、减速机2、螺旋搅拌器和联轴器11；螺旋搅拌器包括螺旋搅拌轴8和螺旋搅拌轴8上设置的螺旋搅拌叶片9；高扭矩电机1和减速机2连接，减速机2通过联轴器11和螺旋搅拌器的螺旋搅拌轴8连接，通过筒体上方设置的磨矿介质补加口3向磨腔内填充有陶瓷基介质10。

设计的陶瓷基介质搅拌磨机，其螺旋搅拌器的螺旋搅拌叶片直径为1.7m，螺旋搅拌叶片的螺距6为1.5m，螺旋搅拌轴8转速为40r/min，螺旋搅拌叶片上设置的螺旋衬板设计高度2.5m，陶瓷基介质搅拌磨机的初装球量35t，本实施例中，不同尺寸陶瓷基介质质量配比为22mm：15mm：9mm＝50:35:15，本实施例采用的陶瓷基介质为纯陶瓷球，控制待磨矿物矿浆中，粗精矿的质量浓度为48％，运行时的能量密度为13kWh/m³，陶瓷基介质比表面积为753m²/m³。

一种磨矿方法，采用上述陶瓷基介质搅拌磨机，包括以下步骤：

从磨矿给矿口7采用下部给矿，给矿粒度为-200目粗精矿的质量百分含量为60％，按质量比为：待磨矿物：陶瓷基介质＝1：4，加入粗精矿矿浆；

以螺旋搅拌轴8转速为40r/min，进行磨矿，磨矿为连续磨矿，合格的磨矿产品，由陶瓷基介质搅拌磨机上部设置的磨矿溢流口排出，磨矿产品中，粒度-325目的粗精矿占的质量百分含量为90％，本实施例中，陶瓷基介质搅拌磨机处理能力为60t/h。使用陶瓷基介质搅拌磨机相比原使用钢球介质磨机处理单位矿石的能耗由5kWh/t降低到3kWh/t，降低40％；补加球用量由1.5t/d降低到100kg/d，降低93.3％。

