自磨、半自磨技术的新进展

1、自磨、半自磨技术的新进展自20世纪50年代北美和南非工业上采用自磨工艺以来，自磨技术得到迅速发展， 它已成为一种成熟的具有特点的磨矿工艺。本文论述了自磨技术在应用、设备大型化、流程与设备改进，以及试验技术等方面的进展，特别是近年来的新发展，并结合工程实例，介绍大型选矿 厂有关设计情况。一、从自磨工艺应用的历史进程看自磨技术的发展20世纪50年代国外工业型自磨机开始应用于矿业；我国于50年代末期研制出第一台干式自磨机。60年代国外自磨技术逐渐完善，有较多的矿山，主要是铁矿采用了自磨工艺。我国在此 期间研制出湿式自磨机，并先后对干式和湿式自磨工艺进行了试验研究工作。70年代是自磨技术发展较快的时期

2、。在国外，自磨工艺除铁矿外，铜矿及其他有色金属 矿山也得到较广泛的应用。 我国自第一个采用干式自磨工艺的密云铁矿和第一个采用湿式自 磨的歪头山铁矿分别于 1970年和1971年投产以来，有许多新建矿山采用了自磨工艺，例 如石人沟、金山店、东山、玉石洼、吉山等铁矿。80年代，北美经济萧条，钢铁工业不景气，新建铁矿山较少，但在国外其他地区和有色金属矿山仍有许多矿山采用了自磨工艺。我国自70年代末以来，自磨技术日趋成熟，80年代又有许多矿山采用自磨工艺，例如德兴铜矿、鲁中、西石门、保国（二期）铁矿、云浮硫铁矿等。自20世纪90年代以来，世界各地又有大批采用自磨工艺的矿山投产或建设。国内外部分工程实例

3、见表1 （表中只列出直径> 36ft自磨机应用）、表2。表1世界大型自磨、半自磨机（直径>36f）主要应用实例磨机规格（DXL台数功率电机台数或 型式制造厂矿石安装地厂矿名称供货间 时备 注ftmHPkW40 X 36A12.19X16375280RM中信重机铁矿澳大利亚中信Sino2009 年G0.974800开始40 X 24SA2.19X7.294219铜矿秘鲁2008 年1RMMetsoG32808340 X 24.812.19X7.294219铜矿智利2008 年1RMMetsoAG56808340 X 24SA2.19X7.268199铜金2008 年1RMMetso矿

4、BCG32008540 X 25.512.19X7.294209铜矿智利2007 年1RMMetsoSAG77808340 X 24SA2.19X7.281209铜矿智利Collahuas2001 年1RMMetsoG324084i40 X 22SA2.19X6.260193金矿澳大利1996 年1RMSvedalaCadiaG700088亚小计1238 X 24.811.58X7.294219铜金巴拿马2008 年2RMMetso矿SAG56808338 X 45A11.58X12302225RMMetso铜矿瑞典2006 年G3.72848338 X 23SA1.58X7.260193RM

5、Metso金矿加拿大2006 年G01008938 X 24.511.58 X7.268199Un decid1RMMetso金矿2006 年SAG470085ed38 X 24.511.58 X7.268199委内瑞1RM金矿2006 年SAG470085拉38 X 24.511.58 X7.2681991RMMetso金矿巴西2005 年SAG47008538 X 23SA1.58 X7.2681991RMMetso铜矿巴西Sossego2002 年G01008538 X 22SA1.58 X6.260193El1RMMetso铜矿智利2000 年rG710088Teniente38 X

6、22.511.58 X6.260193Escon did1RMFuller铜矿智利1999 年SAG860089a38 X 21SA1.58 X6.2702011RMFuller铜锌秘鲁An tami na1999 年rG40003438 X 25.511.58 X7.241179澳大利Olympic1RMSvedala镍矿1996 年AG772086亚Dam38 X 20SA1.58 X6.260193铜金印度尼1RMSvedalaFreeport1996 年G100088矿西亚小计1436 X 17.710.97 X5.1701261Metso钼矿加拿大2007 年541007710.97

