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礦石細(xì)磨過程的工藝特征

來源:  發(fā)表時(shí)間:2015-05-07 10:26:34  點(diǎn)擊次數(shù):

與粗磨礦相比,細(xì)磨過程具有許多特殊的工藝特征。只有弄清礦石細(xì)磨過程的工藝特征,才能在磨礦中加強(qiáng)細(xì)磨的針對(duì)性,提高磨礦效率并減輕有用礦物的過粉碎。

(1)細(xì)磨處理的物料粒度范圍窄,磨礦比小。細(xì)磨磨機(jī)的給礦粒度一般不超過0.3mm,部分甚至小到0.lmm,磨到產(chǎn)品粒度達(dá)0.074mm時(shí),磨礦比只有4.1,即使磨到0.038mm,磨礦比也僅有7.9。而粗磨的給礦粒度通常達(dá)10~20mm,部分選廠甚至高達(dá)25mm以上,磨至產(chǎn)品粒度0.3mm時(shí)磨礦比可達(dá)33. 3~66.7,遠(yuǎn)大于細(xì)磨時(shí)的磨礦比。由于細(xì)磨處理的粒度范圍窄,對(duì)磨礦介,質(zhì)尺寸的選擇提出了更高的要求,而對(duì)介質(zhì)種類及配比就要求較少。

(2)礦石硬度的影響隨磨礦粒度的變細(xì)逐漸減弱,而產(chǎn)品細(xì)度的影響則逐漸增強(qiáng)。由于礦石力學(xué)性質(zhì)的不均勻性,同種礦石粒度愈粗的微裂縫愈多,機(jī)械強(qiáng)度愈差,愈易磨。而粒度愈細(xì)則機(jī)械強(qiáng)度愈好,愈難磨細(xì)。用3~0mm的石英及方解石(莫氏硬度分別為7及3)在同樣條件下進(jìn)行磨碎,使它們均磨到0.04mm占90%時(shí),硬的石英需要80mm,而軟的方解石只要50min,證明硬度對(duì)細(xì)磨效率的影響仍然存在。另外,又用同樣物料的兩個(gè)粗細(xì)級(jí)別在同樣條件下磨相同的時(shí)間,結(jié)果新生小于19μm顆粒產(chǎn)率是粗級(jí)別磨碎后產(chǎn)生的多,細(xì)級(jí)別產(chǎn)生的少(見表47所示),證明粒度愈細(xì)愈難磨。由表48軟硬兩種礦物細(xì)磨時(shí)細(xì)粒級(jí)增長情況又可以看到,當(dāng)對(duì)硬的石英及軟的方解石進(jìn)行細(xì)磨時(shí),產(chǎn)品磨得愈細(xì),新生細(xì)級(jí)別產(chǎn)率的差距愈小,證明磨'礦粒度愈細(xì),礦石硬度的影響逐漸減弱,而產(chǎn)品細(xì)度的影響逐漸增強(qiáng)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因,一方面是因?yàn)榱6茸兗?xì)之后,顆粒的宏觀和微觀裂紋減小,顆粒也較為均質(zhì),且缺陷減少,因此即使是軟礦物的強(qiáng)度也增強(qiáng)了,圖20即說明了此點(diǎn);另一方面是細(xì)磨時(shí)條件惡化,磨礦過程難以有效進(jìn)行,細(xì)磨時(shí)的破碎概率低。由此引起隨著磨礦粒度變細(xì)而導(dǎo)致的軟硬兩種礦物的磨細(xì)速度差減小。

(3)礦石細(xì)磨過程效率下降,能耗大幅度上升。細(xì)磨過程磨機(jī)的利用系數(shù)q-0.074mm僅是粗磨的10%~20%,例如將石英在工 業(yè)磨機(jī)中磨到比表面積7000cm2/g時(shí)能耗約30kW • h/t,計(jì)算效率僅0.7%。同時(shí),細(xì)磨耗能顯著增大,礦石在開路棒磨情況下耗能一般為7.2~14.4MJ/t,磨到浮選程度時(shí)也僅為18~54MJ/t,而磨成很細(xì)水泥時(shí)可達(dá)到180~360MJ/t,產(chǎn)生微細(xì)粉末則為360MJ/t以上。由此可見細(xì)磨時(shí)能耗大幅度增加。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是一方面礦石變細(xì),強(qiáng)度增加,且介質(zhì)更難夾住礦;蚋l磨到礦粒;另一方面則可能與表面電性、布朗運(yùn)動(dòng)等礦漿性質(zhì)影響有關(guān)。

(4)礦石細(xì)磨下存在抗磨性逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)。由于存在選擇 性磨碎現(xiàn)象,力學(xué)性質(zhì)不均勻的礦石在細(xì)磨過程中強(qiáng)度小的被磨細(xì),強(qiáng)度大的則殘留下來。由此引起磨機(jī)排礦中某一粒級(jí)的強(qiáng)度比給礦中同一粒級(jí)的大,即礦石被磨礦后被強(qiáng)化,這種現(xiàn)象從表49及表50列舉的自磨機(jī)測(cè)定結(jié)杲可以證實(shí)。加拿大湖岸選廠的 試驗(yàn)也可以證明此點(diǎn)。湖岸選廠用不同粒級(jí)的礦砂進(jìn)行細(xì)磨,在相同條件下各磨20min,結(jié)果證明愈細(xì)級(jí)別的礦砂抗磨性愈大,愈難磨細(xì),殘留粒級(jí)量愈多。因?yàn)榻o入細(xì)磨的物料均是經(jīng)前面多次破碎及粗磨過的產(chǎn)物,也均是一些殘留下來強(qiáng)度好的礦粒,所以 磨細(xì)它們相當(dāng)困難。

