华北理工选矿厂设计课件04主要工艺设备的选择和计算-2磨矿、分级及选分设备

4.4磨矿设备

4.4.1磨矿设备的选择在选矿厂，磨矿作业是工艺过程中的一个中间环节。所以，磨矿机的选择要兼顾前后作业。影响磨矿设备选择的因素磨矿车间的生产能力矿石性质给矿及产品粒度磨矿设备使用的条件和性能基建投资生产成本常用的磨矿设备棒磨机格子型球磨机溢流型球磨机湿式自磨机干式自磨机砾磨机棒磨机（1）特点：磨矿过程中磨矿介质与矿石呈线接触。（2）优点：具有一定的选择性破碎作用、产品粒度比较均匀、过粉碎矿粒少。在用于粗磨时，产品粒度为1~3mm时，棒磨机的处理量大与同规格的球磨机；当用于细磨时，产品粒度小于0.5mm时，磨矿效果不如同规格的球磨机。（3）棒磨机的给矿粒度为15~25mm，当棒磨机的直径大于2400mm时，给矿粒度上限可达40~50mm。棒磨机的产品粒度上限可达1~3mm.（4）目前，大多使用直径小于4500mm的棒磨机，一般用于两段或三段磨矿中的第一段磨矿作业，也可用于W、Sn等脆性矿石的磨矿作业。（1）球磨机应用：短筒型用于粗磨长筒型用于较细的磨矿分类：格子型（短筒型、长筒型）球磨机溢流型球磨机溢流型球磨机优点：构造简单、好管理、容易维修、磨矿产品粒度细（一般小于0.2mm）。缺点：排矿液面高、矿浆在磨机内停留时间长、单位容积处理量低、排矿粒度不均匀、易产生过粉碎。应用：是用于两段磨矿流程中的第二段磨矿和中矿再磨。格子型球磨机特点：排矿端设有格子板。优点：矿浆液面比较低，能及时排出合格产品，减少了矿石的过粉碎，磨矿效率高，单位处理量比同规格溢流型球磨机高15%左右，装球量较多。缺点：构造复杂、格子板易坏，维修困难，重量大，设备价格高。应用：磨矿产品的粒度上限一般为0.2~0.3mm，因此，常用于第一段磨矿，（3）自磨机自磨机有干式自磨剂和湿式自磨机。自磨机的给矿粒度约为200~350mm，经一次自磨矿后，排矿产品粒度可达几个mm以下。可以简化磨矿流程；具有选择性破碎作用；过粉碎矿量少。加入少量钢球（磨机容积的2~8%）消除“难磨粒子”。（4）砾磨机应用：常用于磨矿的第二段细磨作业。磨矿介质来源：破碎后的块状矿石；自磨机引出的“难磨粒子”；自然形成的砾石（卵石）。优点：减少了钢耗；减少铁的污染；改善选别效果。缺点：生产能力低。4.4.2磨矿设备的计算常用计算方法：容积法（磨矿机单位容积处理量计算法）：按原矿或新生成计算级别（一般用-0.074mm）的含量计算磨矿机单位容积的处理量，然后算出磨矿机的处理量。功耗法（磨矿效率计算法）：按加工一吨矿石消耗的功计算磨矿总功耗并由此确定磨矿机型号、规格及台数。试验法：按半工业试验或工业试验所得到的单位处理量或单位功耗，以合理的比例放大求出磨矿机的处理量。其它方法：总体平衡法、转换系数法4.4.2.1球磨机和棒磨机容积法的计算步骤：（1）单位磨机容积处理量计算：按新生成级别计的单位磨矿容积处理量计算公式：

q=k1k2k3k4q0式中：q—设计中拟选用的磨矿机按新生成级别（一般为-0.074mm粒级）计算的单位容积处理量，t/(m3.h);q0—生产中（或工业试验）使用的磨矿机按新生成级别（一般为-0.074mm粒级）计算的单位容积处理量，t/(m3.h);Q0—工业试验或生产中磨机一台的处理量，t/h；β1—工业试验或生产磨机中给矿中-0.074mm粒级的含量，%β2—工业试验或生产磨机中产品中-0.074mm粒级的含量，%V—工业试验或生产磨机的有效容积，m3；k1—矿石相对可磨度系数，试验或查表；k2—磨机直径修正系数，查表或按下式计算：

