磨礦

在選礦工業中，磨礦是礦石經破碎後進行分選前的粒度準備作業。磨礦作業是在連續轉動的磨機筒體內完成的;筒體中裝有研磨介質(如鋼球、棒、異形球棒、大塊礦石或礫石等)，研磨介質在筒體旋轉過程中被帶動產生複雜的衝擊、研磨和剪切作用，給入到筒體內的礦石在研磨介質作用下被磨碎。有時，筒體內不另裝研磨介質，而是依靠被磨礦石中的大塊礦石進行研磨，這稱為自磨。幾乎所有選礦廠都有磨礦作業。在選礦工業中磨礦作業不僅基建投資和生產費用佔有很大比例，而且磨礦產品的質量(例如粒度分佈、有用礦物單體解離度、濕式磨礦作業的礦漿濃度等)對選礦作業指標有很大影響。磨礦車間是選礦廠的主廠房，一個選礦廠的處理量、作業率及運轉率都是按磨礦設備計算的。 ^[1] 

磨礦可按照磨機內物料的傳輸方式分類，也可按使用的研磨介質特點分類。按物料傳輸方式磨礦分為幹磨、濕磨和潤濕磨三大類：(1)幹磨的給料中水分不大於5%，靠氣力輸送，磨礦產品的分級系統、供氣系統均較複雜，工作環境易為粉塵污染，故應用較少;只有對產品有特殊要求(如某些非金屬礦的磨碎)或下步工序為電選、風力選礦等，或在乾旱缺水、嚴寒冰凍地區方考慮採用;(2)濕磨的給料中固體濃度為60%～85%，靠水力輸送，磨礦過程易於調節和控制，不污染環境，是選礦廠應用最多的一種方式;(3)潤濕磨是一種特殊磨礦方式，礦漿中固體濃度在85%～90%以上，這樣高的固體濃度，粘度很大，物料靠離心力從磨機周邊排出，這種磨礦方式只有製備冶煉用球團時採用。按研磨介質的特點磨礦分為有介質磨礦和無介質磨礦(即自磨礦);有介質磨礦又根據磨礦介質形狀分為球磨、棒磨和礫磨等。

磨礦產品按其粒度大小分為粗粒、中粒、細粒、微細粒、超細粒五級。這五級的粒度範圍與加工過程及被磨物料的用途有關，沒有嚴格的界限。在金屬礦選礦工程中一般認為上述五個粒級的範圍依次是：+0.5mm、-0.5+0.1mm、-0.1+0.076mm、-0.076+0.01mm和-0.01mm。按磨礦產品粒度範圍，磨礦過程分為粗磨礦、中粒磨礦、細粒磨礦、微細粒磨礦和超細磨礦。磨礦產品粒度愈細，磨礦過程愈複雜，磨機產量愈低，電耗和鋼耗愈高，因此磨礦成本也愈高。對於非金屬礦的深加工或其他材料粉體的製備認為-5μm為超細顆粒。超細顆粒的製備要採用特殊的磨碎技術。

磨機的分類方法很多，常用者有以下四種：(1)按採用的研磨介質特徵，分為球磨機、棒磨機、礫磨機、自磨機等。(2)按磨機結構特性，分為卧式圓筒型和立式圓筒型;卧式圓筒型磨機根據其筒體內長和內徑的比值(通稱長徑比，以L/D表示)，又分為短筒型(L/D≤1.0～1.5)、長筒型(L/D=1.5～3.0)和管磨機(L/D≥3.0);管磨機沿筒體長分隔成幾個室時稱多室管磨機;管磨機多用於水泥、耐火材料、煤粉的製備。立式圓筒型磨機有塔式磨、立式攪拌磨、雷蒙磨機等。(3)按排礦方式，分為溢流型、格子型、周邊排礦型。(4)按磨礦產品粒度，分為普通磨機和用於製備超細顆粒的超細磨機;超細磨機有振動磨機、離心磨機、膠體磨機、行星磨機、攪拌磨機、W型磨機和射流磨機(又稱噴射磨機)等。金屬礦選礦廠磨碎作業應用最多的為球磨機、棒磨機、礫磨機、自磨或半自磨機。這四種磨機各有其特點，但也有其共性和相似之處，即均為卧式圓筒型;除大型磨機採用弧型電機外，其傳動方式都近似;磨機以一定速度轉動時，研磨介質和被磨物料在磨機中的運動形態相似;影響磨機工作指標的因素也類似。 ^[2] 

