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利用6 L 臥式攪拌磨對石英砂開展細(xì)磨試驗(yàn)，研究攪拌器轉(zhuǎn)速、研磨球球徑對磨礦性能的影響，并對磨礦過程中礦漿粘度的變化進(jìn)行討論。研究發(fā)現(xiàn)隨著磨礦過程的持續(xù)，能量輸入不斷增加，磨礦能量的利用率是逐漸變低的。

較低能量輸入時，低攪拌器轉(zhuǎn)速條件下的能量利用率更高。存在著一個能量輸入節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)前，大研磨球能量利用率高，節(jié)點(diǎn)后，小研磨球能量利用率高，細(xì)磨效果越好。隨著磨礦產(chǎn)品粒度變細(xì)、礦漿粘度變大的趨勢加快，對研磨球產(chǎn)生的運(yùn)動阻力增大，磨礦效果下降。關(guān)鍵詞: 臥式攪拌磨; 攪拌器轉(zhuǎn)速; 研磨球球徑; 礦漿粘度中好采易選類礦產(chǎn)資源的日益耗盡迫使貧、細(xì)、雜等難處理的礦產(chǎn)資源成為礦業(yè)開發(fā)的主要對象。

為了剔除脈石礦物，分選出合格的精礦產(chǎn)品，必須對礦石進(jìn)行細(xì)磨或超細(xì)磨。磨礦一直是一個高能耗、低效率的礦石加工過程。為了提高磨礦效率，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)一直在不斷的開發(fā)、優(yōu)化磨礦裝備與磨礦工藝。如今，傳統(tǒng)的滾筒式磨機(jī)，如棒磨機(jī)、球磨機(jī)、( 半) 自動磨機(jī)在粗磨階段仍然占據(jù)絕對優(yōu)勢，但在細(xì)磨、超細(xì)磨階段，攪拌磨機(jī)以其優(yōu)越的性能逐漸取代了傳統(tǒng)的球磨機(jī)。攪拌磨機(jī)主要由攪拌軸、攪拌葉輪和研磨室組成，在攪拌軸轉(zhuǎn)動的過程中，攪拌葉輪驅(qū)動研磨球產(chǎn)生活躍運(yùn)動，通過研磨球之間各種形式的力( 如沖擊，剪切和摩擦) 來粉碎物料。

相等介質(zhì)填充率下，研磨球球徑的大小決定了研磨室內(nèi)研磨球的數(shù)量，而研磨球數(shù)量對研磨室中單位時間內(nèi)有效粉碎次數(shù)有重要影響。

一個普遍結(jié)論是研磨球球徑大小應(yīng)與原料的粒度正相關(guān)。進(jìn)一步的研究結(jié)果還有研磨球大小至少應(yīng)是原料粒度的 20 ～ 30 倍，或是原料中 ＜ 74 μm 含量占 80%時，2 ～ 4 mm 研 磨 球 應(yīng) 占 裝 填 研 磨 球 的 70% ～80%。攪拌器轉(zhuǎn)速也是影響磨礦性能的重要因素，高轉(zhuǎn)速下研磨球的運(yùn)動將更活躍，增加單位時間內(nèi)研磨室中的有效粉碎次數(shù)，提高粉碎速率。

此外，料漿性質(zhì)如粘度等，也會影響研磨球的運(yùn)動狀態(tài)，過高的礦漿粘度將拖曳研磨間的相互作用。為了進(jìn)一步研究臥式攪拌磨磨礦性能規(guī)律，本文將采用自制的臥式攪拌磨開展試驗(yàn)研究，綜合考慮攪拌器轉(zhuǎn)速、研磨球球徑及礦漿粘度變化對磨礦性能的綜合影響。

試驗(yàn)方案

磨礦設(shè)備所用磨礦設(shè)備為 6 L 臥式攪拌磨，其基本結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，磨機(jī)筒體結(jié)構(gòu)為 176 mm × 310mm，攪拌盤直徑為 156 mm。

從進(jìn)料、加球口向研磨室內(nèi)投加研磨球、原料、水。通過變頻器控制驅(qū)動電機(jī)與攪拌器轉(zhuǎn)速，磨礦過程中利用功率表測量磨機(jī)運(yùn)行功率。磨礦結(jié)束后，打開活動端蓋，排出研磨球與磨礦產(chǎn)品。

圖 1 ： 6 L 臥式攪拌磨基本結(jié)構(gòu)圖

磨礦原料本次試驗(yàn)所用原料為外購石英砂，先通過實(shí)驗(yàn)室用盤式磨礦機(jī)( XPF-150) 干磨，再通過振動篩( XSB-88) 篩出 180 ～ 300 μm 備用。

