石墨是非金屬礦中的一種重要的國際戰略資源，按照其性質(zhì)和地質(zhì)成因，共分為鱗片石墨和土狀石墨2 大類(lèi)。
因石墨具有優(yōu)良的導電性、潤滑性、穩定性、可塑性且無(wú)毒、可涂敷性、易加工成型等特點(diǎn)，而被廣泛用作耐火材料、導電材料、耐磨潤滑材料、抗腐蝕材料、導熱材料、高溫冶金材料等，這些材料在科工領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，在電力電子、航空航天、軍事領(lǐng)域更是十分重要的戰略性物資。
目前，我國已有石墨生產(chǎn)企業(yè)300 余家，其中年產(chǎn)萬(wàn)t 以上石墨的大型礦山有40 余家，已經(jīng)形成了雞西、蘿北、萊西與平度、盤(pán)石、魯塘和內蒙古等幾大生產(chǎn)加工基地，這幾大生產(chǎn)加工基地的產(chǎn)量占全國石墨總產(chǎn)量的80%以上，代表著(zhù)我國石墨行業(yè)的整體水平。
石墨具有較好的天然可浮性，尤其是鱗片石墨，因而，石墨的選別通常采用浮選工藝。對鱗片石墨而言，在磨礦過(guò)程中加強對石墨鱗片的保護、在浮選過(guò)程中提高石墨回收率是國內石墨加工中亟需解決的課題。
目前，石墨選礦通常采用多段磨多段選工藝，以盡早選出實(shí)際應用的大鱗片石墨。占我國30% 石墨資源的雞西地區的石墨廠(chǎng)，采用7 次左右的磨礦、10 次左右的精選的階段磨選工藝情況十分普遍，因此，石墨的磨礦是石墨回收的關(guān)鍵環(huán)節。
1 石墨再磨設備的應用進(jìn)展
石墨的磨礦設備大致可分為球磨機和攪拌磨機2 大類(lèi)。
1.1 球磨機
球磨機是選礦廠(chǎng)應用廣泛、歷史悠久、操作簡(jiǎn)單、且生產(chǎn)成本較低的磨礦設備。格子型球磨機、溢流型球磨機均被廣泛采用。圖1 為某石墨選礦廠(chǎng)的再磨溢流型球磨機。
圖1 用于石墨再磨流程的球磨機 球磨機在石墨再磨流程中，主要用于一段磨礦或二段再磨，其裝機功率一般在80～120 kW，介質(zhì)充填率為30%～40%，單臺處理能力在10～40 t /h不等。
1．2 攪拌磨機
20世紀30年代，攪拌磨機開(kāi)始應用于工業(yè)生產(chǎn)，至今已有80 多a，已經(jīng)發(fā)展成為了一類(lèi)加工制造方便、操作簡(jiǎn)單、種類(lèi)齊全的磨礦設備。
攪拌磨機與球磨機最大的區別在于前者內部有攪拌裝置。磨機工作時(shí)筒體固定不動(dòng)，攪拌裝置以一定的速度旋轉。攪拌磨機通過(guò)攪拌裝置的旋轉帶動(dòng)研磨介質(zhì)進(jìn)行自轉和公轉，進(jìn)而產(chǎn)生剪切、沖擊、摩擦作用，以達到對物料進(jìn)行細磨的目的。攪拌裝置的末端線(xiàn)速度一般為3～20 m/s。
攪拌磨機的常見(jiàn)攪拌裝置形式有螺旋式、圓盤(pán)式、棒式和葉輪式等，石墨再磨流程中應用較多或前景較為廣闊的有葉輪式和棒式2 種，其中葉輪式可分為雙層葉輪式和多層葉輪式，其在國內很多地區的石墨再磨流程中得到應用。
1.2.1 雙層葉輪式攪拌磨
雙層葉輪式攪拌磨機由北京礦冶研究總院自20 世紀90 年代末自主研發(fā)。該設備充分吸收了國內外已有設備的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了相關(guān)設備的不足，產(chǎn)生了多項國內攪拌磨機的創(chuàng )新性技術(shù)。應用在石墨再磨流程中的主要有GJM10( GJ5×2) 雙槽攪拌磨機和GJM5( GJ5/75) 單槽攪拌磨機，上述2 種設備的基本結構見(jiàn)圖2。
GJM 型攪拌磨機主要由電動(dòng)機、減速機、雙層葉輪攪拌器、槽體、排料篩、橡膠襯和電控柜等部分組成。
