1、國內(nèi)外超細攪拌球磨機的發(fā)展
超細攪拌球磨機是隨著現(xiàn)代材料科學技術(shù)的進步而發(fā)展起來的，最早應(yīng)用丁涂料、顏料或油漆等行業(yè)，大規(guī)模應(yīng)用于金屬礦山再磨作業(yè)是近十幾年的事情，這主要緣f對金屬礦的需求增加拉動價格的升高和資源的貧化、嵌布粒度細和復(fù)雜難選，為了確保精礦品位和回收率，金屬礦山細磨作業(yè)得到了足夠的重視，國外澳大利亞、美國、德國和加拿大均有專門研究機構(gòu)和研究人員，進行了大量礦物加工細磨設(shè)備和工藝技術(shù)研究工作。已有專業(yè)制造廠家和許多先進的設(shè)備，國外主要機型有塔式磨機(TOWER MILL)、艾薩磨機( ISAMILL)和特種砂磨機(SMD MILL)。
塔式磨機（又稱立式球磨機）如圖1所示，它是一種垂直安裝、帶有螺旋攪拌裝置的細磨設(shè)備。物料從磨機的下部給人，物料經(jīng)簡體內(nèi)介質(zhì)研磨后，合格的產(chǎn)品從磨機的頂部溢出，較粗的顆粒則留在磨機內(nèi)繼續(xù)被研磨。塔磨機的最大給礦粒度為6 mm．產(chǎn)品粒度74—20um。目前，國外最大的塔磨機安裝功率1125kW．處理能力超過100 r/h。
艾薩磨機(ISAMILL)如圖2所示，它是由澳大利亞的Mountlsa礦和NETZSCH公司發(fā)明的一種細磨設(shè)備，用于該礦的鉛鋅分離。該種磨機是采用水平高速攪動研磨原理來使礦物解理，其產(chǎn)品粒度P80可達到7um。艾薩磨機的功率強度很大，可達350 kW/m3，艾薩磨機使用的磨礦介質(zhì)為陶瓷、河沙、爐渣等。
世界上第一臺艾薩磨機( M3000)于1994年在Mountlsa鉛鋅選礦廠投入運行，至今，已有近20臺艾薩磨機投入運行，分別用于金、鉛鋅、鉑等礦物的回收。最大的磨機為2003年在南非的英美鉑業(yè)公司投產(chǎn)的Ml0000磨機，用于鉑族元素的回收，該磨機容積為10m3，裝機功率為2 600 kW。
近年來的研究表明，在微細介質(zhì)磨機中添加粉碎助磨劑可制備亞微米甚至納米超細粉體。一些學者開始用超細攪拌球磨機械法生產(chǎn)納米粉體或漿料，德國NFIzS/CH Feinmahltechnik公司應(yīng)用臥式循環(huán)攪拌球磨機生產(chǎn)細度小于200 nrn的產(chǎn)品．主要應(yīng)用在油墨、油漆、顏料、染料及高科技材料行業(yè)。麥克勞克林采用Drtus DCP超細攪拌球磨機生產(chǎn)細度小于150 nm的產(chǎn)品。相繼開發(fā)的納米超細磨機型號有SC型（如圖3）、ZR120型等，它們的共同特點是：①采用氧化鋯YTIZ陶瓷微珠，尺寸為0.1 ~0.5 mm；②均采用離心超細攪拌區(qū)域，力求粉碎區(qū)域受力均勻；③采用循環(huán)磨礦。關(guān)鍵技術(shù)是：粉碎腔形設(shè)計、篩網(wǎng)和攪拌器材質(zhì)以及超細微珠。
我國超細攪拌球磨機的研制開始于20世紀70年代初，到目前為止，已有30年的發(fā)展歷程，取得了較大的進步。重慶化工機械廠研制了我國第一臺砂磨機（Sand mill）．也稱高速攪拌球磨機，應(yīng)用涂料工業(yè)、染料工業(yè)、油墨及顏料等工業(yè)。在吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)了臥式砂磨機、雙筒砂磨機、窄隙砂磨機和密閉型砂磨機等設(shè)備，其立式砂磨機有50 L、80L、120L、300 L到500 L。80年代初長沙礦冶研究院和秦皇島黑色冶金設(shè)計研究院相繼開發(fā)了JM - 600型、JM -1000型、JM1200型和MQL - 500型立式螺旋攪拌磨礦機（塔式磨機），如圖4所示。