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1、第六章 矿石的自磨矿和砾磨,6-1 基本概念自磨：以被粉碎物料本身作为磨矿介质的磨矿。一般大块矿石为磨矿介质，代替钢球的作用。半自磨：在自磨机中加磨机容积715%的钢球，以保证自磨机的破碎能力及对矿石性质变化的适应性。砾磨：以砾石作为磨矿介质的磨矿。砾石可以是磨矿前某一适当粒级的破碎产物，也可以是前段磨矿排出的砾石或采用鹅卵石。,6-2 自磨和砾磨发展简况,一、自磨最早出现于二十世纪初期，二次世界大战中钢材价格猛涨曾刺激了矿石自磨的研究。上世纪50年代，美国哈丁公司将自磨机直径大幅度放大以后自磨机的生产能力能满足工业生产要求，使自磨取得突破并进入工业生产。自磨机能取代中碎、细碎及粗磨三个作业。
2、自磨前面必须保留粗碎，后面必须保留球磨。,上世纪6070年代，自磨机和传统的碎磨设备一样也向大型发展，自磨机直径增大到10米、12米，甚至15米。50年代干式自磨占优势，60十年代湿式自磨获得普遍应用，70年代，自磨由过去铁矿上应用得多而扩展至有色金属矿。目前矿石半自磨已成为矿石自磨的主要形式，纯自磨很少见用。,二、砾磨砾磨也始自二十世纪初期，砾磨机成功用于工业生产是在容积大幅度放大后生产能力赶上同规格球磨机才实现的。早先砾磨介质是去河滩捡鹅卵石，后来就用一定粒度级别的矿块作介质。砾磨因为不用钢球，产品缺少铁质污染且选别指标还较好。特别在磨矿产品需进行化工处理的铀矿处理中，因为可以减少酸浸的酸
3、耗，砾磨得到较多的应用。由于效率较低，目前砾磨应用很少。,6-3 自磨机和砾磨机的结构,40001400干式自磨机结构示意图 1-給矿漏斗；2-筒体部分；3-排矿漏斗；4-传动部分,一、干式自磨机的结构及特点,干式自磨机如上图所示，由給矿漏斗部、筒体部、传动部、排矿漏斗部、基础部及润滑装置等组成。干式自磨机和球（棒）磨机相比其结构特点为：（1）筒体经长比大、筒体短、中空轴颈短，便于物料给入和分级，缩短物料在磨机中滞留时间，并抑制其轴向析离现象（即大块集中在給矿端，小块集中在排矿端）的产生，从而提高生产能力和强化磨碎过程的选择性,（2）端盖与筒体垂直，其上有两个环状波峰衬板，实践证明，装不装波峰
4、衬板差别很明显，装时，磨机生产率显著提高，而能量消耗大幅降低，同时产品粒度较细，也没有偏析现象产生。（3）筒体上除敷有平版外，还每隔一定距离高度的丁字形提升衬板，它的主要作用是在筒体转动时把物料提升到一定高度而抛落，从而使被粉碎物料获得足够的、比球磨机大得多的能量产生冲击作用。,55001800湿式自磨机结构示意图1给矿小车；2波峰衬板；3端盖衬板；4筒体衬板；5提升衬板；6格子板；7圆筒筛；8自返装置,二、湿式自磨机的结构及特点,湿式自磨机结构特点：（1）湿式自磨机结构如上图所示，与干式自磨机相似，所不同的是端盖为锥形，端盖上只有一圈波峰衬板；（2）在排矿端上装有格子板，以控制排矿；（3）在
5、中空轴颈内同心安装着一圆筒筛，圆筒筛内又同心安装带螺旋内套的自返装置，由格子孔流出的矿浆经圆筒筛，筛上返回再磨，筛下产物排至圆筒筛与中空轴颈内套构成的空间后排除，为合格产品,砾磨机常用于细磨，作为棒磨和自磨的二次磨矿设备，个别情况也有用于粗磨的；砾磨机与球磨机结构类似，只是磨矿介质不同，可将球磨机改装成砾磨机而结构不需进行根本改变；砾磨机的排矿几乎全部为格子型排矿，研究表明格子型排矿的耗电量及处理能力比溢流型排矿高40%左右；,三、砾磨机的结构及特点,衬板形状及结构直接影响着砾磨机的处理能力及有效运转时间，为了减少砾石沿衬板表面的滑动，有效把能量传给砾磨介质，砾磨机中应加提升衬板。砾磨机的橡胶
