磨矿-分级车间设计(design of grindIing and classification plant)

将破碎后的矿石进一步磨细，使有用矿物解离，分级的选矿厂车间设计。

磨矿一般分为有介质磨矿和自磨矿。有介质磨矿包括棒磨、球磨和砾磨。自磨矿分为干式和湿式自磨；还有介于自磨矿和有介质磨矿之间的半自磨。有介质磨矿历史较久。自磨矿于20世纪50年代开始应用于南非、欧美等地。在磨矿回路中，一般采用螺旋分级机和水力旋流器分级，其中螺旋分级机应用历史较久，于20世纪30年代末首先在荷兰使用。中国于60年代末开始设计自磨矿选矿厂，70年代初第一个自磨矿选矿厂投产，至80年代末已建成30多个自磨矿选矿厂。水力旋流器于60年代初开始应用于磨矿回路。80年代以来，国内外研制并应用直线振动筛和高频振动细筛等高效分级设备。

磨矿一分级车间设计和技术发展的主要标志是：(1)采用大型磨矿设备。至20世纪80年代，国外最大磨机有美国的φ10．97m×4．57m自磨机和挪威的φ6．5m×9．65m球磨机。中国最大磨机为φ7．5m×2．8m自磨机和φ5．5m×8．53m球磨机。(2)采用高效磨矿和分级设备，如塔式磨机、振动磨机、离心磨机、高频细筛和新型水力旋流器等。(3)选择合理的磨矿一分级流程，提高了磨矿和分级效率。(4)采用新型耐磨磨矿介质和磨机衬板。(5)采用先进可靠的检测和控制手段，提高了磨矿一分级回路的自动化水平。

设计主要内容是：工艺流程选择、设备选择和车间配置。

工艺流程选择 主要以矿石性质、矿物粒度嵌布特性和选矿(或磨矿)试验为依据。

自磨矿与有介质磨矿流程相比，电耗一般较高，但可减少选矿厂生产环节，简化车间组成，不耗或少耗磨矿介质，对某些矿石还可减少基建和生产费用。特别是对含泥含水较多的粘性矿石，采用自磨可避免破碎、筛分等环节难以通畅的问题。设计自磨流程必须以半工业或工业性试验为基础，通过技术经济比较确定。干式自磨由于粉尘污染及风路系统磨损等原因，一般只限于在干旱缺水地区或必须采用干式选别的条件下采用。

磨矿段数主要取决于要求的最终磨矿粒度。一般，最终磨矿粒度小于0．074mm者所占低于70％时，采用一段磨矿；粒度小于0．074mm者占70％～95％时，采用两段磨矿；粒度小于0．074mm者所占高于95％时，采用三段磨矿。

采用两段或三段磨矿时，需根据矿石中矿物粒度嵌布特性及选矿试验结果确定是采用连续磨矿(两段或多段磨矿之间无选别作业)还是采用阶段磨矿(两段或多段磨矿之间有选别作业)。当矿物为不均匀嵌布，并在粗磨情况下经选别可得到一定数量的最终产品(精矿或尾矿)时，采用阶段磨矿；否则采用连续磨矿。

对两段或三段磨矿流程，无论是阶段磨矿还是连续磨矿，当第一段用棒磨机时，一般采用开路磨矿；当连续磨矿第一段用球磨机或自磨机时，也可采用开路磨矿。在其他情况下，各段作业一般均为闭路磨矿。

设备选择 主要设备有棒磨机、球磨机、螺旋分级机和水力旋流器等。根据处理的矿量、矿石性质、磨矿流程、给矿和产品粒度，并考虑各种磨矿分级设备适用条件和技术性能，经多方案比较后择优选用。

棒磨机具有一定的选择性磨碎作用，产品粒度较均匀，过粉碎颗粒少。适用于粗磨，产品粒度上限一般为1～3mm。

球磨机分为格子型和溢流型两种。格子型球磨机排矿液面较低，能及时排出合格产品，过粉碎现象较轻，装球量多，需要功率大，处理能力一般比同规格溢流型球磨机高10％～15％，常用于第一段磨矿，产品粒度上限一般为0．2～0．3mm。但其构造复杂，维修量大，设备重量大。溢流型球磨机构造简单，维修量小，产品粒度较细，一般小于0．2mm，常用于第二段和第三段磨矿(或中矿再磨)，亦可用于第一段磨矿。但此种球磨机易产生过粉碎现象。