20世紀90年代中期中科院金屬所開發(fā)成功塔式磨浸機，已成功地應(yīng)用于金礦再唐作業(yè)，取得了較好的成績。在開發(fā)塔式磨機的同時，長沙礦冶研究院、鄭州東方機器廠等開發(fā)研制成功了超細棒式攪拌磨機，最近幾年，制造廠家增多，但進展不大。隨著國內(nèi)重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土等非金屬礦行業(yè)的發(fā)展和需求，北京礦冶研究院開發(fā)了高嶺土專用型雙槽大型攪拌磨機，蘇州非金屬礦工業(yè)設(shè)計研究院聯(lián)合江蘇一些制造廠家研制了BP80型、BP300型、BP500型剝片機（高速盤式攪拌磨機），成功地用于高嶺土、重鈣、膨潤土等行業(yè)。長沙礦冶研究院開發(fā)了非金屬礦專用型大型超細攪拌磨機，已有1200 L、2000 L和3 600 L等規(guī)格。
從1990年黃金行業(yè)金礦選礦廠應(yīng)用立式螺旋攪拌磨礦機以來，長沙礦冶研究院在推廣應(yīng)用時，不斷完善其結(jié)構(gòu)和改進耐磨材質(zhì)，并利用長期從事粉磨設(shè)備研制和選礦制粉工藝的優(yōu)勢，設(shè)計出了具有自有知識產(chǎn)權(quán)的系列化立式螺旋攪拌磨礦機，產(chǎn)品不斷更新，已在黃金、鉬礦、鉛鋅礦、磁材、錳業(yè)、化工、稀土和無機非金屬等行業(yè)應(yīng)用280多臺套。最近又研制成功3 600 L型大型超細攪拌磨機(功率250 kW，產(chǎn)量2—4Uh)，在太陽紙業(yè)高旭化工公司和廣東東莞立偉達（臺資）公司等企業(yè)成功應(yīng)用，取得了重鈣碳酸鈣濕法研磨設(shè)備大型化生產(chǎn)的突破，必將促進濕法研磨重鈣的品質(zhì)提高和生產(chǎn)成本的降低。
2、設(shè)備和技術(shù)發(fā)展展望
在金屬礦山中，金銀礦、鉬礦、銅礦、鎳礦、鉛鋅礦需要磨至-400目（-0. 037 mm）粒級含量大于90%或更高才能單體解離，需要具有細磨和擦洗作用的大型攪拌球磨機。
我國成品鐵礦石的需求量更大。從目前國內(nèi)資源情況看，我國的鐵礦資源經(jīng)過了50多年的開發(fā)利用，易選鐵礦資源正面臨日益短缺的局面，鐵礦石資源明顯不足，而我國難選鐵礦資源較豐富。由于難選鐵礦屬于貧細雜礦石，所以其組成十分復(fù)雜，采用傳統(tǒng)選礦回收提高品位有很大的難度，磨礦細度是一個關(guān)鍵因素。如祁東鐵礦磨礦細度-38um粒級含量不低于95%～98%．山西太鋼袁家村鐵礦-38um粒級含量不低于95%，還有柿竹園有色金屬礦，汝陽鉬礦等尾礦中回收鐵精礦，磨礦細度都要求-38um粒級含量不低于95%，鐵精礦品位才能達到65%，因此再磨或細磨的設(shè)備選擇至關(guān)重要。
我國許多礦山工業(yè)生產(chǎn)鐵精礦都使用普通臥式球磨杌磨礦，因普通臥式球磨機磨礦效率低、產(chǎn)品粒度達不到要求、礦物沒有達到單體解離，所以鐵品位只能在53% ~55%之間。立式螺旋攪拌磨礦機是鐵礦再磨或細磨最具有發(fā)展前景、能量利用率高、產(chǎn)品粒度細的一種細磨設(shè)備，另外，由于該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便，從而被廣泛應(yīng)用于黃金礦、有色金屬礦、金屬礦和磁性材料等工業(yè)生產(chǎn)中。
由于造紙行業(yè)發(fā)展迅速，將帶動CaCOi需求量增長，勢必帶動大型現(xiàn)代化造紙鈣生產(chǎn)基地的建立和完善。現(xiàn)在如太陽紙業(yè)集團高旭公司、晨鳴紙業(yè)集團、岳陽林紙集團紛紛建立大型造紙鈣衛(wèi)星生產(chǎn)基地，至少年產(chǎn)5～10萬t/a以上。