实施例2

一种陶瓷基介质搅拌磨机，其结构同实施例1，不同之处在于：

本实施例中，陶瓷基介质为陶瓷金属复合球，按质量比，陶瓷为80％，金属为20％。金属优选为合金钢。

本实施例添加的陶瓷基介质，各个尺寸的陶瓷基介质占总用球质量的百分比为：

直径为20～25mm陶瓷金属复合球45％；

直径为14～17mm陶瓷金属复合球35％；

直径为8～10mm陶瓷金属复合球20％。

一种磨矿方法，采用本实施例的陶瓷基介质搅拌磨机，包括以下步骤：

(1)将待磨矿物配置成待磨矿物矿浆，将待磨矿物矿浆通入磨腔中，并将以下三种不同尺寸规格的陶瓷基介质装入磨腔中；按质量比，待磨矿物：陶瓷基介质＝1：3.5。

本实施例中，陶瓷基介质的体积总和占磨腔总体积的百分数为60％；

本实施例中，待磨矿物为冶炼渣，配置得到的矿浆质量浓度为40％；

(2)以螺旋搅拌轴8转速为42r/min进行磨矿，磨矿方式为连续磨矿，合格磨矿产品由陶瓷基介质搅拌磨机上部设置的磨矿溢流口排出。

实施例3

本实施例中，陶瓷基介质为陶瓷金属复合球，按质量比，陶瓷为50％，金属为50％。金属优选为合金钢。

本实施例添加的陶瓷基介质，，各个尺寸的陶瓷基介质占总用球质量的百分比为：

直径为20～25mm陶瓷金属复合球40％；

直径为14～17mm陶瓷金属复合球40％；

直径为8～10mm陶瓷金属复合球20％。

(1)将待磨矿物配置成待磨矿物矿浆，将待磨矿物矿浆通入磨腔中，并将以下三种不同尺寸规格的陶瓷基介质装入磨腔中；按质量比，待磨矿物：陶瓷基介质＝1：3。

本实施例中，陶瓷基介质的体积总和占磨腔总体积的百分数为30％；

本实施例中，待磨矿物为铜矿，配置得到的矿浆质量浓度为60％；

(2)以螺旋搅拌轴8转速为58r/min进行磨矿，磨矿方式为连续磨矿，合格磨矿产品由陶瓷基介质搅拌磨机上部设置的磨矿溢流口排出。

对比例1

一种陶瓷基介质搅拌磨机，同实施例1，采用陶瓷基介质为纯陶瓷球，不同之处为：螺旋搅拌叶片的螺距为1.7m，螺旋搅拌轴转速33r/min。研磨实施例1中的相同物料，给矿粒度为-200目粗精矿的质量百分含量60％，磨机处理能力为55t/h，处理单位矿石的能耗为3.2kWh/t，陶瓷球补加量为100kg/d，磨矿产品粒度-325目粗精矿的质量百分含量85％。相比与实施例1，不改变磨机结构，磨机的磨机处理能力降低9.1％，磨矿产品粒度中-325目含量降低5个百分点；说明搅拌螺旋叶片尺寸调整后的磨矿效果明显优于不调整螺旋搅拌叶片螺距的磨矿效果。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种陶瓷基介质搅拌磨机，其特征在于，该陶瓷基介质搅拌磨机包括筒体、搅拌装置和陶瓷基介质；筒体形成磨腔，筒体上设置有磨矿给矿口和磨矿溢流口，磨腔内设置有搅拌装置，搅拌装置包括电机、减速机、螺旋搅拌器和联轴器；电机和减速机连接，减速机通过联轴器和螺旋搅拌器连接，螺旋搅拌器包括螺旋搅拌轴和螺旋搅拌轴上设置的螺旋搅拌叶片；磨腔内填充有陶瓷基介质；

陶瓷基介质为三种不同尺寸规格的陶瓷基介质混合，各个尺寸的陶瓷基介质占总用球质量的百分比为：

直径为20~25mm陶瓷基介质40%~60%；

直径为14~17mm陶瓷基介质30%~40%；

直径为8~10mm陶瓷基介质10%~20%；

所述的陶瓷基介质为：陶瓷金属复合球，陶瓷金属复合球原料中，陶瓷和金属材料按质量比为，陶瓷：金属=(100~50)：(0~50)；

所述的陶瓷基介质的比表面积为700~800m²/m³；

所述的螺旋搅拌叶片中，螺旋搅拌叶片的螺距与螺旋搅拌叶片的半径的关系为H=(1.6~2)R；H为螺旋搅拌叶片的螺距，单位为m，R为螺旋搅拌叶片的半径，单位为m；

螺旋搅拌轴的转速与螺旋搅拌叶片的半径的数值对应关系为r=k/R，其中，r为螺旋搅拌轴的转速，单位为r/min，R为螺旋搅拌叶片的半径，单位为m，k为换算常数，取值为30~50。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基介质搅拌磨机，其特征在于，筒体上设置的磨矿给矿口设置在筒体下部。

3.根据权利要求1所述的陶瓷基介质搅拌磨机，其特征在于，在螺旋搅拌叶片外周设置有螺旋衬板，螺旋衬板的安装高度为2.5~3m。

4.根据权利要求1所述的陶瓷基介质搅拌磨机，其特征在于，所述的陶瓷基介质搅拌磨机，其筒体能量密度为12~18kWh/m³。

5.一种磨矿方法，其特征在于，采用权利要求1~4任意一项所述的陶瓷基介质搅拌磨机，为湿法磨矿，包括以下步骤：

各个尺寸的陶瓷基介质占总用球质量的百分比为：

直径为20~25mm陶瓷基介质40%~60%；

直径为14~17mm陶瓷基介质30%~40%；

直径为8~10mm陶瓷基介质10%~20%；

(2)通过螺旋搅拌轴的转速与螺旋搅拌叶片的半径的数值对应关系为r=k/R，确定螺旋搅拌轴的转速r；其中，r为螺旋搅拌轴的转速，单位为r/min，R为螺旋搅拌叶片的半径，单位为m，k为换算常数，取值为30~50；

开启电机，使得螺旋搅拌轴的转速为r，进行磨矿，磨矿方式为连续磨矿，合格磨矿产品由陶瓷基介质搅拌磨机上部设置的磨矿溢流口排出；待磨矿物矿浆中，待磨矿物的质量浓度为40~60%。

6.根据权利要求5所述的磨矿方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，陶瓷基介质的体积总和占磨腔总体积的百分数为30~80%。

7.根据权利要求5所述的磨矿方法，其特征在于，按质量比，待磨矿物：陶瓷基介质=1：（3~5）。