第四章--磨矿分级(2017资料.ppt

第四章磨矿分级,本章基本内容：1.磨矿的目的、意义；2.磨矿的原理、各种磨矿机械结构、工作原理及特点；3.分级的意义、原理及性质、分级机械、4.磨矿分级流程、磨矿分级工艺指标及操作因素本章重点：1.磨矿介质运动状态及其磨矿效果；2.磨矿临界转速；3.格子型、溢流型球磨机的结构、特点及差别；4.分级的原理及性质；5.水力分级机、螺旋分级机的工作原理及特点。6.磨矿分级流程结构。,概述,磨矿分级亦属于矿石的准备作业，是破碎筛分后的后续工艺。分级作业与磨矿作业联合，及时分出粒度合格的产物，减少过磨，提高磨机的生产能力和磨矿效率。通常在磨机中进行。磨矿机械主要有球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机、半自磨机等。磨矿作业常以湿式磨矿为主，并且与分级机组成闭路循环。某些工艺过程（水泥、石棉等）也有采用干式磨矿的。,第一节磨矿,一、磨矿的目的和意义：1.磨矿目的：（1）使矿石中有用矿物颗粒单体分离，（2）使其粒度符合选别作业的要求。2.意义：磨矿细度的确定是根据矿石中有用矿物嵌布粒度大小和选别作业对选别粒度的要求来确定的；但在一定程度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减小而增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。,1.球磨机内矿石粉碎过程,筒体旋转时，球磨机内的钢球随筒体一起旋转，并到达一定高度;当钢球重力的向心分力大于离心力时，脱离筒体下落，击碎矿石；磨机运转过程中，磨矿介质发生滑动，对矿石产生研磨作用。冲击力+研磨力粉碎矿石,二、磨矿基本原理,磨机对矿石的磨矿作用,矿石在磨矿介质产生的冲击力和研磨作用下得到粉碎,2.磨矿介质在筒体内的运动规律,磨机在不同工作转速时磨矿介质的运动状态a.泻落式运动b.抛落式运动c.离心式运动,磨矿介质提升的高度与抛落的运动轨迹，主要决定于磨机的转速和磨矿介质的填充量。,筒体转速增大到一定程度，钢球随筒体作圆运动上升到一定高度后“抛落”，冲击和研磨矿石。磨矿效率最高。,筒体转速增大到某一极限值，钢球随筒体作同心旋转而不下落，失去磨矿作用。,筒体低速运转，钢球随筒体提升到一定高度后，离开筒体向下“泻落”；球的冲击力很小，但研磨作用很强，磨矿效果差，适用于粒度较细的矿石粉碎。,2抛落式：,1泻落式：,3离心式：,3.介质在不同运动状态下的磨矿效果,4.临界转速,定义：球磨机中的最外层球刚好随筒体一齐旋转而不下落时，这时的球磨机转数称为临界转速。临界转速计算公式：式中：D球磨机的内直径。米n。临界转速,目前生产中最适宜的工作转速为：n=（0.76-0.88）n。转/分。,三、磨矿机械,通常磨矿机械主要有球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机、半自磨机等。,球磨机,自磨机,棒磨机,生产线上的球磨机,磨矿机,大型磨矿机,磨矿车间,（一）球磨机（有格子型和溢流型两种）,1.格子型球磨机（1）结构：（如图）主要由筒体、给矿部、排矿部、传动部、轴承部和润滑系统等六部分组成。