粉磨設備
自磨(半自磨)機
近年來國際上礦山選廠磨礦設備仍以筒式磨礦機為主,發展趨勢是大型化和綜合采用當代先進技術。由于采用大型筒式磨礦機可明顯降低大型選礦廠建設和生產成本,因此其大型化一直在不斷發展。
國內自磨(半自磨)機制造與應用已徹底擺脫20 世紀80 年代中期以來的近20 年的基本停滯狀態,獲得了較快發展,已接近或達到世界先進水平。近年來,中信重工機械股份有限公司在大型筒式磨礦機設計和制造方面不斷取得巨大進展。目前國內自行研制和應用的最大規格的自磨(半自磨)機是該公司設計制造的Φ10.37×5.19 m、11.172 MW半自磨機,2010 年用于江西銅業公司德興銅礦。
該磨機采用了雙電機驅動和調心純靜壓筒體滑動支承。目前世界最大規格的短筒形半自磨機是該公司為中信泰富澳大利亞SINO 鐵礦制造的6 臺Φ12.19×10.97 m、28 MW自磨機。芬蘭美卓公司最新制造的12.8×7.6 m、28 MW半自磨機,單臺設備日生產能力可達10 萬t,也屬世界最大規格的自磨(半自磨)機。世界最大規格的長筒型半自磨機規格為Φ9.76×10.37 m,采用環形電機驅動,功率為16 500 kW,用于秘魯。
我國應用的自磨(半自磨)機基本是短筒形的,一個例外是青海灘澗山金礦從南非購進了1 臺二手大型長筒形半自磨機,規格為Ф4.90×10.29 m,安裝功率為3 500 kW,2005 年底投入運轉。這是我國最大規格的長筒形自磨(半自磨)機。
球磨機
到目前為止,無論國際還是國內礦山,在金屬礦石粉碎作業中球磨機的作用和地位仍是不可替代的。20 世紀80 年代國際上曾有預測,認為由于球磨機球荷工作時存在低效率的蠕動區,因此其合理的最大直徑是5 m。但實際上球磨機大型化的發展步伐一直都未停止。
進入21 世紀以來,濕式球磨機規格和安裝功率的世界紀錄以更快的速度不斷被刷新:2001 年6 月,FFE Minerals 公司(現為艾法史密斯公司,下同)制造的3 臺Ф7.32 ×11.58 m、13.43 MW溢流型球磨機,用于智利Escondida銅礦;2002 年12 月,FFE Minerals 公司制造的3 臺Ф7.62×11.0 m、11.2 MW 溢流型球磨機,用于秘魯Antamina 銅鋅礦;2003 年,芬蘭美卓公司制造的2 臺Ф7.92 ×11.58 m、14.3MW 溢流型球磨機,用于智利Collahuasi 銅礦;2007 年底,FFE Minerals 公司制造的2臺Ф7.92 ×12.2 m、17.5 MW 溢流型球磨機,用于南非Anglo Platinum 鉑礦;目前,中信重工機械股份有限公司制造的6 臺Φ7.9 ×13.6 m、15.6 MW溢流型球磨機,用于中信泰富澳大利亞SINO 鐵礦。
中信重工機械股份有限公司設計制造的Φ7.32×10.68 m、11.172 MW溢流型球磨機是目前國內自行研制和應用的最大規格的球磨機,2010 年用于江西銅業公司德興銅礦。該磨機首次采用了雙電機驅動和調心純靜壓筒體滑動支承。世界最大規格的干式球磨機是蒂森克虜伯伯利休斯公司的Φ6.2 ×25.5 m、11.2 MW球磨機,采用環形電機驅動,1994 年用于美國的一家金礦,用于處理難選金礦石。
在水泥工業,天津水泥工業設計研究院2004年設計制造了國內最大規格的Ф5×10 m+2.5 m烘干中卸生料管磨機,用于北京金隅集團有限責任公司處置城市廢棄物的示范工程中。該磨機采用筒體液壓滑瓦支承,筒體為整體焊接結構,安裝功率為4 000 kW,質量382 t,中硬物料設計生產能力為250 t/h。中信重工機械股份有限公司研制了世界首臺純靜壓滑履軸承支承的大型水泥球磨機,規格為Ф4.2×13m。靜壓軸承摩擦系數是動壓軸承的1/100 ~1/1 000,從而磨機電耗可降低10%~15%。
輥磨機
