TM系列大型塔磨机的研发及其在磨矿工艺中的应用

2016-11-08陈来保桂致成

现代矿业 2016年9期

关键词：球磨机磨机选矿

韩呈陈来保桂致成

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

TM系列大型塔磨机的研发及其在磨矿工艺中的应用

韩呈陈来保桂致成

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

阐述了大型高效超细磨设备TM塔磨机的构造及工作原理，分析对比了在选矿作业中塔磨机与传统球磨机在磨矿工艺中的优势，并介绍了塔磨机在国内的应用现状及未来发展趋势。

TM系列大型塔磨机磨矿超细磨构造原理

随着全球矿业的高速发展，现代矿山普遍面临着矿石性质贫、细、杂、难等诸多问题，矿物需要磨到更细才能达到单体解离，磨矿细度成为影响精矿品位的关键因数之一。在选矿流程中，磨矿工艺中的细磨与过磨现象并存是最突出的问题，如何有针对性地磨矿，并在第一时间将合格粒级矿石有效的分级出来，是减少过磨，提高磨矿效率最关键的环节[1]。

中钢集团安徽天源科技股份有限公司依托前身为原冶金部马鞍山矿山研究院选矿设备研究所，通过近10 a的研究，成功研制出了TM系列塔磨机并大型化，为塔磨机在各大矿山的应用与推广提供了广阔的前景。

1 TM系列塔磨机概述

中钢天源自助研发生产的TM系列塔磨机(见图1)是一种适用于湿法工艺的磨碎设备，其运行能耗低、处理能力强、产品粒度控制简单、工艺流程易于管理，适合作为各类物料的细磨设备。塔磨机是由顶部竖直安装的电机驱动，由中部传动轴和下部螺旋搅拌器组成运动结构，下部筒体和中上部传动支架为固定支撑结构；研磨仓内悬挂一套双螺旋搅拌轴，通过安装在磨机顶部的主电机进行驱动，螺旋的搅拌带动研磨仓内的磨球运动，磨球之间撞击和摩擦作用将所研磨的物料进行破碎。

2 TM系列塔磨机主要参数

2.1 TM系列塔磨机使用范围

TM系列塔磨机适用于磨碎较细物料，入料粒度为1～10 mm，出料产品粒度可达1 μm，可应用在铜矿、铅锌矿、金矿、铁矿等各类金属矿物的加工回收工艺和化工、陶瓷等非金属物料的磨碎工艺。入磨物料需是由水混合均匀的料浆，质量浓度为30%～70%，根据物料性质、粒度、处理量等条件可对料浆浓度进行调节。

图1 TM系列塔磨机外形图

2.2 TM系列塔磨机的结构

TM塔磨机主要由传动系统、筒体、螺旋搅拌器组成，其具体结构见图2。

图2 TM系列塔磨机结构示意

2.3 TM系列塔磨机的工作原理

TM系列塔磨机一般与旋流器配合使用，工作时，先向磨机内添加磨矿介质(钢球)，然后把物料由给矿口添加到研磨仓，物料和水通过循环泵给入磨机底部，然后自下而上运动。在搅拌轴低速旋转的过程中，筒体内的物料由于自身的浮力、重力、摩擦力及离心力一系列力的作用下，能够促使磨矿介质与物料实现有序的运动循环和宏观上的受力基本平衡。在与搅拌轴相连的螺旋叶片内表现为小于提升速度的螺旋式上升，在筒体内衬与螺旋外缘间为螺旋式下降。然而在微观上，由于单一物料颗粒其受力的不均匀性形成动态的运动速差及受力不平衡，造成物料颗粒被强行挤压、研磨以及物料之间由于受力折断、微剪切、劈碎等综合作用，物料被不断的分解、磨细。合格粒级的物料输送则是随不断给入的循环水及输送介质上升，在进行内部水力分级后从塔磨机溢流出矿口自流溢出。从磨机筒体溢流出来的料浆被送到旋流器进行分级，粗颗粒通过循环泵返回到磨机底部进行再次研磨。因此，塔磨机能有效研磨物料并避免过磨现象。

2.4 TM系列塔磨机的主要技术参数

中钢天源自助研发生产的系列塔磨机主要技术参数见表1。

表1 TM系列塔磨机主要技术参数

注：给矿粒度为-200目50%～70%；产品粒度为-400目85%～95%。

3 TM系列塔磨机与传统球磨机对比

3.1 磨矿效率

在某选厂分别对塔磨机和球磨机磨矿效率进行测定，给矿及其他条件基本一致，对比结果见表2。

表2 磨矿效率对比结果

注：上述各粒级含量均为100%。

由表2可知，TM系列塔磨机磨矿效率大大高于传统球磨机，主要因为其立式结构，当矿粒进入筒体上部，介质层的向下运动受循环流产生的上升速率影响，上升速率可以带走部分细颗粒；从下部给料时，细颗粒在上升流中上升速率快，有利于颗粒的内部微分级，减少过磨，可不经研磨或少许研磨就排出磨机。同时，对于选别磨矿细度要求较高的矿种具有促进作用。

3.2 能耗

从TM系列塔磨机与球磨机工作原理来看，塔磨机是主电机带动研磨仓内悬挂的一套双螺旋搅拌轴。螺旋的搅拌带动研磨仓内的磨球运动，磨球之间撞击和摩擦作用将所研磨的物料进行破碎。对于传统球磨机而言，主电机通过联轴器、减速机和小齿轮带动大齿轮圈和筒体运动。在筒体运转时，产生离心力和摩擦力，使介质和矿石随筒壁上升至一定高度时，借助自身重量呈抛物线落下，从而把物料击碎。同时塔磨机使用较小的介质球，而球磨机主要依靠碰撞破碎，因此需要一些大尺寸介质球以产生足够动能。不难看出，球磨机附带运转部件较多，能量损失大。根据国内外选矿厂进行的对比研究可知，塔磨机达到球磨机同样的产品粒度，可比球磨机节省能耗10%～30%。与此同时，TM系列塔磨机搅拌叶片采用独家的设计工艺，一般使用寿命为6～9个月，筒体衬板采用先进的橡胶磁性衬板，几乎没有磨损；筒体为开门式设计，方便设备的维护与检修。

3.3 安装

球磨机为卧式磨机，其安装占地面积大，辅助设施较多，安装难度大，施工周期较长；TM系列塔磨机为搅拌类磨机，设备结构简单，占地面积少，不需要庞大的设备基础，安装难度小，与安装球磨机相比，可节约安装费用[2]。

4 TM系列塔磨机的应用前景与展望

磨矿设备在现代选矿工艺中起着十分重要的作用，然而一般情况下的磨矿设备磨矿效率却非常低。与其他磨矿设备相比，TM系列塔磨机作为一种运行能耗低、磨耗低、可靠性高、超细处理能力强、产品粒度控制简单、工艺流程易于管理，且适于大规模生产的磨矿设备，能更好的满足大规模生产的需要。目前，正在使用TM系列塔磨机的企业有岚县田野铁矿采矿场有限公司、龙口市金鑫黄金有限公司、文山华联锌铟集团等。

同时，对于细磨技术和装备，国外设备价格昂贵，是国产设备价格的3～6倍。TM系列塔磨机的研制成功为难处理金属矿物实现充分解离提供了技术保证，推动了细粒级难选金属矿处理技术的进步，在难处理铁矿、钼矿、铜矿、铜钼矿、铅锌矿、黄金矿等选矿领域中应用前景广阔，随着矿石的贫细化，大型立磨机将会在金属矿山细磨作业中得到越来越广泛的应用[3-4]。