,格子型球磨机示意图1-联合给矿器；2-中空轴颈内套；3-主轴承；4-端盖；5-端盖衬板；6-筒体；7-衬板；8-楔形压条；9-大齿轮；10-轴颈内套；11-排矿部端盖；12-格子板；13-人孔,（2）球磨机衬板,作用：保护筒体，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦；增强磨矿介质对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，降低金属消耗。,格子型球磨机内部结构,锰钢衬板的表面形态（a）平滑型；（b、c、d）突起型；（e）阶梯型,（3）格子型球磨机的排矿部分,排矿部分由中空轴颈的端盖、扇形格子板、中心衬板和轴颈内套等零件组成。格子板断面为梯形，向排料方向扩大；起提升矿浆，将钢球和粗颗粒拦隔在筒体内作用。,格子板篦孔的排列形式a同心圆b倾斜式c辐射式,排矿口盖板及格子板,磨矿机内部结构,磨矿介质（铁球）,（4）格子型球磨机的特点,磨细的物料随矿浆通过隔板上的排矿小孔排出，排料端的矿浆面低于中间轴颈的矿浆流出面，属于低水平、强制排矿。筒体内储存的矿浆少，合格物料能及时排出，过磨现象较轻。排料速度快，产物粒度相对较粗，一般的-0.074mm粒级占45%-65%。常用作粗磨设备，一般均放在第一段磨矿作业，可以获得较高的处理能力，或用于容易泥化的物料磨碎作业。,2.溢流型球磨机,（1）结构：结构与格子型球磨机基本相同,溢流型球磨机示意图1-联合给矿器；2-中空轴颈内套；3-主轴承；4-给矿端盖；5-端盖衬板；6-筒体；7-衬板；8-压条；9-大齿轮；10-排矿部端盖；11-轴颈内套；12-人孔,给矿器,排矿口,（2）溢流型球磨机的特点,产物从排料中空轴颈中溢流出去，磨矿时间长，产物粒度较细，适宜的磨碎产物-0.074mm粒级占80%以上。该种磨矿机通常作为细磨阶段磨矿用，适用于精矿再磨作业，可以获得粒度较细的合格产品。结构简单，价格低廉，常用作细磨设备。缺点是磨碎过程中“过粉碎”现象严重，磨矿效率较低。,3.溢流型和格子型球磨机优缺点,（1）溢流型球磨机优点：构造简单，维修方便，由于出料管铸有反螺纹，大块矿石和钢球不易排出机外。缺点：单位容积生产能力较低，因此处理量比较低，而且易产生过粉碎现象。（2）格子型球磨机优点：排矿速度快，能减少矿石的过粉碎，同时能增加单位容积产量，比溢流型球磨机产量高。缺点：构造复杂，格子型排矿易于堵塞格子板，而且检修较困难复杂些，作业率相对较低。,（二）棒磨机,1.结构：与溢流式球磨机结构类似，采用钢棒作为磨矿介质，长度一般比筒体短2050mm，棒直径40-100mm。内表面平直，防止筒体旋转时钢棒歪斜产生“乱棒”现象。,棒磨机及其磨矿示意图,2.棒磨机的工作特点,棒磨机一般用于粗磨，转速较球磨机低，为临界转速的60-70，充填率30-40，给矿粒度为2030毫米，产品粒度为30毫米。磨矿过程中，棒磨机介质是“线接触”，在粗粒未被磨碎前，细粒较少受到破碎，具有选择性的破碎作用，减少了矿石的过粉碎，其产品粒度均匀，钢棒消耗量低。这种磨机在我国南方一些重选厂使用的较多。,3.棒磨机的应用：,（1）一般用于第一段开路磨矿作粗磨作业。（2）在钨、锡或其它稀有金属矿的重选厂或磁选厂，为防止磨矿过粉碎,常采用棒磨。（3）棒磨机用于开路磨矿，可代替短头圆锥破碎机作细碎。,（三）砾磨机,砾磨机是一种用砾石或卵石作磨矿介质的磨矿设备。由于磨矿机的生产率与磨矿介质的比重成正比，因此砾磨机的筒体尺寸（DL）要比相同生产率的球磨大。,砾磨机,生产中的砾磨机,1.衬板形状：砾磨机的衬板多采用网状或梯形（目的是形成自衬，便于提升物料）。