磨矿过程中矿物的解离行为分析及提高单体解离度的方法_杨琳琳

文章编号:1005-7854(2006)02-0013-04

磨矿过程中矿物的解离行为分析

及提高单体解离度的方法

杨琳琳,文书明,程 坤

(昆明理工大学,云南昆明650093)

摘 要:论述了磨矿过程中矿物的解离行为,指出了提高矿物的单体解离度的必要性,最后提出了提

高单体解离度的方法。

关键词:矿物加工;选择性磨矿;精确化装补球;单体解离中图分类号:TD921+ 4 文献标识码:A

ANA LYSIS OF TH E COU RSE OF M IN ERA L DISSOCIAT ION AN D M ETHO D TO ENHAN CE THE GRA DE OF M ONOM IA L

DISSOCIAT ION IN THE GRIN DING PROCESS

YANG L in -lin,WEN Shu -ming,CHEN G K un

(K unming University o f Science and Technology ,K unming 650093,China)

ABSTRAC T:This paper describes the course of mineral dissociation in the grinding process firstly,then it is pointed out the g rade of monomial dissociation is need to be enhanced In the end,the method of enhancing the g rade of monomial dissociation is put forw ard

KEY WORDS:m ineral processing;selectivity g rinding;accurate loading and adding balls ;monomial dissocia -tion

收稿日期:2006-03-01

作者简介:杨琳琳,女,博士研究生,主要研究方向:矿物加工工程。

在选矿过程中,磨矿是为了选别入选物料。让

有用矿物和脉石充分解离,是采用任何选矿方法的先决条件 1 ,并且,一切选矿方法都受到粒度的限制,过粗的不能分选,过细的也难回收。因此,选别要求磨矿产品中矿物的单体解离度高,过粗的级别要少,微细级别要少,中间易选粒级要多,即产品粒度较均匀。磨矿使矿物单体解离及粒度适合选别,这两个任务中前者是第一位的,后者是第二位的 2

。因此,选别前的磨矿属于以解离矿物为首要目的的解离性磨矿。在现代磨矿技术发展中,提出针对不同矿石性质采用不同的磨矿工艺,并认为现代矿石准备流程的主要发展趋势是在磨矿过程中增

加矿物解离的选择性,以争取在最小能耗下获得最大的矿物选择性解离。

1 矿物解离行为与要求

在实际磨矿过程中,解离矿物和减小粒度这两个任务是紧密相关的,而且是相伴完成的,即矿物的相互解离是伴随矿物粒度的减小而实现的。而且矿物颗粒被磨得愈细,矿物的单体解离度也就愈高。正由于这一层紧密关系,久而久之,使人们把解离矿物和减小粒度视为一回事,认为要解离矿物就要减小粒度,而减小粒度也就能解离矿物,甚至认为减小粒度是解离矿物的唯一途径,矿物的解离度与磨矿细度成正比关系。如果矿物的解离行为毫无选择性,上述看法是对的。但是应该看到,金属矿石的磨碎是一种解离性磨矿,矿石是一个力学结构特殊的

第15卷 第2期2006年6月 矿 冶M INING &M ET ALLURGY

Vol.15,No.2

June 2006

物质,不同矿物聚合体结合面上的聚合力小于矿物内部质点间的聚合力 2 。这就使矿物的解离与粒子的减小可以不是同步进行,只要破碎力恰当,则可能是不同矿物之间的解离在先,随后才是矿物粒子的进一步减小。而且还应该看到,矿粒的破碎行为与破碎力密切相关,破碎力的大小、作用方式及作用频率等因素不仅影响着破碎行为能否发生,而且还影响破碎行为怎样发生。

为了使问题的研究简化,可以把矿物的破碎及解离行为简化为三类 3 :(1)解离性破碎,即矿粒在破碎过程中其破碎行为沿矿物之间的结合边界发生,矿粒破碎的结果是不同矿物之间的相互分离,这是最理想的行为。(2)贯穿性破碎,即矿粒在破碎过程中其破碎行为是沿力的最大作用方向发生,而不是沿矿物之间的边界发生,此情况下破碎行为无选择性,矿粒的破碎仅是机械地减小粒度。矿粒破碎的结果可能有部分单体解离矿物,但大量的可能是不同矿物连生体,这是不希望的行为。(3)混合型破碎,前面的两种破碎均是两种极端状况,在实际破碎中只可能局部出现,大量的则是介于二者之间的混合型破碎,则矿物的解离行为依何种破碎行为占优势而定,即是说,破碎力选择及调整得好,解离性破碎行为比例大,矿物的单体解离度就高,反之矿物单体解离度低及连生体多。