6、筒体衬板如下图所示，最初使用的是普通衬板，后来研究者对其进行了改进，发明了一种K型衬板，据所得资料表明：在转速率为63%时，K型衬板比普通衬板的处理量提高30%；在转速率为为75%时，提高10%，而电耗分别降低了20%和10%。,橡胶提升衬板（a）-普通型；（b）-K型1-提升板；2-衬板；3-筒体,6-4 工作原理、应用及操作参数,矿石自磨原理，存在一定争议，有三种意见：（1）加拿大韦斯顿（D.Weston）提出，自磨机中的磨矿作用有三种：1）矿块自由下落时的冲击作用；2）矿石由压应力突变为张应力的瞬时应力作用；3）矿块之间相互摩擦作用。第1）、3）两种作用没有什么争议，第2）种作用则根据不
7、足，因为在直径大的自磨机中，矿石由下而上的过程中是有相当时间间隔的，实际计算表明，矿石从在下面受压到上面撤消压力，至少都有1.52.0秒的时间间隔。,一、自磨原理,因此，矿石受压到压力消失是个“渐变”过程，故第2）种作用不存在。（2）F.C.榜德的学生C.A.罗兰（Rowland）认为，自磨机中更多的是磨削作用或摩擦作用，冲击作用较少，即认为以磨削为主。（3）第三种意见认为，自磨机中的磨矿作用和球磨机中一样，仍是冲击和磨削两种作用。,自磨原理实例讲解,干式自磨机工作原理图,物料运动轨迹图,如上图所示，给矿中的小粒由给矿端进入后沿A面均匀地落于筒体中心，然后向两侧扩散。大块由于动能大总是趋向较远
8、一侧，但其中有一部分必然要和AB面相碰，然后向另一侧返回，因此也使得大块均匀分布。A-A、B-B在这里的作用是防止矿料发生偏析，自排矿端沿下面返回的矿粒如同新给料中的细粒一样均匀地落于筒体底部中心，然后向两边扩散。,大块和细粒在筒体底部沿轴向运动，方向正好相反，于是产生磨剥作用。提升板C-C和波峰衬板B-B，有楔住矿石的作用，在物料运动轨迹图中，均匀分布的矿石在“真趾区”集中，这里的重力和离心力最大。筒体转动时，矿石首先在C-C处楔住，并且沿轴向挤成“拱型”，使在“真趾区”的所有矿石处于压力状态下。然后向上发展，在B-B之间形成“拱型”，使矿石同样处在受压状态。,矿石随筒体转动位置提高时，矿石
9、由压力状态转入张力状态，当重力克服离心力时就脱离筒体，在磨机内循环运动，粗颗粒除自转外还向磨机中心运动，对小颗粒产生磨剥作用。,世界上第一台自磨机于1932年制成。此后经过不断的试验、改进。50年代末，自磨机开始应用于矿山生产。60年代后，加拿大、美国、前苏联、澳大利亚、挪威及我国的许多冶金矿山都陆续采用了垒自磨流程。但在部分矿山，特别是有色矿山使用后，由于矿石性质（主要是硬度）变化比较大，使自磨效率很低。,二、自磨的应用,在自磨过程中，磨机中大于100 mm 的矿石起研磨介质的作用，小于80 mm 大于20 mm的矿粒磨碎能力差，其本身也不易为大块矿石磨碎（这部分物料通常称为“难磨颗粒”），