n—可变指数；n值与磨机直径、型式的关系，查表。容积法计算步骤D1—设计中拟选用的磨机直径，m；D2—工业试验或生产中的磨机直径，m；b1—设计磨机衬板厚度，m；b2—工业试验或生产磨机衬板厚度，m；k3—磨机型式修正系数，查表；k4—磨机给矿和产品粒度差别系数，k4=m1/m2m1—设计磨机按新生级别（-0.074mm）计算的、在不同给、排矿条件下相对处理量，查表。m2—工业试验或生产中磨机按新生级别（-0.074）计算的、在不同给、排矿粒度条件下的相对处理量，查表。（2）设计磨机处理量计算式中：Qd—设计磨机处理量，t/台.h；

q—同前；Vd—设计选用磨机有效容积，m3；βd1—设计磨机给矿中-0.074mm含量，%；βd2—设计磨机产品中-0.074mm含量，%；βd1、βd2可按实际生产资料选取或查表。（3）设计磨机台数计算计算公式：式中：nd—设计磨机台数，台；

Qa—设计流程中磨矿回路给矿量，t/h；

Qd—设计磨机台时量，t/台.h。球磨机计算实例某磁铁矿选厂，磨矿回路处理量为459.6t/h，采用阶段磨矿（球磨）阶段磁选流程；一段球磨回路给矿粒度为20~0mm，-200目占5%；一段球磨回路产品粒度dp80=200μm，-200目占50%；根据试验报告，矿石相对可磨性系数为1.10（与大孤山矿石相比）；大孤山选厂一段球磨为φ2.7×2.1m格子型球磨机，给矿粒度为15~0mm，-200目占4.94%，产品粒度-200目55.25%，q0=1.575t/(m3.h)。计算一段球磨机的规格。实例解答：再磨作业磨机计算再磨机的生产能力计算尚无完善的方法，因此，设计中要按实际生产或试验资料确定，如果无实际生产资料或试验资料，可参考下面的方法进行再磨机的选择计算。再磨作业磨机计算计算公式：式中：Vb—再磨所需要的磨矿机容积，m3；

V1—把原矿全部磨到再磨前的磨矿产品粒度时需要的磨矿机容积，m3；

V2—把原矿全部磨到再磨后的磨矿产品粒度时需要的磨矿机容积，m3；

γb—再磨的矿石量占原矿量的重量百分数（产率），以小数表示。说明：当γb很大时，计算结果误差较小；当γb不大时，则计算结果误差较大。两段磨矿的磨矿机计算分段计算法：适用于适用于矿石泥化能力较大；阶段磨矿、阶段选别的磨矿流程，选别作业对第一段磨矿粒度有特定要求；也可用于连续磨矿流程，两段磨机分开单独计算（第一段开路）。一次计算法：适用于第一段磨机的产物没有特定要求的两段闭路磨矿流程。分段计算方法（1）确定第一段和第二段磨矿按新形成计算级别计的单位生产能力；第一段磨矿和第二段磨矿最终产物中小于计算级别的含量。（2）根据下列公式分别计算各段磨矿机需要的容积：分段计算方法式中：qⅠ—第一段磨矿机按新生成小于计算级别的单位生产能力，t/m3.h；

qⅡ—第二段磨矿机按新生成小于计算级别的单位生产能力，t/m3.h；其余符号同前。qⅠ、qⅡ通过试验或收集实际生产资料确定。分段计算方法（3）磨矿机台数确定第一段磨矿机台数：第二段磨矿机台数：式中：V—选定的每台磨矿机的有效容积，m3。其余符号同前。一次计算法（1）计算两段磨矿需要的总容积：

式中：

V1，2—两段磨矿所需要的总容积，m3；

Qa—磨矿作业的原始给矿量，t/h；

β1—第一段磨矿回路给矿中小于计算级别的含量，小数；

β3—第二段磨矿回路产品中小于计算级别的含量，小数；

q01,02—两段磨矿按新生成计算级别计的单位处理量，t/m3.h。（2）分配计算出的总容积当两段磨矿均为闭路，且选用的磨机类型及规格相同时，两段磨机容积分配为1：1，即：V1=V2式中V1、V2分别为设计的第一段和第二段磨机的有效容积，m3。当两段磨矿均为闭路，第一段为格子型球磨机，第二段为溢流型球磨机时，两段磨机容积之比为：（2）分配计算出的总容积式中：D1、D2—分别为设计第一段及第二段磨机直径，m；

k—磨机容积差别系数，k=1.10~1.15;