金属矿的解离性磨矿是一种特殊的粉碎技术,解离性磨矿的产品需要进入下面的矿物分选作业。因此,后面的选别作业对前面的解离性磨矿提出下述特殊的要求

4

:(1)有用矿物与脉石之间或者两

种以上的有用矿物之间应充分单体解离;(2)磨矿的能耗及材料消耗高,应该尽量少作 不必要的破碎 ,在较粗粒度下实现充分解离最好,对无用的脉石没有必要进一步磨细,对单体或集合体脉石应尽早排出磨矿循环。在以最小能耗下获得最大的矿物选择性解离。(3)一切选矿方法均受粒度的限制,过粗的不行,过细的也不行,因此,要求磨矿产品的粒度均匀,尽量减少过粗及过细的级别产率。A.F.塔加尔特甚至认为:对于选矿厂来说,产品的粒度特性比之高的磨矿效率和廉价的磨矿成本更为重要

2

。因

此,保持磨矿产品粒度特性良好对选矿也是至关重要的一个因素。总起来说,就是要求磨矿使有用矿物充分单体解离,而且在较粗粒度下解离,并且产品粒度特性良好,最后还要少对脉石做无用功,也就是说,要求磨矿的解离作用尽可能的具有选择性。

2 强化选择性解离作用提高矿物单体

解离度

球磨机中钢球的破碎作用完全是随机的,钢球下落能否打着矿粒,打着矿粒后又能否发生破碎,大钢球是否能打着粗粒及小钢球是否打着细粒等等,一切过程均是随机过程。要在这种随机过程中强化选择性解离作用,最好的办法就是使球径精确化,包括整体球荷的精确化 5

。球径过大时,打击力过大,往往发生无选择解离作用的贯穿破碎;同时,过大的球径也使过度粉碎的粒级增多;还有,过大的球径必然使球数减少,打击次数减少,粗粒级别也增多。也就是说,球径过大时既使选择性解离作用减弱,又使产品粒度不均匀化加剧,其结果是产品解离度低及粒度特性不好。而球径过大又是我国选矿厂存在的一个普遍的问题。

使球径精确化也是很困难的。现有的球径公式都是经验公式,不符合我国国情。针对球径精确化的难题,有学者提出实测矿石的抗破坏性能,并提出了球径半理论公式来精确计算球径:D b =0 5224K /( 2

- 6

) [ 压/(10 d 0)

1/3

d]

6-7

式中: 磨机转速率,%; 压 矿石抗压极限强度,kg/cm 2; 钢球有效比重;d 0 球荷 中间缩聚层 直径,cm ;d 待磨矿石最大粒度,cm ;K 其它因素的综合修正系数。

采用这个公式,各级别所需球径的精确计算解决了。再采用破碎统计力学原理寻求各种球的装补比例,最后求得整体球荷的精确化。

3 装补球方法的精确化

3 1 装补球方法现状与存在的问题

生产实践表明,多种球的磨矿效果比单种球好。一种解释是大矿块要用大球打,细矿粒要用小球磨,磨机给矿中有粗细不等的矿粒,故要用多种球来磨。另一种解释是小球充填于大球空隙中间,增强了磨矿效果。但由于补加球是定期地连续补加,故即使定期只补加一种大球,由于磨损的原因也会使先后加入的球按顺序形成一个自然的大小配比。初装球无论是加一种大球,或是加多种混合球,经历一段时间后初装球必然因磨损而自然消失,因此,磨机内的球荷组成终究是由补加球形成的。这样,就出现了初装球时装多种球及补加时加一种大球的简单装补方法。这种方法简单,初装球的尺寸及种类可凭经验或经验公式计算,生产管理上方便,这一优点也可

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