10、为了提高自磨机的磨矿效率，许多矿山在自磨机中加入了部分（约6%l2%）钢球，使磨矿效率大为提高。因此又出现了半自磨机，如加拿大的希米尔加米选矿厂、艾兰选矿厂，洛奈克斯选矿厂等。,国内近年来自磨机发展及应用上主要呈现以下特点：在最近几十年新建投产的选矿厂中，大约有三分之一采用了自磨。矿石自磨只有在每日上万吨的大型厂矿中，使用直径8米以上的自磨机才有优势，中、小矿山及选厂不宜采用。,在适合自磨处理的矿石中，五六十年代主要用于铁矿，七八十年代有色金属矿逐渐应用，多为湿式半自磨。在铁矿这类精矿产量大的矿石处理中，矿石自磨能降低处理成本，产生更大的效益。矿石自磨的产品质量较好，产品总体解离度较高，选矿的
11、回收率稍高，处理富矿时效果更好。,云南铜业集团玉溪大红山铜矿的一台运转中的自磨机,给矿粒度最大粒度以300500mm为宜，需有一定的粗细搭配，粗、细各占一半，磨矿效果最佳。充填率介质充填率以3040为宜。转速率一般为6590，多数采用7080。,三、操作参数,第七章 碎矿和磨矿流程7-1 碎矿流程,（1）供给棒磨、球磨、自磨等最合理的给矿粒度，或为自磨、砾磨提供合格的磨矿介质；（2）使粗粒嵌布矿物初步单体解离，以便用粗粒级的选别方法进行选矿，如重介质选、跳汰选、干式磁选和洗选等；（3）直接为选别或冶炼等提供最合适的入选、入炉原料。如使高品位铁矿达到一定要求的粒度，以供直接进行冶炼等。,一、碎矿
12、的目的,破碎段：破碎流程的最基本单元。破碎段数的不同及破碎机和筛子的组合不同，便有不同的破碎流程。破碎段组成：由筛分作业及筛上产物所进入的破碎作业所组成。个别的破碎段可以不包括筛分作业或同时包括两种筛分作业。,二、碎矿段,破碎段的基本形式有四种：（a）单一破碎作业的破碎段；（b）带有预先筛分作业的破碎段；（c）带有检查筛分作业的破碎段；（d）和（e）为带有预先筛分和检查筛分作业的破碎段，其区别仅在于前者是预先筛分和检查筛分不在同一筛子上进行，而后者是在同一筛子上进行，所以e可看作是d的改进，因此破碎段实际上只有四种形式。,破碎段的几种基本形式,（1）需要的破碎段数取决于原矿的最大粒度，要求的最
13、终破碎产物粒度，以及各破碎段所能达到的破碎比，即取决于要求的总破碎比及各段破碎比。原矿中最大块粒度与矿石赋存条件、矿山规模、采矿方法、原矿的运输卸装方式等有关，如露天开采时主要取决于矿山规模和装矿电铲的容积，一般为5001300mm；井下开采是，一般为300 600mm。,三、碎矿段数的确定,破碎最终产物的粒度视破碎的目的而不同，如自磨机的给矿要求为300 500mm，棒磨机的合理给矿粒度为20 40mm，球磨机的合理给矿粒度为1025mm，进行高炉冶炼的富铁矿的粒度分为小于2530mm及大于2530mm两级。合理的最终破碎产物粒度，主要取决于工艺的要求和技术经济比较的结果。,（2）每一破碎段
14、的破碎比取决于破碎机的型式，破碎段的类型，所处理矿石的硬度等。处理硬矿石时，破碎比取小值；处理软矿石时，破碎比取大值。常用破碎机所能达到的破碎比如表3-7-1所示，处理硬度大的矿石时，破碎比取小值，处理软矿石时，破碎比取大值。,各种破碎机在不同工作条件下的破碎范围,由此可见当原矿最大粒度在1300 300mm及磨机给矿粒度25 10mm时，破碎流程总破碎比为：式中：i为破碎作业的总破碎比；D最大、d最大为原矿和破碎产物中的最大粒度（最大粒度是指能通过95%矿量的方筛筛孔尺寸）,即使最小的破碎比12，用一段破碎也难以完成，而最大破碎比130用三段破碎便可以完成。（3）球磨作业前的破碎段通常用二段