7、 X5.201149罗马尼36 X 191RMMetso金矿2006 年790089亚10.97 X5.15011136 X 191Metso铁矿加拿大2006 年79008610.97 X5.180134Farnel&铜金36 X 191RM内华达2004 年790023Thomps on矿10.97 X5.174130玻利维36 X 191RMFuller银矿2004 年798740亚10.97 X6.167124澳大利36 X 20.51RMFuller金矿2004 年255091亚10.97 X201149澳大利36 X 20.5RMMetso金矿Telfer2002 年250

8、090亚10.97 X5.180134澳大利36 X 19.51RMFuller锌矿1997 年940023亚10.97 X17012636 X 19RMFuller铜矿智利1997 年79007710.97 X180134印度尼36 X 19RMSvedala金矿1997 年790023西亚10.97 X5.160119Can delari36 X 16.71RMSvedala铜矿智利1996 年090031a36 X 1910.97 X5.180134RMSvedala铜金阿根廷Alumbrer1995 年790023矿a36 X 16.710.97 X095.11600011931RMS

9、vedala铜矿智利An di na1995 年36 X 1910.97 X795.118000134232Svedala铜矿智利1994 年36 X 1610.97 X884.116000119312Fuller金矿澳大利亚1994 年36 X 16.710.97 X095.11600011931RMSvedala铜矿智利Cadelaria1991 年36 X 18.710.97 X705.11600011931RMSvedala (D)铜矿犹它（美）Kenn ecot t1990 年36 X 1710.97 X185.11500011185RMSvedala (D)铜矿智利ElTenien

10、te1987 年36 X 15AG10.97 X574.31200089482Svedala (H)铁矿明尼苏达Hibb ing1975 年36 X 15AG10.97 X574.61200089482Svedala (A)铁矿明尼苏达Hibb ing1973 年小计31表2国内大型自磨机应用实例磨机规格（DXL台数功率电机制造厂安装国家厂矿名备注ftm台数HPkW28 X 148.53 X 4.27154002Metso中国大红山投产28 X 138.53 X 3.96148502Metso中国冬瓜山投产8.00 X 2.80130001洛矿中国保国投产8.80 X 4.80160002洛矿

11、中国乌努格土山投产*36 X 2210.97 X 6.71221500160002中国袁家村设计34 X 1810.36 X 5.493110002中国袁家村设计34 X 18.7510.36 X 5.721119202中国彳击Z1心/、设计32 X 15.59.75 X 4.72281952中国普朗设计30 X 16.59.15 X 5.03184002中国白马二期设计24 X 147.32 X 4.27238001中国白马二期设计*为原初步设计。二、自磨设备大型化取得新进展自磨设备大型化是降低基建投资和生产费用、提高劳动生产率的重要途径，也是自磨技 术发展的重要标志之一。自自磨工艺在工业上

12、应用以来，自磨机的大型化一直是选矿界河设备制造部门的重要开发研究课题，并不断取得新进展。50年代自磨工艺刚刚在工业上应用，自磨机规格较小。60年代出现了 $ 9.75m（32英尺）自磨机，并先后应用于某些矿山。70年代中期$ 10.97m （36英尺）自磨机制造出来，并首先 应用于美国希宾铁矿，这是当时最大规格的自磨机。此规格自磨机（以及此前的自磨机），采用常规的齿轮传动。由于受齿轮传动功率的限制，在此后较大一段时间内，自磨机规格没 有新的突破。直至90年代中期，随着无齿轮传动方式的应用，相继制造$ 11.58m （38ft）和似$ 12.19m（40ft）的自磨机。由中国设计和制造的 0 1

13、2.19m X 10.97m© 40ft X 3（6f机功率为28000kW的自磨机，即将 安装在澳大利亚 Sino铁矿，这是当今世界上最大的自磨机。 据报道，更大规格的© 12.80m © 13.50m （ © 42f© 44ft自磨机正在设计中。三、自磨机传动系统及设备结构的新进展1、采用环形电动机 （ringmotor ）的无齿轮（gearless）传动 无齿轮传动是将环形电动机的转子固定在磨机筒体周围，使磨机筒体成为电动机转子的一部分。环形电动机为低速同步机，可采用变频调速。无齿轮传动与常规的齿轮传动相比， 投资较高，但具有如下优点。传

