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立磨機(jī)與球磨機(jī)對(duì)鉀石鹽礦的磨礦性能
浮選工藝是鉀石鹽與其他石鹽分離的主要方法，與其他類型礦石一樣，在采用浮選法之前，首先要利用磨礦設(shè)備對(duì)鉀石鹽過飽和溶液中的顆粒進(jìn)行粉磨，確保鉀石鹽顆粒與無用礦物顆粒充分解離。鉀石鹽溶液中礦物顆粒粒級(jí)分布不均，且溶液黏度很大，時(shí)常導(dǎo)致設(shè)備處理量低下，設(shè)備運(yùn)行效率達(dá)不到生產(chǎn)要求，也會(huì)給后續(xù)選別指標(biāo)帶來不利影響。不同類型的磨礦設(shè)備對(duì)礦物種類和給礦粒度具有不同的適應(yīng)性。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)將設(shè)備的磨礦性能與礦石性質(zhì)緊密結(jié)合，從而做出客觀正確的設(shè)備選型。這里以青海某礦鉀石鹽為試驗(yàn)礦樣，分別利用立磨機(jī)磨礦系統(tǒng)和球磨機(jī)磨礦系統(tǒng)對(duì)礦樣進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，對(duì)比二者的技術(shù)性能，為鉀石鹽類礦物磨礦設(shè)備種類的選擇提供技術(shù)支持。
1、立磨機(jī)與球磨機(jī)工作原理
1.1、立磨機(jī)工作原理
立磨機(jī)螺旋軸低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力、重力、摩擦力的共同作用使磨人礦介質(zhì)與物料間產(chǎn)生有序的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和宏觀上的受力基本平衡。在螺旋葉片表面，磨礦介質(zhì)螺旋式上升。在筒體內(nèi)襯與螺旋葉片外緣間，磨礦介質(zhì)螺旋式下降。在微觀上，礦粒和磨礦介質(zhì)受力的不均勻性形態(tài)的運(yùn)動(dòng)速差和受力變化，造成物料被強(qiáng)力擠壓、研磨以及物料之間的受力折斷、微剪切、劈碎等綜合作用，從而實(shí)現(xiàn)礦物顆粒的高效粉磨，參見圖1。
1.2、球磨機(jī)工作原理
球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磨礦介質(zhì)在慣性離心力的作用下貼附在球磨機(jī)內(nèi)壁的襯板上與磨機(jī)一起回轉(zhuǎn)并帶到一定高度，由于自身的重力作用，磨礦介質(zhì)下落，將筒體內(nèi)的物料擊碎；此外，磨礦介質(zhì)之間還存在滾動(dòng)和滑動(dòng)的現(xiàn)象，主要對(duì)物料起研磨作用，物料由進(jìn)料端緩慢向出料端移動(dòng)，完成粉磨作用。一般情況下，球磨機(jī)內(nèi)鋼球運(yùn)動(dòng)形式可分為三種狀態(tài)，周轉(zhuǎn)狀態(tài)、瀉落狀態(tài)、拋落狀態(tài)。轉(zhuǎn)速適中時(shí)，磨礦介質(zhì)被提升至一定高度后以近拋物線軌跡拋落下來。此時(shí)磨礦介質(zhì)對(duì)物料有較大的沖擊作用，粉碎效果較好。
2、磨礦試驗(yàn)
2.1、試驗(yàn)原料
本試驗(yàn)以青海某鉀鹽礦含10%MgCl2的鉀石鹽樣品為原料，礦石比重1.99，硬度1.5~2。試驗(yàn)前首先要制備飽和的溶液10~15L，濃度ρ=1.2g/ml，用于磨礦產(chǎn)品粒級(jí)篩析過程。取一桶清水，向其內(nèi)加入鉀石鹽，邊加邊攪拌，直至桶底出現(xiàn)不溶物，說明此時(shí)桶內(nèi)溶液已飽和。需要說明的是，利用鉀石鹽飽和溶液也可以避免磨礦過程中的礦石溶解，但不是試驗(yàn)的目的。本試驗(yàn)工藝條件是依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況設(shè)定的，即鉀石鹽礦漿配比關(guān)系為4t干礦對(duì)1t清水，磨礦粒級(jí)產(chǎn)率計(jì)算不再考慮溶解部分。
2.2、試驗(yàn)方法
立磨機(jī)與球磨機(jī)屬于不同類型的磨礦設(shè)備，具有不同的工作原理。同時(shí)，因二者規(guī)格不相同，礦石處理量也不相同。為使磨礦試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，分別對(duì)立磨機(jī)和球磨機(jī)開展磨礦試驗(yàn)，立磨機(jī)處理量4千克/批次，球磨機(jī)處理量1千克/批次，磨礦試驗(yàn)均在兩種設(shè)備最適宜的處理量條件下進(jìn)行。以相同磨礦時(shí)間為比較標(biāo)準(zhǔn)，即立磨機(jī)與球磨機(jī)均對(duì)所處理的礦樣粉磨1min，而后對(duì)產(chǎn)品粒級(jí)分布進(jìn)行考察，對(duì)比兩種設(shè)備對(duì)鉀石鹽礦物的磨礦性能。
2.2.1、立磨機(jī)試驗(yàn)