衬板要能够夹住磨矿介质，形成“自衬”，以减少衬板磨损，加强提升物料能力和矿物间的粉碎作用。2.特点：能耗小、生产费用低、节省金属材料(如磨矿介质)、能避免金属对物料的污染等，特别适用于对物料有某些特殊要求的场合。3.应用：用于处理金、银、重晶石等金属和非金属矿石。4.操作要求：使用砾磨机时，转速一般比球磨机略高，常为临界转速的85%90，矿浆浓度一般比球磨机低5%一10%。,（四）自磨机,自磨机也叫无介质磨矿机。借助矿石本身在筒体内的冲击和磨剥作用，使矿石达到粉碎的目的。,世界上最大的自磨机直径12.2m，长15m，净重1210t，价值5500万元，中国生产，2010年安装在西澳SINO铁矿,自磨机,1.结构：见图,干式（气落式）自磨机1、2、3-楔形衬板；4-进料槽；5-排出气流；6-返回自磨机中粗粒；7-粉碎区；8-提升板,湿式自磨机1-给矿小车；2-给矿端波峰衬板；3-给矿端衬板；4-筒体提升；5-排矿端衬板；6-排矿格子板；7-大齿圈；8-圆筒筛（返回装置）,2.工作过程,借助矿石本身在筒体内的冲击和磨剥作用，矿石的粉碎靠矿石自由降落时的冲击力和颗粒之间互相磨剥以及矿石由压力状态突然变为张力状态的瞬时应力，因此可以避免过粉碎。湿式自磨机采用格子板排矿，磨矿产品在水中进行分级；干式自磨机利用风力分级。3.操作要求：矿石自磨机的转速一般为临界转速的7080。物料充填率在3040之间为宜。为了简化传动系统，通常采用低速电动机。,3.特点,(1)筒体直径大，长度短，一般DL3。为了减轻物料的轴向离析，提高磨机生产能力和强化磨碎过程的选择性。(2)中空轴颈的直径大，长度短。直径大是为了适应给矿块度大的需要，长度短使给矿通畅。,第二节分级,一、分级的定义、目的及意义1.定义：粒度、形状和比重不同的矿粒群，在水中按沉降速度的不同分成若干窄级别的作业，称为湿式分级。2.目的：及时分离出合格产物，避免过磨，同时使不合格（较粗）物料返回再磨。,3.分级作业意义：分级与磨矿构成磨矿循环作业（1）分出磨矿合格产物，避免过粉碎，防止泥化；（2）避免不必要的磨碎过程，及早送往选别作业；（3）将粒度不合格的粗砂部分返回磨机再磨。,二、分级的过程及性质,1.分级过程：分级是与磨矿作业配合的生产过程。在闭路磨矿循环中，磨矿机的排矿进入分级机，分级机再将其分为合格产物（溢流）和粗砂（返砂），粗砂返回磨矿机中再磨，溢流进入下一步作业。,3.分级性质：,（1）预先分级是将入磨机原矿中的合格产品事先分出，从而可提高磨矿效率。（2）检查分级是将磨矿排矿中的不合格产品分出，返回磨矿机再磨。它可以控制合格产品中的最大粒度，减少过粉碎现象，提高磨矿效率。（3）预先及检查分级闭路磨矿时，预先分级和检查分级往往合一，称为预先及检查分级。（4）控制分级是对检查分级后的溢流再行分级的作业，分出混入其中的不合格产品，使它符合下一作业的粒度要求。,4.分级与筛分的区别,分级和筛分的性质相同；筛分是比较严格按几何尺寸对物料进行分开；而分级则是按沉降速度差异进行分开，分级具有较宽的粒度范围。,三、分级机械,分级机械有：螺旋分级机；水力旋流器；耙式分级机；浮槽分级机等,水力旋流器,螺旋分级机,（一）螺旋分级机,1.螺旋分级机的基本结构：主要由U形水槽、螺旋装置、传动装置、升降机构、支承轴承等五部分组成。,螺旋分级机示意图1.螺旋装置；2.U形水槽；3.螺旋轴；4.轴承；5.传动装置；6.螺旋提升结构；7.进料口；8.溢流堰；9.