铜硫矿山立磨机添加瓷球尺寸的研究

2021-02-10李明敏

铜业工程 2021年6期

陈延，申滔，李明敏，王旭

（江西铜业集团银山矿业有限责任公司，江西德兴 334201）

1 引言

纳米陶瓷球按制成材料可分为碳化硅类陶瓷球、氮化硅类陶瓷球、氧化锆类陶瓷球和氧化铝陶瓷球四种。目前矿山使用的一般为氧化铝陶瓷球，与传统钢球相比，纳米陶瓷球有着密度低、强度高、刚性好、硬度高、耐磨损、耐高温、热膨胀系数小和耐腐蚀的特点。陶瓷球的密度低，如氧化铝陶瓷球密度为3.77g/cm3，仅为传统钢球的一半，在磨机中作研磨介质使用，可以降低球介质的离心力，从而减小对矿物的冲击能。纳米陶瓷球的刚性好，且抗压强度高，能有效防止球体在研磨过程中的塑性变形，有效提高介质的使用率。由于陶瓷球制成材料及工艺特殊，表面摩擦系数小，因此陶瓷球具有较好的耐磨蚀性、耐腐蚀性及高硬度［1］。

由于陶瓷球的优点较多，近几年在全国有色金属矿山行业应用非常快，但磨机的日常添加瓷球尺寸均按照传统经验进行核定，一般为20mm或25mm。本研究旨在探索立磨机最佳的添加瓷球尺寸，从而提高磨矿效率和节约成本。

2 原矿性质

银山九区铜硫矿为陆相火山岩型中低温热液矿床。矿体赋存在石英斑岩和英安斑岩接触带及枚岩中。矿石氧化程度很低，属原生硫化矿矿石。

原生铜硫矿石中金属矿物主要以变胶状黄铁矿、黄铜矿及变胶状黄铜矿、硫砷铜矿、砷黝铜矿为主，其次为变胶状闪锌矿、闪锌矿、斑铜矿、方铅矿及微量的钛铁矿、锐钛矿、自然金、辉硫锑铅银矿、自然银等。脉石矿物以石英、绢云母为主，少量绿泥石、高岭土等。原矿主要组份分析见表1。

表1 原矿主要组份分析

3 不同尺寸瓷球的磨矿实验

（1）在选矿工艺上立磨机一般用于粗精矿再磨，粗精矿再磨使用陶瓷球作为磨矿介质，可以利用其在磨矿过程中具有能量密度低、磨剥作用强、磨矿产品中易选粒级含量高而过粉碎粒级含量低的特点，同时能有效的减轻在传统磨矿环境中产生的铁质污染［2］。故取铜硫混合浮选的粗精矿作为磨矿实验的入料，磨矿入料的细度分析如表2。

表2 磨矿入料细度

（2）磨矿条件为：磨矿时间15min，瓷球介质充填率40%，磨矿介质分别按20mm瓷球、15mm瓷球、10mm瓷球、6mm瓷球和瓷球配比为20∶15∶10mm=5∶4∶1进行5个磨矿实验。表3为不同尺寸陶瓷球的物理特性。

表3 陶瓷球的物理特性

由表3可知，单球的比表面积6mm的纳米陶瓷球最大，其次是10mm的纳米陶瓷球、15mm陶瓷球，最小的是20mm的纳米陶瓷球，在相同的磨机充填率情况下，陶瓷球介质的总比表面积呈现相同的规律，6mm陶瓷球的总比面积最大。细磨的磨矿介质需要满足两个条件，一个是提供足够的破碎力足以使得矿物破碎，其次提供足够的表面积可以提供足够的研磨力［3］，两者需要达到一个平衡才能取得最好的研磨效果。本文通过选用这五种不同大小条件的纳米陶瓷球的磨矿进行验证。

（3）针对不同尺寸大小瓷球的磨矿效果如表4。

表4 不同尺寸瓷球的磨矿效果

由表4可知，全部用10mm陶瓷球作为磨矿介质的磨矿效果最好，其中+200目含量最小，为0.47%，-325目和-400目含量均最大，分别为82.6%和67.64%。

4 10mm陶瓷球的工业应用效果

银山矿再磨工艺采用的立磨机型号为美卓VYM-800，原来日常补加球为20mm的陶瓷球，选矿工艺要求的再磨产品合格粒级为-325目》80%、+200目《5%。将车间现场立磨机内的20mm陶瓷球全部替换成10mm的陶瓷球，日常补加瓷球也更换为10mm瓷球，立磨机充填率由原来的45%降为40%，其磨矿产品粒度分析如下：

表5 工业试验磨矿效果 %

10mm陶瓷球的磨矿产品能达到工艺要求，且效果比20mm陶瓷球更好，同时磨机充填率也降低了5%，立磨机主电机的电流由39A降为35A，节约了电耗。

在工业应用半年后，分析磨机内瓷球的失圆率和螺旋衬板的磨损情况如下：

（1）立磨机内瓷球磨矿介质的失圆率由原来的18.5%降为14%。瓷球表面出现凹陷，进行研磨时，物料“躲”在凹陷区内研磨不到，形成“无效”表面积，会降低磨矿效率［4］。10mm纳米陶瓷球比重小，同重量的球可得到较高的充填率，且可保持球形的瓷球更多，有效磨矿表面积增大，可提升磨矿效率，增加磨矿细度，稳步提升指标。