立磨機(jī)規(guī)格為φ280×800mm，安裝功率3kW，系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置、自動(dòng)控制裝置及立磨機(jī)主體設(shè)備組成?？赏ㄟ^轉(zhuǎn)速測(cè)定及轉(zhuǎn)速計(jì)算，任意設(shè)定立磨機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速和磨礦時(shí)間。
取4kg鉀石鹽與1kg清水?dāng)嚢璺纸?0min，將此過飽和溶液作為原礦加入立磨機(jī)，粉磨1min后，將所有物料取出，進(jìn)行篩析。
2.2.2、球磨機(jī)試驗(yàn)
球磨機(jī)規(guī)格為φ305×305mm，安裝功率0.75kW，系統(tǒng)由轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算器和球磨機(jī)主體設(shè)備組成，可依據(jù)球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)速任意設(shè)定磨礦時(shí)間，自動(dòng)控制球磨機(jī)啟停。
取1kg鉀石鹽與250kg清水?dāng)嚢璺纸?0min，將此過飽和溶液作為原礦加入球磨機(jī)，粉磨1min后，將所有物料取出，進(jìn)行篩析。
2.2.3、粒度篩析
依據(jù)礦石解離特性，青海某鉀鹽礦在實(shí)際生產(chǎn)中重點(diǎn)考察0.18mm以下粒級(jí)礦物顆粒在磨礦產(chǎn)品中的比例?？紤]到鉀石鹽礦物溶液黏度較大，會(huì)給后續(xù)篩析過程帶來難度，為減輕工作強(qiáng)度，本試驗(yàn)僅對(duì)3個(gè)粒級(jí)礦物顆粒進(jìn)行考察。需要2個(gè)套篩，分別采用2.00mm和0.18mm篩網(wǎng)。通過比較0.18mm以上粒級(jí)礦物顆粒在磨礦產(chǎn)品中的減少的程度來判斷磨礦效果。
3、試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1、磨礦效果對(duì)比
對(duì)試驗(yàn)原礦與磨礦產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析，結(jié)果見表1。
對(duì)比表1中數(shù)據(jù)可知：
+2.00mm粒級(jí)礦物顆粒在原礦中占11%，經(jīng)立磨機(jī)磨礦后，該粒級(jí)在磨礦產(chǎn)品中減少了9.18%；經(jīng)球磨機(jī)磨礦后，+2.00mm粒級(jí)礦物顆粒在磨礦產(chǎn)品中減少了9.32%，即立磨機(jī)磨礦時(shí)+2.00mm粒級(jí)礦物減少的程度比球磨機(jī)磨礦低0.14%。
-2.00+0.18mm粒級(jí)礦物顆粒在原礦中占35%，經(jīng)立磨機(jī)磨礦后，該粒級(jí)在磨礦產(chǎn)品中減少了9.86%；經(jīng)球磨機(jī)磨礦后，-2.00+0.18mm粒級(jí)礦物顆粒在磨礦產(chǎn)品中減少了5.93%，即立磨機(jī)磨礦時(shí)-2.00+0.18mm粒級(jí)礦物減少的程度比球磨機(jī)磨礦高3.93%。
綜上，對(duì)于較粗的礦物顆粒，立磨機(jī)與球磨機(jī)的磨礦效果差別不大；對(duì)于較細(xì)的礦物顆粒，立磨機(jī)磨礦則具有明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
3.2、能耗對(duì)比
立磨機(jī)安裝功率3kW，礦石處理量4kg；球磨機(jī)安裝功率0.75kW，礦石處理量1kg。試驗(yàn)期間，通過讀取安裝在設(shè)備上的功率表數(shù)據(jù)可知，立磨機(jī)實(shí)耗功率為1.88kW，球磨機(jī)實(shí)耗功率為0.59kW，兩種類型磨礦設(shè)備處理單位礦石的能耗分別為0.47kw.h/kg和0.59kw.h，對(duì)于該試驗(yàn)中的鉀石鹽礦物，采用立磨機(jī)磨礦可比球磨機(jī)節(jié)能（0.59-0.47）/0.59=20.34%，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。
4、結(jié)論
通過采用立磨機(jī)和球磨機(jī)分別對(duì)鉀石鹽礦物開展磨礦試驗(yàn)，可得出如下三個(gè)結(jié)論：
（1）立磨機(jī)和球磨機(jī)均可將原礦中+2.00mm粒級(jí)鉀石鹽顆粒含量由11%降至2%以下，兩種設(shè)備對(duì)鉀石鹽均具有明顯的磨礦效果；
（2）在相同給礦粒度條件下，-2.00+0.18mm粒級(jí)礦物減少的程度明顯高于球磨機(jī)，顯示了立磨機(jī)在細(xì)粒級(jí)礦物磨礦過程中所具有的優(yōu)勢(shì)；
（3）立磨機(jī)與球磨機(jī)對(duì)鉀石鹽礦物磨礦過程的能量消耗計(jì)算表明，前者比后者節(jié)能20.34%，證實(shí)了立磨機(jī)對(duì)鉀石鹽礦物磨礦的高效性；
綜上所述：立磨機(jī)比球磨機(jī)更適合于處理細(xì)粒級(jí)礦物顆粒，且節(jié)能效果明顯，青海某鉀石鹽礦磨礦過程采用立磨機(jī)更為合理。
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