高嶺土、膨潤土、云母等非金屬礦業(yè)也將向大型化、現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展，例如國內(nèi)的中國高嶺土公司、廣西北海高嶺土公司、廣東茂名高嶺土公司和山西金洋高嶺土公司等也將步人大型化、自動化大生產(chǎn)。工業(yè)礦物粉體的制備，且價格相對低廉，因此需要處理量大的加工設(shè)備。研制產(chǎn)品粒度細且分布均勻、處理量大的大型超細攪拌磨機對于工業(yè)礦物粉體的深加工是當務(wù)之急。
在能源工業(yè)中，例如煤直接液化項目中催化劑制備技術(shù)，就需要大型超細攪拌磨機制備亞微米級黃鐵礦油漿。
因此，不管非金屬行業(yè)，還是金屬行業(yè)或者能源行業(yè)，迫忉需要一種高效、實用、能耗省且價格適中的大處理量、窄粒級超細攪拌球磨機。
3、立式螺旋攪拌磨礦機的研制開發(fā)和應(yīng)用
3.1基本原理和技術(shù)特點
立式螺旋攪拌磨礦機的結(jié)構(gòu)由簡體、螺旋攪拌器、傳動裝置和機架等組成。簡體內(nèi)充滿一定的磨礦介質(zhì)（鋼球、瓷球和礫石）。螺旋攪拌器經(jīng)減速機驅(qū)動作緩慢旋轉(zhuǎn)，磨礦介質(zhì)和物料在簡體內(nèi)作整體的多維循環(huán)運動和自轉(zhuǎn)運動，物料在磨礦介質(zhì)重量壓力螺旋回轉(zhuǎn)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。
立式螺旋攪拌磨礦機具有獨特的結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)，具有如下顯著特點：
1)磨剝離。粉磨作用以磨剝離為主，少量的沖擊和剪切作用。這樣可以保持物料原有晶格形狀，充分利用能量有效研磨物料。因為細磨和超細磨礦，摩擦研磨磨礦是最有效的粉磨方式。
2)分層研磨。在磨礦區(qū)域，介質(zhì)表面壓力是由介質(zhì)重量壓力和離心運動產(chǎn)生的擠壓力組成，因為轉(zhuǎn)速低，介質(zhì)表面壓力可近似為介質(zhì)質(zhì)量壓力：
介質(zhì)表面壓力從磨機簡體上到下逐漸增大，在介質(zhì)充填的最底層磨礦作用最強烈。粗顆粒由于沉降在磨機簡體下部而得到有效磨礦。
3)內(nèi)部分級。濕法磨礦時，在介質(zhì)充填之上是攪拌分級區(qū)域，物料按自然沉降和離心沉降分級，減少了過粉磨。
4)獨有的介質(zhì)運動規(guī)律。介質(zhì)的均衡運動，介質(zhì)的多維運動和介質(zhì)的自轉(zhuǎn)運動把攪拌器傳輸?shù)哪芰烤鶆驈浬⒌匮心ノ锪稀?br /> 3.2工藝流程
開路流程：①頂部給礦，底部排礦；②底部給礦，頂部排礦；③頂部給礦，頂部排礦。
閉路流程：濕式用圓錐水力分級機、振動篩或水力旋流器分級。
立式螺旋攪拌磨礦機典型的工藝流程見圖5～圖6。
3.3應(yīng)用情況
1)立式螺旋攪拌磨礦機在鐵精礦再磨中的應(yīng)用。
柿竹園有色金屬礦鐵精礦再磨多年來都是采用普通臥式球磨機，磨礦粒度一直都是-43um占60%，鐵品位在53%~ 55%之間，磨礦細度達不到，鐵精礦品位不能提高。經(jīng)過多次試驗，柿竹園有色金屬礦鐵精礦再磨設(shè)備采用長沙礦冶研究院研制的立式螺旋攪拌磨礦機。該設(shè)備從2005開始在柿竹園有色金屬礦尾礦回收鐵精礦生產(chǎn)線上應(yīng)用，磨礦粒度-38um粒級含量達到95.10%，鐵精礦品位達到65%以上，提高了鐵精礦品位，經(jīng)濟效益顯著。2008年又增加3臺1200型大型立式螺旋攪拌磨礦機。
2)立式螺旋攪拌磨礦機在金銀礦再磨中的應(yīng)用。
