大型立磨机研发及其在金属矿山选矿中的应用张国旺，赵湘，肖骁，黄礼龙，李自强，石立，龙渊（长沙矿冶研究院有限责任公司，长沙410012的最新研究进展，并着重介绍了立磨机及其在金属矿山的应用情况及对矿山资源综合利用和节能降耗的贡献。
在金属矿山再磨作业磨和超细磨领域，常规普通卧式球磨机能量利用率低、磨矿能耗费用高，而搅拌磨能量利用率高。长沙矿冶研究院通过近20多年的研究，成功研制了立磨机并大型化，广泛应用于各类矿山行业，取得了良好的经济和技术指标。
1国外立磨机的发展立磨机（立式螺旋搅拌磨机，也叫塔磨机为最早应用于金属矿山的搅拌磨机，主要用于获得P0为20~40 xm的矿物再磨或者二段磨矿，处理的矿物包括铜、铅辞、镜、金、铂族金属等有色、稀贵金属矿物。国外，立磨机主要由美国美卓MetsO矿业公司和日本爱立许Nippon-Eiricfi公司提供，在矿业领域广泛应用，用于获得尸8.为15~30xm的矿物再磨回路。
立磨机是一种垂直安装、带有螺旋搅拌装置的细磨设备，其结构如所示。一个固定的立式磨矿室，其中装有一个用于搅动钢球磨矿介质的螺旋搅拌器。最大给矿粒度为6爪爪，产品粒度74~20爪。从能量角度，当磨矿粒度为20~40 xm时，立磨机为最适宜的磨矿设备。实际上，立磨机的适宜粒度范围为20~65 xm.国外最大的立磨机安装功率1125kW，处理能力超过100t/h. 2大型立磨机主要参数2.1立磨机结构及细磨机制大型立磨机主要由筒体、螺旋搅拌器、传动装置和机架等组成。螺旋搅拌器在传动装置带动下，搅动筒体内的磨矿介质S钢球、瓷球和砾石磨矿介质及物料，使其在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动。物料在磨矿介质重量压力螺旋回转产生的挤压力下利用摩擦，少量的冲击挤压和剪切被有效地粉磨。矿浆由磨机的下部给入，合格的产品从磨机的顶部溢出，较粗的颗粒则留在磨机内继续被研磨。
立磨机的这种立式结构能够提高研磨能效。在立磨机中，螺旋搅拌器慢速转动，速度不会使介质流态化也不会发生重力沉降。螺旋搅拌器推动介质上升至磨机中心，然后倾泄在螺旋边缘使磨机周边产生一个向下的流场。整个筒体内的研磨行为近似于球磨机中最有效的研磨区域“肾形区”的摩擦研磨。
立磨机的立式结构也有利于颗粒的内部微分级，减少过磨，因此，提高了效率。当矿粒进入筒体上部，介质层的向下运动受循环流产生的上升速率影响，上升速率可以“洗去”细颗粒。从下部给料时，细颗粒在上升流中上升速率快，可不经研磨或少许研磨就排出磨机。
立式搅拌磨能效高的第二个原因是使用较小的介质球。球磨机主要依靠碰撞破碎，因此需要一些大尺寸介质球以产生足够动能。立磨机主要施力方式为摩擦研磨，不需要大尺寸球。因此，磨机可以加入相对较小的介质，使其研磨面积比相同负荷的球磨机提高3倍。
2.2主要技术参数长沙矿冶研究院开发的立磨机主要技术参数见表1.表1M立式螺旋搅拌磨机主要技术参数处理量/（-d-1）型号电机功率/kW有效容积/m3 3立磨机的应用实践近20多年来，长沙矿冶研究院针对国内矿业发展的不断需求，进行了大量的试验及立磨机结构、材质的创新研究，设计制造了各种材质、各种型号的立磨机，并已在钼矿、铅锌矿、铜矿、金矿、铁矿等金属矿山再磨或二段磨矿以及有色金属矿尾矿综合利用领域应用400多台套。
3.1在铁矿再磨中的应用长沙矿冶研究院研制的立磨机已在内蒙古、云南、江西和湖南等地铁矿应用30多台。给料粒度-75xm 50%~70%，磨矿粒度-38xm可达甚至超过95%，铁精矿品位达到65%以上，提高了铁精矿品位，经济效益显著。
内蒙古包头白云博宇选铁厂处理该地区具有的丰富铁矿石稀土资源，但因后来矿床性质发生变化，铁矿石嵌布粒度极细，使用原来生产流程达不到良好的品位和回收率。2012年该厂对铁精选系统进行了改造。将传统的溢流型再磨球磨机改为2台M1500型立式螺旋搅拌磨矿机，立磨机与水力旋流器闭路作业，矿浆经研磨分级后细度达到-38ixm95%，然后送弱磁选精选。经改造后各项生产指标如表2所示。