由於被磨物料性質的不均勻性和物料在磨機中所受衝擊、研磨力的隨機性，磨礦產品的粒度是不均勻的，常需要通過分級或篩分對磨礦產品或給料進行顆粒分離。根據所採用的磨機類型和與分級(或篩分)設備聯合工作的特點，流程可分為開路磨礦和閉路磨礦兩大類。開路磨礦的磨礦產品直接進入下步工序處理，不返回磨機再磨;閉路磨礦的產品經分級後，粗顆粒返回磨機再磨。

金屬礦選礦廠常用的磨礦流程有：(1)單段棒磨流程;(2)單段球磨流程;(3)兩段連續磨礦流程，又有棒磨—球磨流程、球磨—球磨流程和棒磨—礫磨流程(應用較少);(4)階段磨礦流程，即兩段或多段磨礦迴路中加入分選作業;(5)單段自磨流程;(6)自磨(或半自磨)—球磨流程;(7)自磨—礫磨流程;(8)“A(Autoge-nous)—B(Ball-Mill)—C(Crushing)”流程，即利用破碎機處理自磨機排出的難磨顆粒，自磨機產品其他部分進入球磨機處理(這種流程很複雜，應用較少)。

衡量磨礦作業質量的指標主要有：磨機作業率，即磨機帶負荷工作的時間佔同期日曆時間的百分數;運轉率，即磨機運轉時間(不論是否給料)佔同期日曆時間的百分數;磨機利用係數，指每立方米磨機有效容積每小時處理的原礦量(t/(m·h))(或按磨礦新生成的某指定粒級計的礦量計);磨礦效率，指每消耗1kW電能所處理的原礦量(t/kW)。

影響磨礦作業的參數可分三大類：(1)結構參數。包括磨機規格、型式、長徑比、排礦方式、襯板型式等。(2)操作參數。包括磨機轉速率、介質充填率、濕式磨礦時磨機內礦漿濃度及成分、研磨介質形狀和尺寸配比、閉路磨礦時的分級效率、返砂比、給料粒度分佈以及要求的產品粒度。(3)被磨物料性質。包括礦石可磨度、密度等。

磨機的模擬計算主要指根據實驗室試驗結果，模擬計算工業生產所需磨機的型式、規格、處理量、台數、傳動電機功率等，有普通算法、總體平衡動力學算法和轉換系數法三種。

普通算法

根據測定的可磨度值進行計算;常用者有邦德功指數法、容積法、能量效率法。這些方法的優點是簡單，其缺點是不能計算工業磨機的產品粒度分佈。

總體平衡動力學算法

通過試驗求破裂函數B、選擇函數S和物料在磨機中滯留時間分佈函數RTD;閉路磨礦時還需求分級函數C。再根據磨礦總體平衡動力學模型進行工業磨機參數的計算。這種算法雖能求出工業磨機的包括產品粒度在內的諸參數，但上述四函數測試工作繁雜、且這些函數值不僅與被磨物料性質有關，且與測試和操作條件有關，故具體應用時，還需進行一系列修正。到目前為止，這種算法尚未推廣應用。

轉換系數法

由中國東北大學研究建立。這種方法的實質是利用實驗室磨機在標準條件下進行磨礦動力學試驗，然後根據所建立的數學模型及軟件，可以迅速算出工業磨機的所有參數，包括產品粒度分佈及研磨介質尺寸、配比。這種算法的精度也較高。

磨礦自動化

由於磨礦過程的複雜性、隨機性，因此生產的自動控制是非常必要的。磨礦過程的自動控制受磨礦數學模型、檢測儀表及人員素質條件所制約：最初採用定值控制，後來發展為自適應控制;近些年來研究採用專家系統、模糊邏輯控制。磨礦過程採用自動控制後不僅可以提高磨機處理量，而且可穩定生產、降低消耗、減輕工人勞動。 ^[3]