研磨球及試驗(yàn)條件所用研磨球為叁鑫新材料的高鋁陶瓷球，經(jīng)測量，其堆密度為 2 160 kg /m3。所有磨礦試驗(yàn)研磨球填充率為 60% ，磨礦濃度均設(shè)置為 40% ，試驗(yàn)變量為研磨球球徑及攪拌器轉(zhuǎn)速，試驗(yàn)條件安排見表 1。

表1：攪拌器轉(zhuǎn)速對磨礦性能的影響圖

對比了不同研磨球尺寸下攪拌轉(zhuǎn)速對磨礦產(chǎn)品粒度的影響。整體來說，隨著能量的不斷輸入，磨礦產(chǎn)品粒度呈下降趨勢，且表現(xiàn)出一定的規(guī)律，即隨著能量的持續(xù)輸入，粒度變細(xì)的趨勢變緩，說明在整個磨礦過程中，能量的利用率是逐漸變低的。進(jìn)一步對比轉(zhuǎn)速的影響可以發(fā)現(xiàn)，在磨礦初期較低的能量輸入下，低轉(zhuǎn)速具有更細(xì)的磨礦產(chǎn)品粒度，說明低轉(zhuǎn)速的能量利用率更高，但隨著能量的持續(xù)輸入，轉(zhuǎn)速的影響逐漸變小。

圖 2 攪拌器轉(zhuǎn)速對磨礦性能的影響

對比了不同攪拌器轉(zhuǎn)速下研磨球球徑對磨礦產(chǎn)品粒度的影響。

總體來看，在磨礦階段初期能量輸入較低時，研磨球尺寸越大，磨礦產(chǎn)品的粒度越細(xì)，說明大球的能量利用率高; 而隨著能量輸入的持續(xù)增加，小尺寸研磨器的磨礦粒度更細(xì)，說明磨礦后期小球能量利用率高，細(xì)磨效果越好。進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)，存在著一個能量輸入節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)前，大研磨球能量利用率高，節(jié)點(diǎn)后，小球能量利用率高，細(xì)磨效果越好。不同的攪拌轉(zhuǎn)速下，大、小球優(yōu)勢轉(zhuǎn)變的能量輸入節(jié)點(diǎn)并不同，攪拌葉輪轉(zhuǎn)速為 6． 45 m/s、8． 87 m/s、11． 28 m/s 時的轉(zhuǎn)變節(jié)點(diǎn)分別為 35 k J/kg、55 k J/kg、85 k J/kg。

礦漿粘度的變化礦漿粘度表現(xiàn)為對研磨球運(yùn)動的阻力。

圖 3 研磨球球徑對磨礦性能的影響

圖 4 磨礦過程中礦漿粘度的變化

礦漿粘度表現(xiàn)為對研磨球運(yùn)動的阻力。圖4對比了不同研磨球尺寸及攪拌轉(zhuǎn)速下礦漿粘度的變化。總體來看，隨著能量的不斷輸入，磨礦產(chǎn)品粒度變細(xì)，礦漿粘度不斷增加，且表現(xiàn)出一定的規(guī)律，即隨著能量的持續(xù)輸入，粘度變大的趨勢快速增大，可知對研磨球運(yùn)動的阻力也在急劇增加，導(dǎo)致研磨球的運(yùn)動變緩，磨礦效果下降，這可能就是整個磨礦過程中能量利用率逐漸變低的原因。

結(jié)論

( 1) 隨著能量的不斷輸入，磨礦產(chǎn)品粒度整體呈下降趨勢，且隨著能量的持續(xù)輸入，粒度變細(xì)的趨勢變緩，說明在整個磨礦過程中，能量的利用率是逐漸變低的。進(jìn)一步對比轉(zhuǎn)速的影響可以發(fā)現(xiàn)，在磨礦初期較低的能量輸入下，低轉(zhuǎn)速具有更細(xì)的磨礦產(chǎn)品粒度，說明低轉(zhuǎn)速的能量利用率更高，但隨著能量的持續(xù)輸入，轉(zhuǎn)速的影響逐漸變小。

( 2) 在磨礦階段初期能量輸入較低時，研磨球尺寸越大，磨礦產(chǎn)品的粒度越細(xì)，說明大球的能量利用率高; 而隨著能量輸入的持續(xù)增加，小尺寸研磨器的磨礦粒度更細(xì)，說明磨礦后期小球能量利用率高，細(xì)磨效果等: 某臥式攪拌磨轉(zhuǎn)速與研磨球球徑對研磨性能研究526越好。并且不同的攪拌轉(zhuǎn)速下，大、小球優(yōu)勢轉(zhuǎn)變的能量輸入節(jié)點(diǎn)不同。

( 3) 隨著能量的不斷輸入，磨礦產(chǎn)品粒度變細(xì)，礦漿粘度不斷增加，且隨著能量的持續(xù)輸入，粘度變大的趨勢快速增加。