14、动功率大。常规的齿轮传动每个小齿轮的最大传动功率为8500kW,采用双机传动最大为17000kW。而无齿轮传动可达到更高的传动功率。所以无齿轮传动突破了常规齿轮传 动对功率的限制， 为自磨机进一步大型化创造了条件； 具有较高的传动效率； 方便于磨 机调速；运转率较高，维修量较小，占地面积较小。采用无齿轮传动的磨机最先应用于水泥工业， 90 年代开始应用于自磨机。至今世界上有50 多台自磨机采用了无齿轮传动， 其中大部分为直径 10.97m 及其以上的自磨机。 图1 为美 国Kennecott铜矿采用无齿轮传动的© 10.97m自磨机外貌图。图 1 无齿轮传动自磨机外貌2、组合柔性传动

15、 组合柔性传动系统是改进了的齿轮传动系统。它与常规齿轮传动不同之处，是每个减速系统有 2 个小齿轮与磨机大齿轮啮合（如果是双机传动则有 4 个小齿轮与大齿轮啮合） 。小 齿轮具有自调整功能， 可以平衡大齿轮运转偏差， 并使其具有相同的扭矩。 由于实现了多点 啮合传动，就可以使大齿轮宽度减小。据称，这种传动系统兼容了无齿轮传动运转率较高、 维修量较小，以及常规齿轮传动投资较低的优点。采用组合柔性传动系统的自磨机由Polysius公司（即原 Aerofall公司）制造，于 90年代中期应用于伊朗某铁矿（3台© 9.75mX 4.72m半自磨机，每台功率2X 4000kW和澳大利亚某铜 矿

16、（1台© 10.36mX 5.18m半自磨机，功率 2X 5500kW）这种传动系统在大型球磨机也有所应 用。3、筒体支撑轴承 与支撑轴承在耳轴的传统磨机不同，筒体支撑轴承是将轴承支撑在磨机筒体上。磨机本体、衬板和磨机充填物的负荷直接传递到轴承， 其受力情况不像传统磨机那样， 需要从磨机 筒体经过端盖转移到耳轴轴承。 这样， 磨机端盖仅受较小的力， 因此可用较轻的钢结构件代 替传统的笨重的端盖部件。在磨机筒体周围设有 4 个滑动垫轴承，所有轴承具有自调整功能。由各种原因引起的摆 动和偏心， 可通过每个轴瓦的自调整功能进行校正。 这种滑动轴承比相同的耳轴轴承能承受 更高的负荷。在每个滑

17、动轴承内设有负荷传感器，以测定磨机负荷。采用这种轴承比耳轴轴承设置传 感器更为容易。Polysius 公司将这种筒体支撑结构和组合柔性传动系统一起应用于自磨机和球磨机。四、自磨流程不断改进自磨工艺流程，除取决于矿石的嵌布粒度因素（决定磨矿段数）外，另一重要因素是矿 石在自磨过程中能否产生及如何处理临界粒度 （难磨颗粒） 物料的积累问题。 解决临界粒度 物料积累问题， 强化自磨作业， 除采取适当措施改善自磨机给矿粒度组成外， 一般有以下几 种方法。采用半自磨（向磨机中添加部分钢球）：从自磨机引出临界粒度物料（格子板加开砾石窗）作为第二段砾磨机的磨矿介质；从自磨机引出临界粒度物料，然后用专门的破碎

18、机破碎后返回自磨机； 对磁铁矿矿石亦可在破碎前 （或后）加干式磁选剔出部分废石后再返回 自磨机。70年代以前多采用前两种方法处理临界粒度物料，形成了几种自磨基本流程。70年代以后，特别是近十多年来， 自磨流程有了新的发展， 上述第3种方法得到广泛采用， 有的厂同 时采用其中的两种方法，形成了改进的自磨流程。自磨流程分类及主要应用实例见表3。表3自磨（半自磨）流程类型及实例（一）基本流程及实例一段自磨沃布什（Wabush），1964 赖特山（Mt.Wright），1975 希宾（Hibbing），1976密云（原设计），1970吉山（原设计），1973一段半自磨亨德森（Henderson）， 1