溢流排出口；10.沉砂排出口,（1）高堰式螺旋分级机：溢流堰的位置高于螺旋主轴下端的轴承中心，但低于溢流端螺旋的外缘。它适于分离0.15-0.20mm的粗粒级，通常用于第一段磨矿。（2）沉没式螺旋分级机：溢流端的螺旋有4-5圈全部浸没在矿浆中，分级面积大，适用于细粒分级，一般可获得-0.074mm颗粒含量大于65%的溢流细度，主要用于第二段磨矿。（3）低堰式螺旋分级机：溢流端低于下端轴承中心，分级面积小，仅用于洗矿或脱水，已较少使用。,2.螺旋分级机类型,不同类型螺旋分级机示意图,高堰式,低堰式,工作中的高堰式分级机,3.工作原理,矿浆从槽子旁侧中部的进料口给入倾斜安装的U形水槽内，随着螺旋的低速回转和连续不断的搅拌矿浆。借助于固体粒大小不同，比重不同，因而在液体中的沉降速度不同的原理，使得大部分轻而细的颗粒悬浮在水中，从溢流堰溢出；粗而重的颗粒沉降于槽底（沉砂），被螺旋叶片推向斜槽的上方并排出推入磨机进料口，输送过程中同时完成脱水作业。,返砂：若分级机的沉砂进入磨矿机械再磨，进入磨机的沉砂即称为返砂。,螺旋分级机工作示意图,4.特点,优点:构造简单，工作可靠，操作方便，分级区域平稳，可获得较细的溢流粒度；水槽坡度大，返砂含水量低，便于与磨矿机自流返砂。缺点:设备较笨重，占地面积大，分级效率低，下端轴承易磨损，溢流底部轴承密封不良等。,（二）水力旋流器（水力分级机）,水力旋流器是一种利用离心力作用的分级设备。1结构：主要由给矿管，圆柱体外壳，锥形容器，排砂嘴和溢流管等部分组成。上部呈圆柱形，下部呈圆锥形。圆柱体的中央插入一根溢流管，给料管与圆柱部分相切，锥体下部留有沉砂口（底流）。,水力旋流器,水力旋流器结构,1-给矿管；2-圆柱体外壳；3-溢流管；4-锥形容器；5-排沙嘴；6-导管,2.分级原理,矿浆以0.52.5公斤/厘米2的进口压力切向进入旋流器中，并以很大速度旋转。固体粒子受到很大的离心力作用。由于矿浆以很大速度旋转，在旋流器中存在二种矿浆流：一种是靠近锥体筒壁向下旋转流动的外流；一种是位于锥体筒中间旋转上升的内流。给矿中的粗砂受到较大的离心力进入外流之中，沿旋流壁器内下沉，由沉砂口排出，而给矿中的细粒和大部分水以内流形式上升，并经由溢流管作为溢流排出，从而完成分机作业。,旋流器工作原理图,3.特点优点：构造简单，没有运动部件，体积很小，占地面积少，单位面积处理能力大，操作维护方便，成本低。目前，我国一些选矿厂成功地用水力旋流器代替了螺旋分级机。缺点：砂泵动力消耗大，设备磨损严重，给矿压力、给矿量波动对生产指标有影响。4.应用（1）可用于选前分级，常与二段溢流型球磨机构成闭路磨矿；分级用水力旋流器给矿压力较大，圆筒直径较粗，可分出-800m+74m的粒级。（2）可作为选矿脱泥和矿浆浓缩的设备；脱泥用旋流器圆筒直径较细，可分出-74m+5m的粒级。,选厂磨矿分级车间,第三节磨矿分级流程,1.磨矿分级流程的结构磨矿机常常与分级机组成闭路，在国内，除重选外，一般浮选厂和磁选厂都采用闭路磨矿流程现代选矿厂多应用一段或二段磨矿流程，很少采用三段以上的磨矿流程。磨矿段数的多少，主要依据选矿厂的规模、矿石可磨性、有用矿物结晶粒度的大小、给矿粒度和最终产品的粒度来决定。一般情况下，如果最终产品粒度的上限大于0.15毫米时，可采用一段磨矿流程；最终产品粒度上限小于0.15毫米时，应采用二段磨矿流程。磨矿段数的多少，必须根据具体情况，经过技术经济比较来确定。,2.一段闭路流程,（1）图（a）是选矿厂常见的一段闭路磨矿流程。