棒磨机和球磨机处理能力的计算方法主要有容积法和功耗法两种。容积法是以单位磨机容积产生新生级别(一般为一0．074mm级别)产品能力为基础计算磨机处理能力，然后再计算磨机台数。磨机处理能力按公式(1)计算。

式中Q为磨机处理能力，t／台•h；V为磨机有效容积，m³；q为以新生级别计的单位磨机容积处理能力，t／(m³•h)，也可取类似选矿厂的实际生产指标，并用矿石可磨性、磨机型式、直径、给矿和产品粒度差异系数进行修正；β2为磨矿回路产品中小于计算级别的含量，％；β1为磨矿回路给矿中小于计算级别的含量，％。

功耗法是以处理每吨矿石功耗为基础计算出需要的总功率，并按此确定磨机规格和台数。每吨矿石的功耗用公式(2)及相应的修正系数计算。

式中W为磨碎每吨矿石的功耗，kW•h／t；Wi为矿石的功指数，。kW•h／t；F为磨矿回路给矿80％通过筛孔的粒度，μm；P为磨矿回路产品80％通过筛孔的粒度，μm。

自磨机处理能力的计算是以半工业或工业性试验数据为依据的。一种方法是根据选用磨机与试验磨机的直径、长度及其他参数的不同，将试验磨机处理能力“按比例放大”来计算选用磨机的处理能力，然后再计算磨机台数。另一种方法是以试验的单位矿石净功耗为基础计算出需要的总功率，以此确定磨机的规格和台数。

螺旋分级机作为磨矿回路的分级设备，工作可靠，易于操作，但设备笨重，占地面积大，分级效率较低，并且受规格限制，不能与大于φ3．6m的球磨机组成闭路。螺旋分级机有高堰式和沉入式两种。高堰式适用于粗粒分级，分级粒度一般为0．15～0．4mm；沉入式适用于细粒分级，分级粒度一般小于0．15mm。

水力旋流器结构简单，本身无运动部件，占地面积小，作细粒分级时分级效率一般比螺旋分级机高，但给矿扬送功率较大，操作较复杂。为保持水力旋流器稳定工作，矿浆泵常用液力耦合器或变频调速。水力旋流器适宜分级粒度为0．01～0．3mm。水力旋流器的规格主要取决于处理矿量和溢流粒度。处理矿量大，溢流粒度较粗时，宜选用较大规格的旋流器；处理矿量小，溢流粒度较细时，宜选用较小规格的水力旋流器。

车间配置 磨矿一分级车间一般与选矿车间一起组成选矿主厂房。磨矿一分级车间即为主厂房的磨矿跨间。磨矿跨间按磨机中心与磨矿仓垂直或平行分为垂直配置和平行配置；按与磨矿仓平行的磨机排列，分为单列配置(各段磨机排成1列)和双列(或多列)配置(按各磨矿段将磨机分别排列)。磨矿跨间配置型式取决于主厂房场地的范围及地形、磨矿段数、磨矿与分级产品输送以及选矿跨配置情况等因素。利用山坡建厂的主厂房，采用一段磨矿时，一般为垂直配置，采用两段(或多段)磨矿时，一般为双列(或多列)配置，以便矿浆自流；如果主厂房的选矿跨较长，可考虑平行配置(对两段或多段磨矿平地建厂的主厂房也可考虑单列垂直配置)，以使磨矿跨间与选矿跨间长度相适应。采用双列或多列配勘寸，各段磨机可分别置于各自跨间(多用于山坡建厂的条件)，也可将两段磨机置于同一跨间(多用于平地建厂条件)。设备检修场地一般设于磨矿跨一端，其面积取决于该跨内磨机的规格和台数。

磨机与螺旋分级机组成闭路机组时，要满足磨机排矿至分级机和分级机返砂至磨机矿浆自流的要求；磨机与水力旋流器组成闭路机组时，旋流器给矿一般用泵扬送，旋流器底流至磨机应满足矿浆自流的要求，旋流器溢流至选矿作业一般应采用自流方式。