15、或三段。当原矿粒度小于300毫米时，可取二段。,三、应用预先筛分和检查筛分的确定,（1）预先筛分的确定：预先筛分：是在矿石进入破碎之前预先筛出合格的粒级，可以减少进入破碎机的矿量，提高破碎机的生产能力，同时可以防止富矿产生过粉碎。在处理含水分较高和粉矿较多的矿石时，潮湿的矿粉会堵塞破碎机的破碎腔，并显著降低破碎机的生产能力。利用预先筛分除掉湿而细的矿粉，可为破碎机造成较正常的工作条件。,预先筛分的应用主要根据矿石中细粒级（小于该段破碎机排矿口宽度的粒级）的含量来决定。细粒级含量愈高，采用预先筛分愈有利。破碎前、第二破碎段和第三破碎段采用预先筛分都是必要的。只有当选择的中碎机生产能力有富余时，才
16、可考虑中碎前不用预先筛分。,研究资料表明，技术上和经济上应预先筛分有利的矿石，其中细粒级的极限含量与破碎比之间的关系如下表所示：,采用预先筛分有利的细粒级含量极限与破碎比的关系表,（2）检查筛分的确定,检查筛分：为了控制破碎产品的粒度，并利于充分发挥破碎机的生产能力而进行的对破碎产品的筛分。因为各种破碎机的破碎产物中都存在一部分大于排矿口宽度的粗粒级，最大粒度为排矿口的2.22.7倍。检查筛分对破碎机生产能力的发挥可以改善。采用检查筛分后，使不合格的粒级返回破碎机，就如同磨矿机与分级机构成闭路循环有利于提高磨矿效率一样。一般只在最末一个破碎段采用检查筛分，而且与预先筛分合并构成预先检查筛分闭路
17、循环。,各种破碎机破碎产物中粗粒级（大于排矿口尺寸）含量%和最大相对粒度Z（最大颗粒与排矿口尺寸之比）之间的关系：,各种破碎机产物中的含量和最大相对粒度,在处理含泥量较多的氧化矿或其它含泥含水较多的矿石时，容易堵塞破碎筛分设备、矿仓、溜槽、漏斗，使破碎机生产能力显著下降，甚至影响正常生产，此时破碎流程必须考虑设置洗矿设施。一般认为原矿含水量大于5%、含泥大于58%，就应该考虑洗矿，并以开路破碎为宜。对某些矿石（如黑钨矿等）为了便于手选，光电选矿或重介质选矿，也需要设置洗矿作业。也有些矿石（如沉积铁锰矿床）在破碎过程中经过洗矿、脱泥，使有用矿物富集而获得合格产品。,五、洗矿作业的选用,（1）两段
18、碎矿流程,两段开路流程,两段一闭路流程,六、常用碎矿流程,注意：两段开路碎矿流程所得的破碎产物粒度粗，采用两端破碎流程的多是小选厂，为了使破碎产品粒度更小，有的选厂采用两段一闭路破碎流程。其中用的最好的是金岭铁矿，得到了12 0mm最终破碎产品，达到了三段破碎工艺的水平，进而使磨机磨矿效率得到提高。,（2）三段碎矿流程,三段开路碎矿流程,三段一闭路碎矿流程,三段一闭路流程在工业上运用广泛，一般来说，只要含泥量较少，不堵塞破碎机和筛孔，都可以采用，大量工业实践证明，破碎产品粒度可以控制在12 0mm，能给磨矿准备较为理想的给料。三段开路破碎流程与三段一闭路流程相比，所得的破碎产物粒度较粗，但它的
19、可以简化破碎车间的配置，节省基建投资。,当磨矿的给矿粒度要求较粗和磨矿段粗磨采用棒磨时以及处理水分较高的泥质矿石时，可以采用三段开路流程。随着选矿技术的发展，出现了能量前移趋势，多碎少磨成为碎磨领域的技术趋势，即加强碎矿，降低最终粒度。,（3）带洗矿作业的碎矿流程,洗矿作业的适用条件：当原矿含泥量（-3mm）超过5%10%和含水量大于5%8%时，细粒级就会粘结成团，造成破碎机破碎腔和筛分级筛孔堵塞，发生设备事故，严重恶化破碎条件。洗矿作业的目的：改善破碎条件，使破碎设备充分发挥性能，提高有用金属回收率,带洗矿作业的破碎流程,7-2 磨矿流程,一、磨矿流程的选择及确定 1、磨矿流程的选择磨矿细度
