1 引言
隨著(zhù)新型科技產(chǎn)業(yè)地不斷發(fā)展，新型非金屬材料的應用也不斷增多，對非金屬材料的指標要求也不斷提升，如制作的高端油漆更細膩且抗雷達反射，橡膠要更抗老化且壽命要長(cháng)等。非金屬礦作為制作新材料的原始添加劑，在提升材料的的各項性能起著(zhù)決定性的作用。這就要求非金屬礦在作為制作原料之前，其自身品位要更純、粒度要更細，因此，非金屬礦的細磨解離與超細粉碎技術(shù)也愈來(lái)愈受到關(guān)注。
立式攪拌型球磨機是一種高效節能的細磨設備, 由于其結構簡(jiǎn)單、細磨效率高、產(chǎn)品粒度分布均勻、能沿結晶面解離并極易獲得所需產(chǎn)品的細度, 因此, 攪拌型球磨機在非金屬礦細磨與超細磨方面的應用也越來(lái)越廣。
2 濕法超細攪拌磨機的工作原理、結構及型號參數
攪拌型球磨機主要由攪拌器、筒體、傳動(dòng)裝置和機架組成見(jiàn)圖1。筒體內充滿(mǎn)一定的磨礦介質(zhì)(鋯珠、瓷珠或玻璃珠)，攪拌型球磨機工作時(shí), 攪拌器以一定速度運轉帶動(dòng)筒體內研磨介質(zhì)運動(dòng), 磨礦介質(zhì)和物料在筒體內作整體的多維循環(huán)運動(dòng)和自轉運動(dòng)，物料在磨礦介質(zhì)重量壓力和螺旋回轉產(chǎn)生的擠壓力下利用摩擦、少量的沖擊擠壓和剪切被有效地粉磨，成品漿由上部溢出排入貯漿桶或進(jìn)行后續處理。
長(cháng)沙礦冶研究院研制的LJM系列大型立式超細攪拌磨礦機主要技術(shù)參數見(jiàn)表1所示。
圖1 大型超細攪拌磨機結構示意圖
1-電機；2-減速機；3-磨機筒體；4-組合式攪拌器；5給料口；6溢流口7-篩網(wǎng)；8-底墊
表1 LJM系列大型超細攪拌磨機主要技術(shù)參數
| 型號 |
磨機容積
（L） |
主電機功率
（kW） |
處理能力
（kg/h） |
外形尺寸（長(cháng)×寬×高）
（mm） |
| LJM-800 |
800 |
75-90 |
400-800 |
1400×1400×5000 |
| LJM-1200 |
1200 |
90-110 |
600-1200 |
1600×1600×5600 |
| LJM-1800 |
1800 |
132-160 |
1000-2000 |
1900×1900×6200 |
| LJM-2200 |
2200 |
160-185 |
1200-2500 |
2000×2000×7000 |
| LJM-2600 |
2600 |
185-220 |
1500-3000 |
2000×2000×7900 |
| LJM-3600 |
3600 |
250-280 |
1900-3900 |
2200×2200×8800 |
| LJM-4800 |
4800 |
315-400 |
2600-5200 |
2400×2400×10500 |
| LJM-5800 |
5800 |
500-600 |
3900-7800 |
2600×2600×12000 |
※ 處理能力以給料為-325目≥97%漿料重鈣（固含量70%-75%）磨細為-2μm占60%-90%的產(chǎn)品計。
3 在非金屬礦中的研究與應用
隨著(zhù)非金屬礦應用領(lǐng)域的不斷拓寬，立式攪拌磨機的研究與應用也隨之變得越來(lái)越廣泛，以下介紹近年來(lái)的一些研究與應用成果。
3.1 在石墨礦中的研究
石墨是一種很重要的非金屬礦物材料，它具有耐高溫、熱電導性、抗熱震及潤滑性等優(yōu)良特性，被廣泛應用于冶金、機械、航空航天等工業(yè)。對于鱗片石墨來(lái)說(shuō)，鱗片越大、碳含量越高，其相應的價(jià)值也就也大。因此，在石墨的磨礦選別過(guò)程中，采用立式攪拌磨機進(jìn)行了大量的保護石墨大鱗片的磨礦研究工作，并取得了良好的研究成果。
通過(guò)研究，推導出了表征石墨磨礦好壞的表達公式L，其表征方法采用再磨前與再磨選別后一定級別(+100目)產(chǎn)率的減少與品位提高的比值并與精礦回收率倒數的乘積L表示，此L表示的意義是磨礦破壞系數，其式子如下：
Y前——再磨前一定級別（+100目）產(chǎn)率（%）；Y精——再磨選別后精礦的產(chǎn)率（%）；
Y1——精礦中+100目的產(chǎn)率（%）；α精——再磨選別后精礦的回收率（%）；
β1，β前——再磨前與在磨后精礦中一定級別品位（%）。
破壞系數L越小，表明磨礦對石墨鱗片破壞的少，即磨機對石墨鱗片保護效果就越好。并通過(guò)磨礦系數指導石墨的磨礦優(yōu)化研究，對湖北宜昌的某鱗片石墨礦進(jìn)行實(shí)驗，可以獲得用最佳的磨礦條件進(jìn)行了閉路流程實(shí)驗研究。獲得精礦產(chǎn)率為11.86%、品位為94.12%、回收率為94.68%、精礦中+100目百分含量為54.88%的良好指標。比現場(chǎng)流程要少一段磨礦一次選別過(guò)程，縮短了選礦工藝流程，且大大提高了石墨大片的產(chǎn)率。其石墨精礦產(chǎn)品的SEM見(jiàn)圖1。
圖1 石墨精礦的SEM照片3.2 在亞微米重質(zhì)碳酸鈣中的應用