其余符号同前。当两段磨矿中第一段为开路，第二段为闭路时，两段磨机容积之比大致为：

V2/V1=2~3当两段磨矿中，第一段为棒磨，第二段为球磨，则两段磨机容积之比为：

V2/V1=1.5~2（3）第一段磨矿产品粒度计算计算目的：控制的以、第二段磨矿产品的量和粒度，避免两段磨机负荷不均。计算公式：式中：β2—第一段磨矿产品中小于计算级别的含量，小数；

k—两段磨机的单位处理能力之比：k=0.8~0.85；

m—两段磨机容积之比。当选用两段闭路磨矿流程时，m=1；当第一段为开路，第二段为闭路的两段磨矿时，m=2~3。4.5分级设备按照工作原理分类：利用重力或离心力，按颗粒在流体中的沉降规律进行物料分级的设备，如：螺旋分级机、水力旋流器、圆锥分级机、槽形分级机等。控制筛孔尺寸，按粒度大小进行分级的设备，如：振动筛、弧形筛、细筛等。按沉降规律进行物料分级的设备的缺点分级效率低。在磨矿回路中采用一次分级往往不能取得令人满意的效果，因而降低了磨机的处理量，增加了能耗；分级精度低。造成有用矿物在沉沙中的反富集，有用矿物的密度越大，沉砂中反富集现象越严重。这不仅造成有用矿物的过粉碎，影响选别工艺指标，且又降低了磨机的处理量。为了克服上述缺点，近年来研究了用筛分机作为磨矿回路的分级设备。4.5.1螺旋分级机

4.5.1.1螺旋分级机的选择应用：磨矿回路中的预先分级和检查分级，以及洗矿、脱泥等作业。优点：设备构造简单、工作可靠、操作方便、易与直径小于3.2m的磨机构成闭路。缺点：分级效率低，在细粒分及时溢流浓度太低，对下段选别作业不利。4.5.1.1螺旋分级机的选择在构造上可分为：高堰式螺旋分级机>015mm沉没式螺旋分级机<015mm4.5.1.2螺旋分级机的计算影响螺旋分级机处理量的因素：分级机的规格；安装坡度；溢流粒度及粒度组成；溢流浓度；物料密度；矿浆粘度。我国常用的螺旋分级机处理量计算方法（1）已知螺旋分级机规格，按溢流中固体重量计算螺旋分级机处理量时，采用下列公式：高堰式螺旋分级机：Q1=mk1k2(94D2+16D)/24

沉没式螺旋分级机：Q1=mk1k2´(75D2+10D)/24式中：Q1—按溢流中固体重量计的螺旋分级机处理量，t/h；

m—分级机螺旋个数；

k1—矿石密度系数，查表，或按公式计算：

k1=1+0.5（ρ-2.7）

ρ—矿石密度，t/m3；

k2、k2´—分级粒度修正系数，查表。

D—分级机螺旋直径，m。我国常用的螺旋分级机处理量计算方法

对于直径D＞1.2m的大型螺旋分级机，也有采用下面公式计算：

高堰式螺旋分级机：Q1=mk1k2(65D2+74D-27.5)/24

沉没式螺旋分级机：Q1=mk1k2´(50D2+50D-18)/24我国常用的螺旋分级机处理量计算方法（2）已知按溢流中固体计的处理量，，求分级机的螺旋直径，则按下式计算：高堰式螺旋分级机：沉没式螺旋分级机：我国常用的螺旋分级机处理量计算方法（3）使用上述两种方法选用螺旋分级机时，一般还需要按返砂中固体计的处理量进行验算。其计算公式为：式中：Q2—按返砂中固体重量计的螺旋分级机处理量，t/h；