20、-200目占7080%，或者粗磨后需进行选别，可采用两段一闭路磨矿流程；磨矿细度为-200目占8085%以上，则可用两段全闭路磨矿流程；如果要求最终磨矿产品粒度极细，需达到较高的解离度，则可采用多段磨矿流程；小型选矿厂常采用简单的一段磨矿流程，以简化操作和管理，降低基建投资和生产成本。,2、磨矿段数的确定 影响确定磨矿段数的主要因素：矿石的可磨性和矿物的嵌布特性，磨矿机的给料粒度、磨碎产物的要求粒度、选矿厂的生产规模、分别处理矿砂和矿泥的必要性，以及进行阶段选别的必要性等。磨矿粒度为0.20.3毫米（-200目占6070%）时，一般采用一段磨矿流程。在小型选矿厂中，磨矿细度-200目占80%时
21、，也可采用一段磨矿流程。中型和大型选矿厂，磨矿细度小于0.15毫米（-200目占80）时，宜采用两段磨矿。,一段磨矿流程采用一段磨矿流程时，磨矿机开路工作容易产生过粉碎现象，磨矿机通常都是与分级机构成闭路循环。带检查分级的一段磨矿流程是应用最广泛的一段磨矿流程。当处理量含有大量合格产物的细粒矿石（15）、以及有必要将原生矿泥和矿石中所含可溶性盐类预先单独处理时，可采用带预先分级和检查分级的一段磨矿流程。当要在一段磨矿的条件下得到较细的产物，或者必须利用一段磨矿流程进行阶段选别时，可采用带控制分级的一段磨矿流程。,带检查筛分的一段磨矿流程：磨矿 检查分级-+溢流 返砂,带预先分级和检查分级的一段
22、磨矿流程：预先分级-+磨矿 检查分级 矿泥 溢流 返砂,带预先分级和检查分级的一段磨矿流程：,带预先分级和检查分级的一段磨矿流程：,带控制分级的一段磨矿流程：磨矿 检查分级-+控制分级-+溢流 返砂,根据第一段磨矿机与分级机的联接方式的不同，两段磨矿流程可分为三种类型：第一段开路；第一段完全闭路；第一段局部闭路。第二段磨矿机总是闭路工作。,一段开路流程：磨矿 预先及检查分级-+磨矿 溢流 返砂,第一段开路带检查分级流程：磨矿 预先分级-+磨矿 检查分级-+溢流 溢流 返砂,第一段开路带预先检查分级流程：预先分级-+磨矿 预选及检查分级 磨矿 溢流 溢流 返砂,第一段开路流程的主要优点：没有溢流
23、的再分级，每个矿粒只通过分级机溢流堰一次，需要的分级面较小；负荷是经过第一段磨矿的排矿直接传给第二段，没有磨矿段之间的分配问题，调节比较简单，能在两段磨矿时得到粒级较细的磨矿最终产物。,第一段开路流程的主要缺点：为了使开路的磨矿机能有效地工作，必须使第二段磨矿机的容积大大超过第一段磨矿机的容积。由于开路工作磨矿机的排矿粒度较级，且浓度大，必须用较陡的自流运输溜档，或专门的机械运输装置，才能将第一段磨矿机的诽矿传递给第二段磨矿，配置较复杂，管理也不方便。因此，这种流程只有在大型厂中才有条件采用。,两段全闭路流程特点,1、优点能达到的磨矿细度比其它流程均高，可以实现细磨，磨矿细度能达200目占80
