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破碎與粉磨

超細攪拌磨的類型和作用特點

來源：中國粉體技術網更新時間：2015-01-30 09:43:32 瀏覽次數：

（中國粉體技術網/班建偉）近年來，隨著易選礦石資源的不斷消耗，礦產資源普遍趨于貧、細、雜，難選礦的開發利用比例逐年增加。同時，隨著我國選礦技術水平的不斷提升，開發利用微細粒嵌布難處理金屬礦和選礦廠尾礦成為可能。
因此，要實現目的礦物的有效分選，必須對其進行細磨或超細磨以使其充分單體解離。攪拌磨是一種高效的細磨和超細粉磨設備，與普通臥式球磨機相比，該機有一個固定的磨礦室，應用更小的磨礦介質，借助高速旋轉的攪拌器能以更少的能量消耗獲得更高的磨礦效率和更大的處理量，在選礦領域越來越引起人們的關注，給微細粒嵌布難處理金屬礦的分選帶來了顯著的經濟效益和社會效益。

1 攪拌磨機工作原理
攪拌磨機主要是由筒體、攪拌裝置、傳動裝置和機架構成，通過攪拌軸的旋轉，攪動筒體內充填的磨礦介質( 鋼球、氧化鋯球、瓷球、剛玉球和礫石等) 和物料，使其在筒體內作多維循環運動及自轉運動。被研磨物料主要受研磨( 剪切和擠壓) 和沖擊作用: 沖擊力由磨礦介質在筒體內連續不規則撞擊作用產生，剪切力由徑向方向不同半徑上作圓周運動的磨礦介質和物料相互作用產生，擠壓力由攪拌軸旋轉作用下物料和磨介同轉螺旋產生。攪拌磨機具有能量利用率高、排料新生比表面積大等特點。
2 攪拌磨的類型及作用特點
攪拌磨機有多種分類方式: 從安放方式分可為立式( 也叫塔式攪拌磨機) 和臥式; 從攪拌器幾何形式可分為圓盤式、棒式、環隙式等; 從工藝方式可分為間歇式、連續式、循環式; 從工作環境分為干式、濕式。
2.1 從安放方式分類
立式攪拌磨的結構特點是配有水力分級機，直立的筒體內充填磨礦介質，物料在攪拌軸帶動磨礦介質沖擊、剪切和擠壓作用下被細磨或超細磨。細磨或超細磨后的細粒級物料由筒體溢流進入水力旋流器分級后，粗顆粒物料向下沉降，經由砂泵返回機體再磨。
臥式攪拌磨重心較低，運轉更加平穩，能耗更低，使用直徑為1.5～5 mm 的鋼球為磨礦介質。近年來國內外學者對臥式濕法攪拌磨的研磨機理、影響研磨效果和能量利用率的因素進行了DEM 模擬、驗探究和優化。在諸多超細臥式攪拌磨機中，國內外研究最多、應用最廣并且使用效果最好的是臥式砂磨機與艾薩攪拌磨( IsaMill)。
2.2 從攪拌器幾何形狀分類
圓盤攪拌器的圓盤中鑲嵌孔、槽、狹縫等，通過攪拌軸旋轉帶動磨礦介質和物料在筒體內運動使物料粉碎，由于圓盤式攪拌器旋轉速度高，筒體內壁磨損較為嚴重，發熱量大，外殼須安裝冷卻裝置; 棒式攪拌器主要通過攪拌力使磨礦介質和物料運動，在相同轉速條件下，棒式攪拌磨的功率密度比圓盤式攪拌磨更大，因此磨礦效率更高；環隙式攪拌器在攪拌磨機中應用最廣泛，包括單錐、雙錐式和單柱、雙柱式等類型，通常和棒式攪拌器聯合使用，以期獲得最大的磨礦效率。值得注意的是，環隙攪拌磨機內磨礦介質在排礦前容易產生累積和阻塞，會對正常磨礦作業產生不利影響。
2.3 從工藝方式分類
(1) 間歇式攪拌磨。主要由筒體、攪拌器和循環卸料裝置組成。循環卸料裝置既可以保證物料在研磨過程中循環混合，又可以確保最終產品及時排出，主要應用于精細陶瓷、電子材料、粉末冶金等行業。當配備大容積循環罐和多臺攪拌磨串聯使用時，可以分別用于循環磨礦和連續磨礦。
(2) 循環式攪拌磨。其結構特點是筒體直徑較小，循環罐的容積較大，并且筒體上部裝有濾網。工作過程是物料在筒體和循環罐內快速循環，直至產品粒度合格。這種攪拌磨的特點是礦漿連續快速通過研磨介質層和濾網，合格細粒級產品能夠及時排出，能有效避免因過磨而產生的粉體團聚，磨礦效率高; 循環罐還具有混合與分散功能，工作時在循環罐內添加分散劑。此外，由于礦漿在研磨筒內停留時間短，從循環筒內泵入的礦漿足以平衡研磨筒內的溫升，無需安裝冷卻裝置，節能高效。
(3) 連續式攪拌磨。常采用圓盤式攪拌器，其工作過程是礦漿物料從筒體下部給料口泵入筒體，在高速攪動磨礦介質的剪切、擠壓、沖擊作用下，物料被粉碎，粉碎后的細粒漿料經過出料口從上部的溢流口排出。通過控制給料速度的快慢控制物料在筒體內的停留時間，給料速度越慢，停留時間越長，產品粒度就越細; 反之，產品粒度就越粗。該機可單機使用外，還可以多級串聯使用。多級串聯使用時，研磨介質尺寸從大至小，產品粒度由粗至細。
2.4 從工作環境分類
目前，以濕式攪拌磨為主，已廣泛應用在陶瓷、涂料、化工和微生物等行業，在濕式攪拌磨中還可同時實現物料的粉碎、浸出和萃取。干式攪拌磨機借助旋風分離器和鼓風機實現粉碎產品的分級。干式攪拌磨超細粉碎時，由于物料顆粒粒度減小，其表面能劇增，自發團聚現象增加，致使物料處于粉碎與團聚的動態平衡中，排料粒度比同類型濕式攪拌磨粗;同時，在連續剪切和沖擊作用力下，熱量積聚，筒體內溫度升高，會導致磨礦效率下降，因此干式攪拌磨也需配設冷卻裝置。
干式攪拌磨主要應用于石灰石、白云石和滑石等非金屬礦的超細粉碎。