金被黃鐵礦包裹，以顯微金、次顯微金或固熔體存在的含金礦石，是難溶浸提金的一類金礦石。立式螺旋攪拌磨礦機在邊磨邊浸過程中，磨礦介質(zhì)與礦料之間強烈的剝磨作用，破壞了物料顆粒表面的擴散界面層，從而加快化學反應(yīng)速度，提高了浸出率。已在福建紫金礦業(yè)股份公司、安徽省銅陵朝山金礦、山東乳山金礦、湖南辰州礦業(yè)（原湘西金礦）、河南虎溝金礦、陜西中礦生物工程公司、陜西寶雞地質(zhì)隊、廣西福斯銀銀獷、廣西貴港冶煉廠和云南大理黃金冶煉廠等黃金企業(yè)中成功應(yīng)用。
在某黃金冶煉廠，給料粒度較細，給料粒度- 325目（-0.040 mm）粒級含量占70%一85%，要求產(chǎn)品細度- 400目（-0. 037mm）粒級含量占90%—95%。采用先分級后磨礦的工藝。漿料和水加入攪拌桶，砂泵打入水力旋流器分級，合格細度產(chǎn)品溢流排出進入后續(xù)作業(yè)進行濃密、碳浸或解吸電解。粗粒漿料經(jīng)高位料槽一定壓力給入立式螺旋攪拌磨礦機下部繼續(xù)細磨，經(jīng)過上部溢流進入攪拌桶進入下輪分級磨礦。
福建紫金礦業(yè)股份有限公司的燒渣給料粒度小于3 mm，產(chǎn)品細度要求達到- 325目（-0. 040 mm）粒級占90%～95%，處理量20~30 t/d。采用先磨礦后分級工藝。粗粒給料從立式螺旋攪拌磨礦機上部給料口給入，經(jīng)過磨機磨礦從上部溢流，漿料進入攪拌桶，利用砂泵打入水力旋流器分級，合格細度產(chǎn)品溢流排出進入后續(xù)作業(yè)進行濃密、碳浸或解吸電解。粗粒漿料給入立式螺旋攪拌磨礦機繼續(xù)細磨。
3)立式螺旋攪拌磨礦機在電解錳和稀土的超細磨礦中的應(yīng)用。
濕磨電解錳片制造四氧化三錳，金瑞新材料科技股份公司氧化錳廠用20多臺專用型JM - 600B型細磨電解錳片，給料粒度3 mm．產(chǎn)品細度- 500目（-0. 03 mm）粒級含量大于95%。貴州松桃錳礦，湖南特種金屬材料廠等單位已應(yīng)用60多臺。已在益陽稀土總廠、樂山普而美、上海君太公司和株洲硬質(zhì)合金鉭鈮分廠應(yīng)用細磨獨居石和稀土礦，給料80目(0. 18mm)，產(chǎn)品細度- 400目（-0.037 mm）粒級含量不低于95 qo。
4)立式螺旋攪拌磨礦機在鉬礦再磨中的應(yīng)用。
在洛鉬集團選鉬三公司，2003年對鉬精選系統(tǒng)進行了改造。將傳統(tǒng)的溢流型再磨球磨機改為立式螺旋攪拌磨礦機。立磨機與水力旋流器閉路作業(yè)，旋流器溢流- 200目（-0. 075lvLm）粒級含量達95%，送浮選柱精選。鉬精礦品位從46. 12%提高到49.88%，最高達到54.44%，選礦回收率由79. 79%提高到84.19%。工藝參數(shù)的優(yōu)化和再磨設(shè)備提高了輝鉬礦的單體解離度，加上立式螺旋攪拌磨礦機的擦洗作用，為浮選提供了良好的環(huán)境。
在欒川地區(qū)先后有三強、大東坡、長青、九揚、滬七、雙峰、瑞達、鉬城、宏達、鑫川、鑫鑫、萬噸選廠、洛鉬三公司、洛鉬萬噸選廠、洛鉬五千噸選廠、洛鉬一公司等礦業(yè)公司選廠應(yīng)用立式螺旋攪拌磨礦機作為再磨設(shè)備。另外在陜西，金堆城鉬業(yè)公司、洛南秦嶺鉬業(yè)、煉石礦業(yè)和福秦鉬業(yè)等選礦廠也采用立式螺旋攪拌磨礦機作為再磨設(shè)備，投產(chǎn)后，其鉬精礦晶位和回收率明顯提高。洛鉬集團應(yīng)用4臺大型立式螺旋攪拌磨礦機現(xiàn)場如圖7所示。
4、結(jié) 語
超細攪拌磨機已受到金屬礦山礦物加工領(lǐng)域的關(guān)注和重視，也將會越來越多的得到應(yīng)用，可以預(yù)計，通過設(shè)備研制者和工藝人員密切配合、共同攻關(guān)，細磨技術(shù)和裝備在金屬礦山資源綜合利用和節(jié)能降耗方面將大有用武之地。