24、85%。设备配置比第一段开路简单，可用较小坡度溜槽来输送溢流，两段的磨矿机可以安装在同一水平上。2、缺点两段之间的负荷调节困难；不能得到大于0.2毫米的最终产物。全部矿石需两次通过溢流堰，所需的总分级面大，设备投资较高。,两段全闭路流程:磨矿 检查分级-+预先及检查分级-+磨矿 溢流 返砂,局部闭路磨矿流程 磨矿 检查分级-+磨矿 检查分级-+溢流 返砂,局部闭路磨矿流程特点1、优点各磨矿段的负荷调整比较简单，各段均可得到任何数量的循环负荷；可得到比两段闭路磨矿流程产物较粗的最终产物，可减少贵重金属聚集于磨矿的循环中。2、缺点返砂从第一段运输到第二段，需要用坡度大的溜槽或采用运输机械；第二段磨
25、矿的检查分级，在处理产生少量的次生矿泥的矿石时，会引起分级机工作的困难。,7-3 自磨流程,一、自磨流程的分类按矿石自磨的磨矿段数，工艺调整方法或强化手段的不同，分为如下几类。1、全自磨流程（1）一段全自磨。原矿直接或经过粗碎后，给入自磨机，一次磨到选别要求的合格粒级。（2）两段全自磨。矿石经过第一段自磨后，再给入第二段砾磨机进行细磨，达到合格的粒级。,2、半自磨流程（1）一段半自磨。为了强化磨碎过程，在一段自磨中添加一定数量的钢球介质。（2）两段半自磨。第一段采用自磨或半自磨，第二段采用球磨。3、中间自磨流程 原矿经粗碎以后，从中筛出部分粗粒级，作为自磨的磨碎介质。其余粗碎产物继续进行中、细
26、碎，破碎到相当于一般球磨机的给矿粒度后，给入自磨机进行自磨。,一段自磨流程：当磨碎中硬以下矿石，磨碎产品粒度要求较粗，-200目占60左右可采用一段闭路自磨流程。为了控制自磨产品的粒度，一段自磨均成闭路，且除了设有检查分级外，一般还设有控制分级。用作检查分级的设备有圆筒筛、振动筛、弧形筛、螺旋分级机等，作为控制分级的设备，除个别采用螺旋分组机外，多数为水力旋流器。一段自磨流程的特点是，工艺流程简单，配置简单，能充分发挥自磨技术的特点。,某磁选厂一段闭路全自磨流程 颚式破碎机 湿式自磨机 圆筒筛-10mm 螺旋分级机 返砂-0.2mm 返砂 溢流,一段闭路全自磨流程特点：原矿经颚式破碎机粗碎后，
27、给入自磨机自磨，自磨机的排矿由自磨机本身所带的圆筒筛先进行粗粒级分级，+10毫米物料由自返装置返回自磨机，-10毫米物料进入螺旋分级机分级，螺旋分级机返砂亦返回自磨机，分级溢流细度为-200目占60左右，进行脱泥与磁选。,两段自磨流程：当要求磨矿产物细度为200目占70以上时，应采用两段自磨流程。两段自磨时，第一段自磨机可在闭路条件下工作，也可开路工作。第二段磨矿可采用球磨，亦可采用砾磨，但两者一般都在闭路条件下工作。两段自磨流程主要有：两段全自磨流程和两段一开路自磨流程。,两段全闭路半自磨流程 原矿1000 0毫米 旋回碎矿机 湿式自磨机 圆筒筛+10mm 螺旋分级机 磁力脱水槽 螺旋分级机 尾矿 至磁选 球磨,两段全闭路半自磨原则流程 原矿 颚式破碎机 湿式自磨机 圆筒筛-80mm+15mm-15mm 磁滑轮 螺旋分级机 粗精矿 球磨机 尾矿 溢流,原 矿 某铜矿棒磨-砾磨流程 颚式破碎机 双层振动筛-40mm+80mm-80mm+40mm 液压圆锥碎矿机 双层振动筛-25mm+25mm 液压圆锥碎矿机 棒磨机 水力旋流器 浮槽分级机 至浮选 砾磨机,原矿 粗碎两段砾磨原则流程 筛分机 中碎-250mm+80mm-80 mm 筛分机-50mm-80mm+50mm 细碎 一段砾磨 分级 至浮选 二段砾磨,