輥磨機多用于水泥工業,由于水泥工業的迅速發展,輥磨機大型化也獲得了相應的發展。目前世界上最大規格的輥磨機是德國Loesche 公司的LM63.4 型輥磨機。該機屬于盤輥磨機,安裝功率為5.4 ~ 6 MW,磨盤直徑為6.3 m,質量約230 t。有4 個磨輥,其大端直徑為3 m,每個質量約45 t。輥面和盤面為高鉻鑄件。該設備用于水泥原料粉磨,給料粒度為0 ~ 150 mm,產品粒度可達− 90 μm 85%,生產能力為840 t/h。
篩分和分級設備
隨著生產規模的擴大,破碎和粉磨設備規格的增加,篩分和分級設備也向大型化方向發展。原瑞典斯維達拉集團制造了據稱是世界最大規格的雙層直線振動篩。該設備質量為33 t,篩面寬3.6 m,長7.3 m,處理能力為5 000 t/h。該設備用于印度尼西亞Irian Jaya 的Grasberg露天銅金礦,處理Φ11.58 m 半自磨機排料。德國Haver & Soecker 公司制造了世界最大規格的單層振動篩,型號為R-TE 4 000×10 500 mm,總功率為264 kW,總質量達115 t。該設備2003 年11 月起用于加拿大Syncrude 制油公司篩分油砂,油砂最大粒度為600×600×900 mm,最大處理能力為10 000 t/h。
我國是煤炭大國,對大型篩分機有迫切要求。1986 年起,原洛陽礦山機械廠和原洛陽礦山機械研究所采用引進日本神戶制鋼所技術制造了型號為ZK3675 的直線篩,是國內第一批篩面面積為27 m2 的大型振動篩,有多臺用于煤炭行業。近年來,鞍山市重型礦山機械廠制造的2ZKP3660 大型直線振動篩,篩面尺寸為3.6×6.0 m,篩面面積為21.6 m2,2000 年4 月用于田莊選煤廠,處理能力達350 ~ 400 t/ h。中國礦大機電設備制造有限公司制造的CWS3660 型超靜定網梁激振的大型振動篩,篩面面積為21.6m2,用于脫介脫水,處理能力為100 t/h。天地科技股份公司唐山分公司研制了SXJ4261 大型香膠型直線振動篩,2004 年12 月用于內蒙古慶華百靈洗煤有限公司。該振動篩采用等厚篩分法,單層篩面,篩面尺寸為4.2×6.1 m,面積25.6m2,安裝功率90 kW,生產能力150 ~ 800 t/h。太行振動機械有限公司制造的QLS30120 型強力振動篩,篩面振動,篩架不振動,篩面尺寸為3×12 m,面積達36 m2。該振動篩用于晉城礦務局鳳凰山煤礦選煤廠,處理量達250 t/ h 以上。
國內金屬礦山應用大型篩分機的例子是,攀枝花鋼鐵集團礦業公司2002 年以來使用了10 臺鞍山重型礦山機械股份有限公司研制的2DYK3073 雙層圓振動篩,用于篩分釩鈦磁鐵礦石,生產能力達800 ~ 1 000 t/h。該振動篩篩面尺寸為3×7.3 m,面積為22.3m2。2004 年鞍山重型礦山機械股份有限公司進一步研制了更大規格的2DYK3880 型雙層圓振動篩,篩面尺寸為3.8×8.0 m,面積為30.4 m2,生產能力可達1 500 t/h。
在金屬礦山分級作業中,水力旋流器處于重要地位。國外無論粗磨還是細磨已基本使用水力旋流器進行分級。國內細磨階段已全面使用水力旋流器。粗磨階段新建大型選礦廠已大多選用了水力旋流器,只有一些中小型選礦廠從配置方便考慮仍選用螺旋分級機,以及一些建設多年的選礦廠還 沿用著螺旋分級機。
從降低建設投資和操作成本角度考慮,選礦分級領域一直要求水力旋流器大型化。20 世紀70 年代前蘇聯在選礦分級中已使用了15 臺Φ1 400 mm 的大型水力旋流器。1990 年,丹麥艾法史密斯Krebs 公司研制了Φ838 mm 的大型水力旋流器,用于印度尼西亞的Freeport 公司Grasberg 銅金礦粗磨分級作業,采取水平安裝方式。這是近些年來國際上報道的最大規格的水力旋流器。國內已知最大規格的選礦分級水力旋流器是山東黃金礦業股份有限公司三山島金礦使用的1 臺FX710型水力旋流器,由威海海王公司制造,溢流粒度為− 200 目57.2%,濃度為38.0%,日生產能力達3 000 t。國內使用最多的大型水力旋流器規格為Φ660 mm。