（2）图（b）若原料粒度较细，含合格产品在15%以上时，可采用加预先分级的一段闭路磨矿流程。（3）图（c）若对最终磨矿产品要求比较细时，可采用加溢流控制分级的一段闭路磨矿流程。,一段闭路流程,3.二段磨矿流程,图2-11（a）是两段全闭路磨矿流程，适用于要求磨碎到0.15mm或更细的大、中型选矿厂；图2-11（b）是两段一闭路磨矿流程。其特点是生产能力较大，第一段采用棒磨机可以增大磨矿粒度，使破碎流程在开路情况下有效地工作，只在设计大型选厂时才有条件被采用。,4.磨矿循环负荷,（1）返砂:通常在闭路磨矿循环中，从分级机返回磨矿机再磨的粗粒物料。（2）循环负荷（返砂比）：返砂的重量与磨矿机给矿的重量百分比。,5.磨矿-分级流程循环负荷计算,第四节磨矿分级工艺指标及操作因素,一、磨矿分级工艺指标衡量磨矿分级效果的工艺指标有磨矿细度、生产能力和磨机的作业率。1.磨矿细度磨矿产品的细度通常采用“标准筛”的200目筛子筛分产品，并以筛下量占产品总量的百分数来表示。如，200目占60，或0.074mm占60。不同矿石，有不同的磨矿细度要求。适宜的磨矿细度，一般应根据矿石的嵌布特征，经试验确定或通过生产实践加以证实。,2.磨机的生产能力,（1）磨机台时生产能力：即在一定给矿和产品粒度条件下，单位时间（小时）内磨机能够处理的原矿量，吨/台时。只有当磨机的型式、规格、矿石性质、给矿粒度和产品粒度相同时，才可以比较简明地评述各台磨机的工作情况。（2）磨机“利用系数”：单位时间内每平方米磨机有效容积平均所能处理的原矿量，吨/米3时。即磨机的利用系数q=Q/V（吨/米3时）利用系数q条件：只能在给矿粒度、产品粒度均相近的条件下，才能比较真实地反映矿石性质和磨机操作条件情况。因此，只能概略描述磨机的工作状况。,（3）特定粒级利用系数：即单位时间内经过磨矿过程所获得的某一指定粒级含量表示的生产能力，吨/米3时。,3.磨矿效率：磨矿效率是评价磨机能量消耗的指标。有以下几种表示方法：1.以磨碎单位重量物料所消耗的能量（即比能耗）来表示。单位：千瓦.时/吨2.以磨碎生成单位重量-200目粒级物料所消耗的能量来表示。单位：千瓦.时/吨（-200目）3.以磨矿技术效率来表示。,4.磨机的作业率,（1）定义：作业率（运转率），指磨矿-分级机组实际工作小时数占日历小时数的百分数。（2）公式：磨机作业率（）=磨机总运行小时数/周期日历小时数100%生产中，每月计算一次，全年累计并按月平均。磨矿作业率的高低，反映了选矿厂的管理水平。还可以以此揭露和分析影响磨矿-分级机组不正常运转的原因，采取有效改进措施。,二、影响磨矿-分级组工作的操作因素,可概括以下3类：1.矿石本身的性质：如硬度、含泥量、给矿粒度等；2.磨机结构方面：如磨机的型式、规格、转速、衬板形式等；3.操作条件：如磨矿介质(形状、比重、尺寸和配比、充填系数)、矿浆浓度、返砂比以及分级效率。以上几点中，矿石性质和磨机结构等方面参数一般不易变动，因此，实际中，操作条件对磨矿分级工作影响较大。,1.磨矿介质的装入制度,（1）介质形状选择一般选用球形或长棒形磨矿介质，该介质磨矿效果好。球形磨矿介质为点接触碰撞，效率高，适宜细磨。长棒形磨矿介质为线接触，可避免过粉碎，适宜磨矿产品1mm磨矿。（2）磨矿介质材质选用考虑：比重、密度、耐磨性、价格、加工制造条件等方面。一般生产中，常选用钢球和铁球磨矿介质。钢球比重大，强度高、耐磨性强、磨矿效果好。铁球价