n—螺旋转数，r/min；其余符号同前。4.6选分设备的选择和计算

4.6.1浮选设备选择和计算4.6.1.1对浮选设备的基本要求具有良好的充气性能；具有足够的搅拌强度；使气泡有适当长的路程，形成较稳定的泡沫区；能连续工作并便于调节。4.6.1.2浮选设备的分类浮选机：机械搅拌式充气机械搅拌式浮选柱机械搅拌式浮选机机械搅拌式浮选机是靠机械搅拌器（转子和定子组）实现矿浆搅拌和充气。优点：不需外加充气装置即能自吸空气，其中有些型号浮选剂还具有自吸矿浆能力，中矿返回容易实现自流。缺点：充气量较小，电耗与磨损一般较高。充气机械搅拌式浮选机是靠机械搅拌器搅拌矿浆，而充气是由另设风机提供。优点：充气量大且可调，叶轮磨损小，电耗低。缺点：无吸气能力，需另设压风机，除XCF型具有自吸矿浆能力外，其它型号浮选机无自吸矿浆能力，需设置矿浆返回泵，配置不够方便。浮选柱无机械搅拌充气式浮选设备。优点：结构简单、制造安装容易，占地面积小。缺点：对粗颗粒、大密度矿物选别效果较差；充气器易堵塞；难以操作和控制；设备高度大；事故处理设施比较复杂。应用：矿物组成简单、品位较高、易浮选硫化矿石的浮选。4.6.1.3浮选设备的选择需考虑的因素设备性能、特点；原矿性质：矿石密度、粒度、含泥量、品位、可浮性等；选矿厂规模；流程结构；系列划分。设计中应注意的问题矿石性质及选别作业的要求；根据矿浆流量合理地选择浮选机规格；通过技术经济比较确定浮选机的规格和数量（选别指标、经营费、操作管理、维护检修等）；确定浮选机槽数时，每列粗扫选作业的槽数一般不少于8个槽，以免发生矿浆短路；注意设备制造质量及备品、备件供应情况；采用浮选柱时，必须以一定规模的试验研究为依据。4.6.1.4浮选机的计算（1）浮选时间的确定浮选时间的长短对浮选槽容积的大小和浮选指标的好坏影响很大，必须慎重选取。浮选时间确定的依据：试验结果并参照类似矿石选矿厂生产实践。试验的浮选时间比工业生产的时间要短，故在设计中应将浮选时间加长，国外通常是乘以2的调整系数，国内则乘以1.5。（1）浮选时间的确定如新设计的选矿厂安装的浮选机的充气量与试验用浮选机充气量不同，应按下式计算：式中：t—设计浮选时间，min；

t0—试验室浮选机的浮选时间，min；

q0—试验室浮选机的充气量，m3/(m2.min)；

q—工业用浮选机的充气量，m3/(m2.min)；

△t—根据生产实践增加的浮选时间，或△t=kt0，min；

k—浮选时间调整系数，一般k=1.5~2.0。（2）浮选矿浆体积的计算计算公式：式中：W—计算矿浆体积，m3/min；

Q—设计作业流程量（包括返砂量），t/h；

R—作业矿浆的液体与固体重量之比；

ρ—矿石的密度，t/m3；

k1—处理量不均衡系数。当浮选前为球磨时，k1=1.0；当浮选前为湿式自磨时，k1=1.3。（3）浮选机槽数的计算和确定浮选机槽数计算公式：式中：n—浮选机计算台数，台；

W—进入该作业的矿浆量，m3/min；

t—设计浮选时间，min；

V—设计选用浮选机的几何容积，m3；

k—浮选机有效容积系数。对有色金属矿石k=0.8~0.85；对铁矿石k=0.65~0.75；泡沫层厚时取小值，反之取大值。浮选作业系列数目的确定方法与磨矿机的系列数相同：便于矿浆自流；不利于稳定矿浆流量和系列之间的互换及生产检测。与磨矿机的系列数不同可以克服前一种方法的缺点；有利于浮选机大型化的要求；难以实现矿浆自流输送；多用于自动控制水平要求较高的大型选矿厂。（4）浮选柱的计算浮选柱断面为矩形时：浮选柱断面为圆形时：式中：F—浮选柱断面积，m2；

D—浮选柱直径，m；（4）浮选柱的计算

H—浮选柱高度，m；一般粗选柱可取H=7~8m；精选和扫选可降至1~2m；对于品位较高的易浮硫化矿，宜采用大直径低高度的浮选柱，一般粗选柱取H=5~7m，扫选柱取H=4~6m，精选柱取H=3~4m。

