銅硫礦山立磨機添加瓷球尺寸的研究

陳 延，申 滔，李明敏，王 旭

（江西銅業集團銀山礦業有限責任公司，江西 德興 334201）

1 引言

納米陶瓷球按制成材料可分為碳化硅類陶瓷球、氮化硅類陶瓷球、氧化鋯類陶瓷球和氧化鋁陶瓷球四種。目前礦山使用的一般為氧化鋁陶瓷球，與傳統鋼球相比，納米陶瓷球有著密度低、強度高、剛性好、硬度高、耐磨損、耐高溫、熱膨脹系數小和耐腐蝕的特點。陶瓷球的密度低，如氧化鋁陶瓷球密度為3.77g/cm3，僅為傳統鋼球的一半，在磨機中作研磨介質使用，可以降低球介質的離心力，從而減小對礦物的沖擊能。納米陶瓷球的剛性好，且抗壓強度高，能有效防止球體在研磨過程中的塑性變形，有效提高介質的使用率。由于陶瓷球制成材料及工藝特殊，表面摩擦系數小，因此陶瓷球具有較好的耐磨蝕性、耐腐蝕性及高硬度［1］。

由于陶瓷球的優點較多，近幾年在全國有色金屬礦山行業應用非?？?，但磨機的日常添加瓷球尺寸均按照傳統經驗進行核定，一般為20mm或25mm。本研究旨在探索立磨機最佳的添加瓷球尺寸，從而提高磨礦效率和節約成本。

2 原礦性質

銀山九區銅硫礦為陸相火山巖型中低溫熱液礦床。礦體賦存在石英斑巖和英安斑巖接觸帶及枚巖中。礦石氧化程度很低，屬原生硫化礦礦石。

原生銅硫礦石中金屬礦物主要以變膠狀黃鐵礦、黃銅礦及變膠狀黃銅礦、硫砷銅礦、砷黝銅礦為主，其次為變膠狀閃鋅礦、閃鋅礦、斑銅礦、方鉛礦及微量的鈦鐵礦、銳鈦礦、自然金、輝硫銻鉛銀礦、自然銀等。脈石礦物以石英、絹云母為主，少量綠泥石、高嶺土等。原礦主要組份分析見表1。

表1 原礦主要組份分析

3 不同尺寸瓷球的磨礦實驗

（1） 在選礦工藝上立磨機一般用于粗精礦再磨，粗精礦再磨使用陶瓷球作為磨礦介質，可以利用其在磨礦過程中具有能量密度低、磨剝作用強、磨礦產品中易選粒級含量高而過粉碎粒級含量低的特點，同時能有效的減輕在傳統磨礦環境中產生的鐵質污染［2］。故取銅硫混合浮選的粗精礦作為磨礦實驗的入料，磨礦入料的細度分析如表2。

表2 磨礦入料細度

（2）磨礦條件為：磨礦時間15min，瓷球介質充填率40%，磨礦介質分別按20mm瓷球、15mm瓷球、10mm瓷球、6mm瓷球和瓷球配比為20∶15∶10mm=5∶4∶1進行5個磨礦實驗。表3為不同尺寸陶瓷球的物理特性。

表3 陶瓷球的物理特性

由表3可知，單球的比表面積6mm的納米陶瓷球最大，其次是10mm的納米陶瓷球、15mm陶瓷球，最小的是20mm的納米陶瓷球，在相同的磨機充填率情況下，陶瓷球介質的總比表面積呈現相同的規律，6mm陶瓷球的總比面積最大。細磨的磨礦介質需要滿足兩個條件，一個是提供足夠的破碎力足以使得礦物破碎，其次提供足夠的表面積可以提供足夠的研磨力［3］，兩者需要達到一個平衡才能取得最好的研磨效果。本文通過選用這五種不同大小條件的納米陶瓷球的磨礦進行驗證。

（3）針對不同尺寸大小瓷球的磨礦效果如表4。

表4 不同尺寸瓷球的磨礦效果

由表4可知，全部用10mm陶瓷球作為磨礦介質的磨礦效果最好，其中+200目含量最小，為0.47%，-325目和-400目含量均最大，分別為82.6%和67.64%。

4 10mm陶瓷球的工業應用效果

銀山礦再磨工藝采用的立磨機型號為美卓VYM-800，原來日常補加球為20mm的陶瓷球，選礦工藝要求的再磨產品合格粒級為-325目》80%、+200目《5%。將車間現場立磨機內的20mm陶瓷球全部替換成10mm的陶瓷球，日常補加瓷球也更換為10mm瓷球，立磨機充填率由原來的45%降為40%，其磨礦產品粒度分析如下：

表5 工業試驗磨礦效果 %

10mm陶瓷球的磨礦產品能達到工藝要求，且效果比20mm陶瓷球更好，同時磨機充填率也降低了5%，立磨機主電機的電流由39A降為35A，節約了電耗。

在工業應用半年后，分析磨機內瓷球的失圓率和螺旋襯板的磨損情況如下：

（1）立磨機內瓷球磨礦介質的失圓率由原來的18.5%降為14%。瓷球表面出現凹陷，進行研磨時，物料“躲”在凹陷區內研磨不到，形成“無效”表面積，會降低磨礦效率［4］。10mm納米陶瓷球比重小，同重量的球可得到較高的充填率，且可保持球形的瓷球更多，有效磨礦表面積增大，可提升磨礦效率，增加磨礦細度，穩步提升指標。

圖1 20mm瓷球磨損情況

圖2 10mm瓷球磨損情況

（2）替換為10mm陶瓷球介質后，瓷球質量更輕，且充填率下降5%，減小了對襯板的磨損，銀山礦VTM-800立磨螺旋襯板壽命由原來的5個月增長至6個月［5］。

圖3 新襯板

圖4 20mm球使用5個月后

圖5 10mm球使用6個月后

5 存在問題及對策

添加瓷球的尺寸減小后，單個瓷球的質量變輕，在礦漿中的浮力變大，且磨礦濃度增加后礦漿對瓷球浮力也會增加，瓷球會大量從溢流口跑出，不僅會堵住旋流器沉砂嘴，而且會從溢流口進入下一道流程中［6］。所以需在溢流口處安裝篩網，并嚴格控制磨礦濃度在70%以下。

6 結語

（1）通過實驗數據對比和工業試驗，確定銀山銅硫礦立磨機的最佳添加球尺寸為10mm瓷球。

（2）工業應用結果表明，采用10mm瓷球具有以下優點：

①立磨機充填率降低了5%，減少了球耗，同時電流由39A降為35A，節約電耗10%。

②立磨機內瓷球磨礦介質的失圓率由原來的18.5%降為14%，提升了磨礦效率。

③由于瓷球質量更輕，充填率降低，減小了螺旋襯板的磨損，延長了襯板使用壽命，由原來的5個月延長到6個月以上。

（3）在立磨機充填率非常高的企業，更應探索使用較小尺寸的添加球，這樣可以降低介質充填率，從而提升磨機處理能力。