GJM 型攪拌磨機應用于2 段以后的再磨流程中，此設備在雞西地區的石墨再磨流程中應用十分廣泛，圖3 為GJM5( GJ5/75) 單槽攪拌磨機在雞西某石墨選礦廠(chǎng)3 段再磨中的應用。
雞西地區應用的GJM 型攪拌磨機的裝機功率一般為45 ～ 75 kW，單槽容積為5 m3 左右，單臺設備處理量為1.5～3.0 t /h，磨礦濃度為18%～20%，研磨介質(zhì)為6～8 mm 陶瓷球、玻璃球等，研磨介質(zhì)充填率在40%左右。
1.2.2 多層葉輪式攪拌磨
多層葉輪式攪拌磨機的攪拌裝置結構型式與雙層葉輪式相似，只是攪拌裝置上有4～6 層葉輪; 磨機槽體為圓筒狀，其在雞西地區某石墨再磨流程中的應用見(jiàn)圖4。
多層葉輪式攪拌磨機的裝機功率一般為15～35 kW，容積約為0.5m3，4層葉輪結構，研磨介質(zhì)為12 mm 左右的陶瓷球或玻璃球，單臺設備的處理能力一般在0．8～15 t /h。
1.3 棒式攪拌磨機
棒式攪拌磨機于20 世紀60 年代由Svedala 研發(fā)成功，并于1969 年應用于高嶺土磨礦工藝中，21世紀才開(kāi)始應用于石墨再磨流程中。
棒式攪拌磨機是一款流化立式攪拌磨機，其利用攪拌棒的旋轉動(dòng)能，使磨礦腔室中的介質(zhì)和料漿混合物產(chǎn)生高能運動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生顆粒間的剪切、摩擦和擠壓力，形成細磨、再磨以及擦洗的理想磨礦環(huán)境。棒式攪拌磨機在國外的石墨再磨流程中應用較多，圖5 為國外某石墨礦棒式攪拌磨機的應用情況。
 棒式攪拌磨機的裝機功率一般為18.5～1100kW，但在石墨再磨流程中的應用規格均較小，一般在18.5～185 kW，研磨介質(zhì)為陶瓷球，單臺設備處理能力一般為1.5～15 t /h。
2 石墨用再磨設備選型原則
綜合現有石墨再磨流程中所用的細磨設備，考慮石墨鱗片結構的特殊性，在石墨再磨設備選型中應著(zhù)重注意以下幾點(diǎn):
(1) 在滿(mǎn)足石墨單體解離的情況下，應盡可能保護產(chǎn)品中大鱗片石墨，盡量減少礦物顆粒的過(guò)磨現象。
(2) 由于再磨段數較多，再磨設備應具有功耗低、效率高等突出優(yōu)點(diǎn)。
(3) 再磨設備所使用研磨介質(zhì)應常見(jiàn)且成本低，同時(shí)設備的安裝維護成本也應盡量低。根據上述要求，分析石墨再磨流程中的現有設備，總結歸納出的石墨再磨設備選型的基本原則:
(4) 一、二段磨礦由于處理量較大，可選用球磨機為磨礦設備，但必須注意到球磨機以沖擊破碎方式來(lái)達到細磨作用，對大鱗片石墨有破壞性，且球磨機的磨礦效率較低。因此，在經(jīng)濟成本允許的情況下，可考慮采用大規格棒式攪拌磨機來(lái)代替球磨機進(jìn)行一、二段細磨。
(5) 對二段以后的再磨，由于處理量適中，可選擇葉輪式和棒式攪拌磨機作為再磨設備。該類(lèi)設備具有功耗低、效率高、磨礦介質(zhì)消耗低、適用性強等優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)能力更強、操作更安全，且易于實(shí)現常規和優(yōu)化控制; 最重要的是，該類(lèi)設備能有效地保護大鱗片石墨，尤其是棒式攪拌磨機，對大鱗片石墨的保護更加有效，其對提高大鱗片石墨的產(chǎn)率和提升經(jīng)濟效益方面具有重要作用。
3 結論
(1) 在石墨的多段磨選中，球磨機和攪拌磨機都得到了廣泛的應用，同時(shí)也取得了較好的應用效果，這些設備的配合使用，可以選別出品位高達95%以上的高純度石墨。
(2) 從保護大鱗片石墨及降低磨礦能耗、節約成本等方面考慮，攪拌磨機( 葉輪式和棒式) 相對于球磨機具有顯著(zhù)的優(yōu)勢，尤其是棒式攪拌磨機。
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