大型水力旋流器技術上的先進性體現在在高溢流濃度下獲得合格的溢流粒度。丹麥艾法史密斯Krebs 公司的水力旋流器在技術上仍處于國際領先地位。其新型gMAX 型水力旋流器允許以高濃度給料達到細粒分級,其大規格產品也允許低壓給料。我國江西銅業公司德興銅礦使用了Φ660 mm gMAX 水力旋流器組。
再磨攪拌磨機
近年來,國外金屬礦再磨領域用大型攪拌磨機成功取代了常規再磨球磨機。大型金屬礦山再磨的迫切需要為其大型化提供了條件。這方面最突出的有兩種設備:Isa 攪拌磨機和螺旋形攪拌器的立式攪拌磨機。
Isa 攪拌磨機是澳大利亞Mount Isa 鉛鋅礦和德國Netzsch − Feinmahltechnik 公司于20世紀90 年代中共同開發的,是盤式攪拌器的臥式攪拌磨機。這種磨機就其結構形式來說并不新,其中小型產品20 世紀60-70 年代在化工行業就已得到工業應用。其創新之處在于大型化、高輸入能量密度和用于金屬礦再磨。
1994年澳大利亞Mount Isa 鉛鋅礦開始采用M3000型Isa 攪拌磨機,其容積為3 m3、功率為1.1 MW,介質為礦渣和重介質車間尾礦,將物料從20μm80%磨至12μm 80%,產量為65 t/h,單位電耗為7.6 kW · h/t。1995 年該機用于澳大利亞McArthur 河鉛鋅礦,介質為半自磨機排料中0.8 ~ 1.8 mm粒級產品,將物料從30 ~ 45 μm80% 磨至7 μm 80%,產量為15 t/h,單位電耗為36 kW · h/t。2000 年以來,Isa 攪拌磨機創造了前所未有的大型化和高輸入能量密度,產生了目前世界上攪拌磨機中最大規格和功率的設備,型號為M10000,容積為10 m3,電機功率為2.6~3.0 MW。其圓盤圓周速度高達20 ~ 23 m /s,單位容積的輸入功率(能量密度)高達300 kW/m3。
M10000 首先于2001 年用南非安格魯鉑金礦細磨,2005 年10 月又用于吉爾吉斯斯坦Centerra 金公司的Kumtor 金礦細磨,隨后安格魯鉑金礦又購買了5 臺,用于粉磨浮選給料。該機成功地用于金屬礦物濕式再磨,開路工作即可達到微米級、分布狹窄的產品粒度,能使用河砂或被磨物料顆粒作為粉磨介質進行自磨,并為后續浮選和浸出創造低活性的礦漿條件。
2006 年,Kumtor 金礦在其4.1 MW的再磨球磨機4 個月的維修期間,使用安裝功率為2.6 MW的M10000 型Isa 攪拌磨機代替該球磨機,將粗選精礦從135 μm 80%開路粉磨到62 μm 80%,運轉功率為1 885 kW,電耗不到再磨球磨機的一半,還省去了水力旋流器及其給料泵。螺旋形攪拌器的立式攪拌磨機是另一種適用于選礦再磨的大型攪拌磨機,其螺旋外緣圓周速度為3 m/s 左右,介質為直徑12~30 mm 的鋼球,產品粒度常在20~45 μm。國外有兩個公司制造的這種設備。其一是芬蘭美卓公司的VertiMill 攪拌磨機。
澳大利亞Newcrest 公司Cadia Valley 系列銅金礦使用了多臺VertiMill 攪拌磨機,用于再磨和半自磨后續粉磨作業,較常規再磨球磨機節能30%~40%。該礦最新訂購了1 臺VTM-3000-WB型VertiMill 攪拌磨機,擬用于第三段粉磨,是該攪拌磨機中最新、最大規格的設備,安裝功率為2 235 kW。巴西MMX 采礦公司訂購了14 臺VTM-3000-WB 型VertiMill 攪拌磨機, 將在其SerraAzul 鐵礦擴建項目中用于鐵礦石再磨。其二是日本愛立許公司的塔磨機,鞍鋼與澳大利亞合資的Karara 磁鐵礦項目選用了其最大規格的KW-1500 型塔磨機,安裝功率為1 250kW。山東黃金礦業(萊州)有限公司精煉廠使用了1 臺KW-1250 型塔磨機,其安裝功率為1 000 kW,是國內最大規格的這類磨機。該機用于金礦石細磨,給料粒度為− 200 目50%,產品粒度為− 400 目95%,處理量為53.75 t/h。
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