表2包头白云博宇铁选厂技术指标对比/%磨机类型磨矿细度原矿品位精矿品位回收率传统溢流型球磨机立式螺旋搅拌磨机财在江西万国矿业选矿厂，2012年对浮选尾矿进行回收铁处理，综合利用尾矿资源。用长筒型磨球磨机改为2台M1200型立磨机进行再磨处理，立磨机与水力旋流器闭路作业，矿浆经研磨分级后细度达到-75 xm95，然后送弱磁选精选。经改造后精矿品位从62.54%提高到64.27%，回收率从79.79%提高到湖南柿竹园有色金属公司有色矿尾矿收铁系统使用了3台M1200型立磨机进行粗精矿再磨，已经稳定运行了6年，取得了良好的经济技术指标，和分别为立磨机在柿竹园选铁系统应用现场照片及选铁系统工艺流程。
原矿铁精矿柿竹园多金属选厂铁矿选矿流程由此可以看出，立磨机处理微细粒铁矿可以取得良好的技术指标，并能提高经济效益。
3.2在铜矿再磨中的应用云南铜业羊拉铜矿为微细粒嵌布、复杂难选铜矿，地处云南省迪庆德钦县东北部羊拉乡，金沙江西岸，海拔3241m，矿区周围雪山林立，最高海拔5 534m镲里雪山。3 000t/d选矿厂处理矿石以里农矿段井下开采硫化矿为主，总铜为1.18%，其中硫化铜为1.01%.M1800型立磨机250kW主要用在粗精矿再磨，使用立磨机前，2009年72.95%，使用立磨机后，铜精矿品位为17%~20%，回收率达到78%~80%.为立磨机应用现场。
大型立磨机在云南铜业羊拉铜矿应用3.3在钼矿再磨擦洗中的应用在洛钼集团选钼三公司，将传统的溢流型再磨球磨机改为立磨机。立磨机与水力旋流器闭路作业，旋流器溢流-75 xm达95%，送浮选柱精选。
钼精矿品位从46.12%提高到49.88%，最高达到54.44%，选矿回收率由79.79%提高到84.19%.采用立磨技术对钼矿实施细磨，提高了钼矿物的单体解离度，既可提高钼精矿的品位，同时也能提高其回收率。由于立式螺旋搅拌细磨技术的上述突出优点，目前已在100多家钼选厂推广应用。立式螺旋搅拌磨矿机现已成为钼选厂粗精矿、中矿和精矿再磨擦洗的关键装备和技术。
3.4在铝土矿再磨中的应用山西孝义铝业公司2台高效大型立磨机已经正式运行，处理量达到500~600t/d，产品粒度-38xm90%，各项指标达到要求。为现场照片。
在铝土矿实现选择性细磨，立式螺旋搅拌磨技术将会越来越重视。
3.5在铅锌矿再磨中的应用都龙矿石金属矿物共生关系密切、嵌布粒度细，要求的铜、锌粗精矿再磨粒度细-38xm粒级含量分别为85%、78%，常规磨机难以实现有锌粗精矿再磨工艺以来，充分体现了立式螺旋搅拌磨机的高效细磨优势，为提高铜、锌选矿技术指标发挥了重要作用。是凡口铅锌矿选厂大型立磨机315kW再磨现场应用情况。
（下转第205页大型立磨机在山西孝义铝业选厂的应用效细磨，实施粗精矿再磨工艺必须寻找高效细磨设备。根据北京矿冶研究总院铜、锌粗精矿再磨工艺试验研究成果，选用长沙矿冶研究院生产的立式螺旋搅拌磨机开展铜锌粗精矿再磨工业试验，达到预期效果，并于2010年在大坪、铜街、兴发车间推广应用，先后购置5台M系列立式螺旋搅拌磨机用于铜、锌粗精矿再磨，为大坪选矿车间铜、锌粗精矿再磨现场照片。两年来，铜精矿品位比改造前提高了3.14个百分点，铜回收率比改造前提高了12.52个百分点；在原矿锌品位明显下降的情况下，锌精矿品位比改造前提高了0.62个百分点，锌回收率比改造前提高0.29个百分点。实施铜、4结论I具有大处理量能力的高效立式螺旋搅拌磨矿设备在选矿厂二段磨矿作业、粗精矿再磨或尾矿综合利用中应用，将减少二段磨矿所需的磨机数量，与球磨机相比，大型高效立式螺旋搅拌磨矿设备可以节约30%~60%能源，并降低所需维护和运取样化验结果见表3.取样计算铜回收率结果见表4.从表3、4可以看出，1系列铜粗扫选浮选机改造为GF-10型浮选机后，取样化验及流程计算结果表明：1系列浮选效果与2系列相比有较为明显的提高，粗选作业回收率提高1.17%，扫选作业回收率提高19.23%，整个流程铜回收率提高4.20%.2.6生产指标GF-10浮选机投入使用以来，统计指标为：原矿铜品位0.736%，铜精矿品位23.45%，铜回收率86.60%，铜精矿品位和回收率比计划提高了0.45%和0.10%，优于预期目标。
3结论GF-10型浮选机吸气量大，气泡分散均匀，叶轮搅拌力适中，矿浆悬浮效果好，泡沫层稳定，没有翻花、沉槽现象。
GF-10型浮选机投入使用后的生产统计指标表明，在原矿铜品位0.736%条件下，铜精矿品位为23.45%，铜回收率达86.60%，铜精矿品位和回收率比计划提高了0.45%和0.10%，优于预期目标，表4取样计算铜回收率结果铜回收率1系列2系列差值粗选作业扫选作业整个流程为2系列浮选机改造奠定了良好基础。