LJM型立式攪拌磨機在碳酸鈣領(lǐng)域應用的已非常廣泛，3600L-5000L 工業(yè)大型超細攪拌磨機已成功應用于山東某化工有限公司（太陽(yáng)紙業(yè)衛星廠(chǎng)），岳陽(yáng)紙業(yè)衛星廠(chǎng)等造紙和納米重鈣廠(chǎng)60多臺套。濕法重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)現場(chǎng)設備布置，見(jiàn)圖2。產(chǎn)品細度-2μm 含量大于68%，處理能力4.6t/h（固含量72%，按漿料計）， 能耗小于45kW·h/t。產(chǎn)品細度-2μm 含量大于90%，處理能力2.1t/h（固含量72%，按漿料計）， 能耗80-100 kW·h/t。
圖2 立磨機在亞微米重鈣生產(chǎn)現場(chǎng)應用（廣東連州，湖南岳陽(yáng)）
圖3 重鈣立磨產(chǎn)品SEM圖3.3 在螢石礦中的應用
我國螢石資源豐富，螢石基礎儲量2.3億噸，占全球24%，居世界第三位。湖南柿竹園有大量螢石資源，儲量達4590萬(wàn)t，CaF2品位21%左右，由于螢石嵌布粒度細，共生關(guān)系復雜，在以往生產(chǎn)中均作為尾礦排放至尾礦庫，采用立磨機加浮選柱的選礦工藝，能很好地綜合回收利用。
對與螢石粗精再磨，一般要求細度達到-0.038mm占95%，采用常規的磨機一般很難到要求，采用攪拌磨機才能達到要求，為此采用溢流型球磨機與立式螺旋攪拌磨機進(jìn)行對比試驗，其工藝流程圖見(jiàn)圖4所示。
圖4 立磨機加浮選柱的一粗三精閉路流程圖
采用溢流型球磨機+水力旋流器分級后，產(chǎn)品細度-0.038mm占81%以上；浮選柱分選試驗后，最終精礦CaF2平均含量為93%左右，回收率在43%左右。
而采用攪拌磨+水力旋流器分級后，保證溢流產(chǎn)品細度-0.038mm占95%以上；并對現場(chǎng)礦漿進(jìn)行一粗三精、粗精再磨的柱式分選后，最終精礦中CaF2平均含量基本都在95.24%，平均回收率為48.44%，立磨機起到了良好的單體解離作用，且磨礦能耗比球磨機節能30%左右。
目前，5000L型立式螺旋攪拌磨機（如圖5）應用到黃沙坪螢石礦上，現場(chǎng)螢石礦品位達到93%以上，回收率達到45%的良好指標。
圖5 立磨機在螢石選礦現場(chǎng)應用 3.4 在磷礦中的應用
磷礦是一種重要的化工礦物原料。已應用于醫藥、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、國防等工業(yè)部門(mén)。當用于生產(chǎn)耐火度高、耐沖擊性好、耐腐蝕性強、電性能優(yōu)越，尖端技術(shù)材料時(shí)，則需要細磨深加工。目前，800L型立式攪拌磨機應用于常州某磷礦化工廠(chǎng)，磨礦細度達到-500目95%以上，處理量為6t/d。其現場(chǎng)應用見(jiàn)圖6所示。
圖6 立磨機在微米級磷礦粉生產(chǎn)現場(chǎng)3.5 在煤系高嶺土中的應用
煤系高嶺土經(jīng)過(guò)超細磨、煅燒等工藝處理后，具有許多普通高嶺土所不具備的物理化學(xué)性質(zhì)，如晶形好、孔隙率大、容重小、比表面積大、吸油性、遮蓋性和耐磨性良好，絕緣性和化學(xué)穩定性高等。長(cháng)沙礦冶研究院研制的3600L 工業(yè)大型超細攪拌磨機已成功應用在山西某高嶺土有限公司，用于濕法超細作業(yè)段，給料-325 目≥97% ，濕磨后-2μm≥90%~95%，處理能1.3~1.5t/h, 固含量42%~46%。為應用于油漆涂料、造紙、橡膠、塑料、電纜、陶瓷等領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)的原材料。
3.6 在其他非金屬礦中的研究
此外，立式攪拌磨機還在伊利石、氫氧化鎂、石英、云母等非金屬礦領(lǐng)域做了大量的研究工作。對原料粒度D98≈40μm河北承德某伊利石礦，用立磨機磨礦后產(chǎn)品達到能達到D97=2.5~3μm；對青海格爾木氫氧化鎂礦，中位徑D50為65μm的原料，用立式攪拌磨機細磨后可獲得中位徑D50≤2μm的產(chǎn)品。
4 結論與展望
超細攪拌磨機磨機在非金屬礦領(lǐng)域應用以來(lái)，取得了長(cháng)足的進(jìn)步，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)大容量耗能低的超細攪拌磨機將提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。隨著(zhù)非金屬礦的細磨解離與細磨深加工技術(shù)的深入發(fā)展要求，立式攪拌磨機在非金屬礦領(lǐng)域里必將有更廣闊的應用前景。
作者：張國旺 龍淵 黃禮龍 趙湘 肖驍 石立 李文明（長(cháng)沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長(cháng)沙 410012）
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