(5)細(xì)磨過程中隨礦物顆粒變細(xì),絮凝、團(tuán)聚及覆膜現(xiàn)象愈加明顯。由亍礦石細(xì)磨時(shí),表面積急劇增大,礦粒表面能增大,礦物顆粒即自發(fā)地結(jié)合在一起以降低表面能,即發(fā)生絮凝、團(tuán)聚現(xiàn)象。而由于不飽和鍵力的影響,顆粒粘附在磨機(jī)筒體及磨礦介質(zhì)上,發(fā)生覆膜現(xiàn)象。覆膜現(xiàn)象使自由運(yùn)動(dòng)群減小,也是降低細(xì)麼 過程效率的原因之一。絮凝及團(tuán)聚使礦粒出現(xiàn)粗化現(xiàn)象。由實(shí)驗(yàn)室磨碎標(biāo)準(zhǔn)砂的試驗(yàn)即可看出,經(jīng)磨15h后,30μm以下的顆粒含量隨磨礦時(shí)間的延長反而降低,表明已磨細(xì)顆粒開始團(tuán)聚,并已達(dá)到工業(yè)磨礦極限。絮凝、團(tuán)聚及覆膜現(xiàn)象阻礙了細(xì)磨的進(jìn)一步進(jìn)行,可加入分散劑及表面活性劑等抑制或消除。

(6)礦石細(xì)磨下微細(xì)礦粒布朗運(yùn)動(dòng)影響顯著增強(qiáng)。用重晶石、 方解石、石英等三神礦物作細(xì)磨及超細(xì)磨試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),細(xì)磨 下小于lμm的含量約7%~15%,超細(xì)磨下小于1μm的含量則高達(dá)15%~20%,見表51及表52所示。雖然膠體分散體系是指分散相大小在lμm到lnm之間的分散體系,但這樣的劃分范圍,并不是固定不變的。膠體分散體系具有明顯的布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,但有資料指出,粒度稍大于的顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)位移量已大于重力作用的位移量,情況如表53所示。細(xì)磨或超細(xì)磨下,粒度在以下的礦粒已達(dá)20%,即有1/5的礦粒接近布朗運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 所以在研究細(xì)磨時(shí)就不能不考慮這種現(xiàn)象。

(7)隨礦粒粒度變細(xì),表面電化學(xué)力增強(qiáng),礦漿的粘度增加,礦漿的流動(dòng)性及粒子的分散性變差,只有采用較稀的礦漿濃度或 使用化學(xué)藥劑改變礦漿系統(tǒng)的流動(dòng)性、絮凝性等性質(zhì),才可抵消因顆粒變細(xì)而引起的細(xì)磨惡化的現(xiàn)象。P.Somasudaran及H.伊爾鮑爾(Elball)使用多種無機(jī)電解質(zhì)及胺分別作為添加劑作用于粉磨石英的過程之中。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在一定PH值條件下,鈣、硫和硅酸鹽使粉磨石英的效果顯著下降,而氯ft鉀及胺能明顯提高磨礦效果;瘜W(xué)藥劑能改變礦漿的許多性質(zhì),提高或降低磨礦效果。

(8)隨粒度變細(xì),各種礦物的選擇性破碎現(xiàn)象減弱。隨顆粒粒度的變細(xì),礦物強(qiáng)度增加,軟硬礦物的磨碎速度開始趨于一致, 表48的數(shù)據(jù)已說明此點(diǎn),K值隨磨礦時(shí)間的延長逐漸趨向于1。 表54所示為選擇性磨碎現(xiàn)象與磨碎時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果說明:隨磨礦時(shí)間的延長,礦物顆粒變細(xì),軟硬兩種礦物的平均粒度差變小,磨碎時(shí)間足夠長時(shí),二者粒度可達(dá)到相同;軟硬兩種礦物小于0. 074mm產(chǎn)率差隨磨礦時(shí)間的延長而減少,而且時(shí)間愈長產(chǎn)率差值愈小,即粗磨下選擇性磨碎現(xiàn)象顯著,而細(xì)磨下選擇性磨碎現(xiàn)象逐漸減弱。造成這一現(xiàn)象的原因是礦物隨粒度減小強(qiáng)度增大,礦物之間強(qiáng)度差縮小,選擇性磨碎現(xiàn)象減弱。

(9)其它。細(xì)磨過程還有許多工藝特征與粗磨不同。如細(xì)磨過程中細(xì)粒增加主要靠磨礦介質(zhì)的研磨作用,而不是靠球的打擊來實(shí)現(xiàn)。一般來說,隨鋼球尺寸的減小,球的個(gè)數(shù)成倍、十倍甚 至上百倍的增長,而細(xì)粒產(chǎn)率卻增加很少,正說明了上一點(diǎn);細(xì)粒及微細(xì)粒在細(xì)磨過程中的逐漸增多,也會(huì)影響到細(xì)磨過程。因 其懸浮在礦漿中,使分級(jí)效率下降并可能導(dǎo)致后續(xù)選別作業(yè)惡化。

總之,礦石細(xì)磨過程中具有許多與粗磨不相同的特殊工藝特征。只有充分認(rèn)識(shí)這些特征,分析其產(chǎn)生的原因,才能正確調(diào)節(jié) 細(xì)磨過程,加強(qiáng)細(xì)磨的針對(duì)性,從中探索出提高細(xì)磨效率的途徑。

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