3 工藝參數對攪拌磨效果的影響
影響磨礦效率的工藝參數主要有礦漿濃度、攪拌速度、球礦比、磨礦介質尺寸等。
(1) 礦漿濃度即礦漿中固體質量分數，只有在適宜的礦漿濃度下，磨礦效率才能達到最佳值，這是因為適當增大礦漿濃度，磨礦介質和物料之間相對碰撞、研磨的機率增加，有利于物料的粉磨。而當濃度過大時，物料在磨機內流動緩慢，被磨時間延長，容易發生過粉碎。另外，濃度較大的礦漿中粗粒不易下沉，易隨礦漿流走，造成“跑粗”; 礦漿濃度較小時，物料流動速度快，研磨時間縮短，亦會造成“跑粗”，同時密度大的礦粒易沉積于礦漿底層，產生過粉碎現象。因此，要選取適宜的礦漿濃度，一般粗磨為75%～85%，細磨為65%～75%。
(2) 攪拌速度。增大轉子轉速，攪拌磨內磨礦介質運動加劇，磨礦介質對物料的沖擊和研磨作用加強，也使得單位時間內，磨礦介質對礦漿物料的作用次數增加，在較高的轉速條件下，磨礦效率更高。但過高的轉速使得攪拌器與筒體內襯磨損加劇，磨礦介質消耗增加，同時，攪拌器高轉速運行會增加磨機的能耗。因此，在實際操作過程中，為保證設備穩定高效運轉，攪拌器的轉速應該適中。
(3) 球礦比( 磨礦介質與被研磨物料的質量比)小，磨礦介質撞擊、研磨作用于物料的機率也小，粉磨效果差; 反之，則粉磨效果好。當球礦比過大，磨礦介質的量達到阻礙攪拌器有效驅動時，介質撞擊、研磨的機率及強度隨之降低，導致研磨效率降低。
(4) 研究表明，磨礦介質尺寸對研磨效率的影響與物料的細度密切相關。粉磨粗顆粒物料時，主要用到沖擊力的作用，采用直徑較大的磨礦介質的磨礦效率高; 粉磨細粒級物料時，需要有較強的研磨(剪切力、擠壓力) 作用，直徑較小的磨礦介質磨礦效率高，且不易造成過粉碎。

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