k0—浮选柱充气率；粗选取k0=0.25~0.35，扫选取k0=0.2~0.25，精选取k0=0.35~0.45，泡沫层厚时取大值，反之取小值；

k1—给矿不均衡系数，浮选柱之前为球磨机磨矿时，取k1=1.0；浮选柱之前为自磨机时，取k1=1.3。

Q—设计作业流程量，t/h；

R—作业矿浆的液体与固体重量之比；

ρ—矿石的密度，t/m3;t—浮选时间，min。（5）搅拌槽的选择和计算药剂搅拌槽：用于各种药剂制备作业，根据药剂性质的不同，搅拌槽的材质及结构也不尽相同。药剂搅拌槽容积按药剂制备作业制度选定。矿浆搅拌槽：用于浮选作业前的矿浆搅拌，使矿浆和药剂充分混合，为选别作业创造条件。如果某些药剂添加在磨矿机内，或加在浮选机前的砂泵池内或分配器内，则可以不设搅拌槽。矿浆搅拌槽按结构分类：压入式提升式提升式搅拌槽既有搅拌作用又有提升作用，提升高度可达1.2m，如果设备配置中矿浆自流高差不足并相差较少时，可考虑选用此设备。搅拌槽容积的计算计算公式：V:搅拌槽容积，m3;Q:进入搅拌槽的设计流程量（包括返砂量）,t/h;R:矿浆的液体与固体重量之比；ρ:矿石密度,t/m3;K1:处理量不均衡系数。浮选前为球磨机时，取k1=1.0；浮选前为自磨机时，取k1=1.3；t:搅拌时间，min；由实验确定，如果缺乏资料，可取t=3~5min.4.6.2重选设备分选原理根据有用矿物与脉石矿物的密度差来达到分选的目的。影响分选效率的因素：密度差；粒径大小；形状；品位；解理情况；介质的性质。重选设备的选择设备类型：必须与矿石的物理性质相适应。根据产品的质量要求选择设备。参考各种重选设备的应用特点及分选粒度。重选设备的计算多数重选设备的生产能力计算尚无成熟的公式。设备台数的确定：（1）参照处理类似矿石、近似条件的台时生产能力进行计算；（2）根据单位时间单位面积生产能力定额进行计算；（3）单机试验确定。生产能力的影响因素：矿石种类、粒度、形状、矿浆浓度、入选品位、要求的产品质量、对选别产物的工艺要求。4.7脱水设备细粒精矿脱水方法：浓缩-过滤、浓缩-过滤-干燥；尾矿：浓缩后输送至尾矿库；中间产物：浓缩，以满足下段作业对矿浆浓度的要求。常用设备：浓缩机、过滤机、干燥机4.7.1浓缩机

4.7.1.1浓缩机的选择浓缩机的类型：（1）普通型机械排料浓缩机（2）高效浓缩机（3）倾斜板浓缩机（4）倾斜板浓密箱普通浓缩机普通浓缩机有中心传动和周边传动两种。中心传动浓缩机：能自动提耙。国外生产及应用较多（包括大直径浓缩机），国内中心传动浓缩机最大直径为20m。周边传动又分为辊轮传动和齿条传动两种方式。国内辊轮传动浓缩机规格为直径15~30m，主要用于处理密度较小的物料。国产直径45m、50m和53m周边齿条传动浓缩机有轻型和重型之分，轻型用于处理尾矿，重型用于处理精矿。高效浓缩机实质上并不是仅仅通过沉降达到浓缩目的的脱水设备，而是结合泥浆沉积层的过滤特性的新型脱水设备。因此，脱水效率远比一般浓缩机高。特点：（1）添加絮凝剂，增加固体颗粒的粒径，加快沉降速度；（2）设置倾斜板，缩短矿粒沉降距离，增加沉降面积；（3）发挥泥浆沉积层的絮凝过滤、压缩作用，提高处理量；（4）配置有自动控制装置。浓缩机选型选择浓缩机的类型、规格和台数，既要满足后续作业对精矿（或重矿）含水量的要求，又要严格控制和降低金属量的流失。因此，在设备选型时，应通过工业试验或模拟试验确定浓缩机的有效面积；或进行矿浆静止沉降试验，参照类参照类似选矿厂的生产指标进行计算。浓缩机的规格，主要根据给矿量和溢流中最大颗粒（或絮团）在水中的沉降速度来确定。影响沉降速度的因素：给矿和排矿的液固比、给矿的粒度组成、矿浆的粘度、浮选药剂和絮凝剂类型和矿浆温度。浓缩机的排矿浓度影响因素：物料的密度、粒度及矿物组成、物料在浓缩机中的停留时间。4.7.1.2浓缩机的计算按单位面积生产能力计算（1）按浓缩机的单位面积处理量q0，计算浓缩作业所需浓缩机总面积计算公式：A=q/q0式中：A-需要的浓缩机面积，m2；

q-给入浓缩机的固体量，t/h；

q0-单位面积处理量，t/(m2d)。一般根据工业试验或模拟试验选取；若无实验数据，可参照类似选矿厂的实际生产指标选取；在无上述资料时，查表。（2）在求得浓缩作业所需浓缩机面积之后，再按照下式计算浓缩机的直径：式中：D-需要的浓缩机直径，m；

A