19、976 迪斯普塔达（Disputada），1981自磨球磨萨维奇河（Savage Rive）, 1968 库德雷穆克（Kudremukh ）, 1980 科巴（Cobar）, 1965鲁中，1985玉石洼，1976密云改造，1986西石门，1986改进流程及实例一段自磨+干选+破碎希宾改造1个系列，1992一段自磨+破碎津格鲁范（Zinkgruven）， 1977一段自磨+破碎+干选 吉山改造，80年代自磨球磨+破碎巴格达（Bagdad）, 1977 海蒙特（Highmo nt）, 1980国家（National）,改造1个系列，1991 保国二期，1981德兴，1984澳大利亚 Sino （

20、设计）保国扩建，2007自磨+球磨+干选金山店，1974续表3自磨（半自磨）流程类型及实例（二）基本流程及实例半自磨球磨巴特勒（Butler）, 1967国家（National）, 1967艾兰（Island）, 1971皮马（Pima）, 1971希米尔卡敏（Similkameen）, 1972 歪头山，1971东山，1972冬瓜山，约2006年大红山，约2007年乌努格土山，2009袁家村（设计）自磨砾磨格里菲斯（Griffith ）, 1968帝国（Empire）, 1963艾蒂克（Aitik） , 1972斯蒂肯约克（Stekkenjokk）, 1976因古列茨（H Hr O）列别金（

21、Jie6e3 U9H2改进流程及实例半自磨-球磨+破碎自磨-砾磨+破碎雷伊（Ray）, 1992克拉拉贝尔（Clarabelle）, 1991 科隆（Colo n）, 1991波尔科（Porco）, 1992米申（Mission）, 1991（皮马2#选厂改造）苏希格（Sossrgo）, 2004卡迪亚（Cadia）,约1997年埃斯孔迪达（Escondida），约2002年 肯耐科特改造（Kennecott）蒂尔登（Tilden）, 1974 基律纳（Kiruna）, 1994自磨+砾磨+破碎+干选帝国（Empire） 4 期，1979近年来，对金属矿山来说，采用较多的主要有：半自磨球磨流程

22、（SAB）半自磨球磨+被碎流程（SABC和自磨球磨+破碎流程（ ABC）。国内近年新建（或在建）自磨选矿厂，大部分采用了半自磨-球磨流程。比如，铜陵冬 瓜山铜矿、昆钢大红山铁矿、内蒙古乌努格土山钼矿、太钢袁家村铁矿（设计）等。半自磨 -球磨+破碎流程（SABC同时采用了两种强化磨矿措施，即半自磨和从磨机中引出砾石进行破碎，可有效解决难磨临界粒度物料的积累问题。它是目前比较流行的流程，近年来世界上许多大型金属矿山采用这种流程，比如澳大利亚的Cadia金矿、智利的Escondida铜矿（四期）、巴西Sossego铜矿、美国Kennecott铜矿（改造）等等。对铁矿石，由于受到磁铁矿除铁技术难题的限

23、制。这种流程暂不宜采用。此流程采用半自磨（磨机中加钢球），磨机排出的砾石中必然混入废钢球，为了保证砾石破碎机正常生产，必须除掉废钢球。因为磁铁矿为强磁性矿物，除铁（废钢球）技术问题还没有解决因此，对铁矿来说，一般多采用半自磨-球磨流程，或采用自磨-球磨流程+破碎流程。比如正在设计的中信Sino铁矿（澳大利亚）、保国铁矿等。对于新建矿石是否采用自磨（半自磨），采用哪种流程，必须以试验为依据，经多方案比较后再确定。五、自磨试验方面的进展常规磨矿的磨矿介质一般为钢棒（棒磨机）或钢球（球磨机），其规格和添加量是可以控制的。自磨（或半自磨）不同于常规磨矿，其全部或部分介质为被磨物料本身，它是随着给 矿粒度组成及其物理特性的变化而变化的。因此自磨不能像常规磨矿那样，仅凭矿石可磨性试验（获得矿石功指数）即可选择计算磨矿设备，它需要进行更充分的试验研究工作，其试验结果直接影响自磨流程的选择和设备规格的确定。20世纪5060年代，由于试验问题，自磨的应用曾出现过某些偏差和教训。70年代以来，人们认识到这一问题，对自磨试验工作更加重视，普遍认为新建矿山要采用自磨（半自 磨）工艺，必须进行半工业规模的试验。这一认识和做法一直延续到90年代。我国为进行自磨试验，曾引进和自制半工业试验装置数套，做了多个矿山自磨试验，为选矿厂设计提供了可靠依