第三章　磨矿与分级

一、基本概念

1.什么是磨矿？

在机械设备中，借助于介质（钢球、钢棒、砾石）和矿石本身的冲击和磨剥作用，使矿石的粒度进一步变小，直至研磨成粉末的作业。

2.什么叫单体解离度？

单体是在矿石粉碎产品中只含有一种矿物的颗粒，连生粒是两种或两种以上矿物连生在一起的颗粒。某矿物的单体解离度，就是该矿物的单体解离粒的颗粒数与含该矿物的连生粒颗粒数及该矿物的单体解离粒颗粒数之和的比值，一般用百分数表示。

式中　C——某矿物的单体解离度，％；

A——该矿物的单体解离粒个数；

B——含有该矿物的连生粒个数。

3.什么是磨矿浓度和磨矿细度？

磨矿浓度是指矿浆中所含固体物料质量的百分数。其计算公式为：

式中　C——矿浆的质量分数，％；

Q1——矿浆中固体的质量；

Q2——矿浆中液体的质量；

Q——矿浆的质量。

矿浆浓度除了用质量分数表示外，还常用液固比（R）来表示，即矿浆中所含液体的质量（Q1）和矿浆中所含固体的质量（Q2）的比值，其计算公式为：

液固比与质量分数的关系为：

磨矿浓度不仅影响磨机生产能力、产品质量、电耗，而且影响分级机溢流粒度，从而影响选矿效果。适宜的磨矿浓度，由试验确定。实践中粗磨（产品粒度0.15mm以上）或磨相对密度较大的矿石时，磨矿浓度一般为75％～85％；细磨（产品粒度小于0.15mm）或磨相对密度较小的矿石时，磨矿浓度一般为65％～75％。

磨矿细度用来表示磨矿产品粒度的大小。习惯上常用小于200目（-0.074mm）粒度的百分含量来表示。

4.评价磨矿过程好坏的技术经济指标有哪些？

评价磨矿作业好坏的指标有两大类，一类是数量指标，另一类是质量指标。

数量指标包括：（1）磨机处理量Q。一台磨机在一定的给矿粒度及产品粒度下1h处理的矿量，单位为t/（台·h），或称磨机的台时矿量。该指标能快速直观地判明磨机工作的好坏，但必须指明给矿粒度及产品粒度，在同一个选矿厂规格相同的几台磨机的给矿粒度及产品粒度均相同，能够由磨机处理量Q的大小直接判明各台磨机工作的好坏。但不同选矿厂，磨机的规格可能不同，给矿粒度与产品粒度也不尽相同，仅凭处理量Q的大小难以判别磨机工作的好坏。（2）磨机单位容积处理量。此指标消除了磨机容积的影响，单位为t/（m3·h），比较科学，但仍具有前面的指标的缺陷，必须指明给矿粒度及产品粒度。（3）磨机-200目利用系数q-200。此指标消除了磨机容积的影响，也消除了给矿粒度及产品粒度的影响，以1h、1m3磨机容积新生成的-200目吨数来评价磨机工作效果，单位“-200目t/（m3·h）”。此指标能比较科学地反映不同磨机不同给矿粒度及产品粒度下工作效果的好坏，也称单位容积生产率。

质量指标包括：（1）磨矿效率。以“t（原矿）/（kW·h）”或“-200目t/（kW·h）”表示能量使用效率的高低。（2）磨矿技术效率。磨矿技术效率能够从技术上评价磨矿过程的好坏，E技愈高愈好，E技愈低说明磨矿愈糟糕。（3）磨矿钢球单耗。在磨矿中，磨矿作业的费用约有40％消耗在钢铁上，其中绝大部分为钢球消耗，故将钢球单耗列为考核选厂工作业绩的重要指标之一，单位为“kg/t”。

5.磨矿机生产率如何表示？

（1）磨矿机的台时生产能力　以单位时间内（常用小时）给入磨矿机的原矿吨数来表示，同时指明原给矿及产品的粒度大小。

（2）利用系数　以1h、1m3磨机新生成的-200目吨数来评价磨机的工作效果。

（3）以单位时间经过磨矿所获得的某一指定粒度级别的产品吨数来表示。

（4）以单位时间磨矿机新生成的“表面-吨”来表示。

6.如何计算球磨机的生产率？

有台时处理量、利用系数、按新生成计算级别的生产率三种表示方法。

台时处理量表示法：在选厂对于同类型同规格的磨矿机，只要它们的给矿粒度、磨矿产品的细度相同，就可以用台时处理量来评价它们的工作质量。台时处理量是表示每台磨矿机每小时处理原矿的数量，t/（台·h）。

利用系数表示法：即磨矿机单位有效容积每小时处理原矿的数量，t/（m2·h），计算公式如下：

例如2700mm×2100mm球磨机，台时处理量30t/（台·h），有效容积10.4m2，则它的利用系数为：

为了较精确地确定磨矿机生产率，在科研和设计中，往往按磨矿机单位有效容积在单位时间内所生成的计算粒级（常用-0.074mm百分含量）的数量来表示，即常说的按新生成计算级别的生产率。计算公式如下：

式中　q-0.074——按新生成-0.074mm粒级计算的磨矿机单位容积生产率，t/（m3·h）；

b2——磨矿产品中（闭路磨矿时为分级机溢流，开路磨矿时为磨矿机排矿）-0.074mm粒级的含量，％；

b1——磨矿机原矿中0.074mm粒级含量，％；

Q——磨矿机的原给矿量，t/h；

V——磨矿机的有效容积，m3。

此种计算方法一般在生产中不常用，常用的是前两种表示方法。

7.为何要提高磨机的作业率？

磨机运转率反映磨机技术状态，它的高低在很大程度上反映生产管理水平。选矿厂完成生产任务的好坏，只要看磨机运转率高低。例如，选矿厂生产过程中，设备经常出现故障停车处理，检修工作频繁，就会完不成按每月生产任务规定的运转率指标。

8.什么叫磨矿机的通过能力？

磨矿机的通过能力是指单位时间内所能通过的总矿量，总计算方法为：

式中　q——磨矿机通过能力，t/（m3·h）；

Q——按原矿计磨矿机的生产率，t/h；

C——返砂比，以倍数计；

V——磨矿机的有效容积，m3。

9.什么叫磨矿机的作业率？

磨矿机的作业率是指磨矿机实际工作数占日历小时数的百分比。计算公式如下：

生产中每台磨矿机每月计算一次，全年累计并按月平均。当磨矿机运转中途停止给矿，仍在运转，仍然作为运转时间计算。全厂磨矿机作业率按全厂所有磨矿机作业率的总平均来计算。

例如某选厂一系列磨矿机8月份共运转700h，则该系列磨矿机本月的作业率为：

如该选矿厂有四个磨矿系列，一系列作业率为94％，二系列为85％，三系列为91％，四系列为90％，那么全厂8月份磨矿机作业率为：

（94％+85％+91％+90％）÷4=90％

10.如何表示磨矿效率？

磨矿效率是评价磨矿能量消耗的指标，是每消耗1度（1kW·h）电能所处理的矿石量。它有以下表示方法：

（1）比能耗，即磨碎单位质量矿石所消耗的能量，用“kW·h/t”表示。比能耗越低说明磨矿效率越高。这种方法有其片面性，未考虑到给矿和磨矿产品的粒度等因素，只能在条件相似的情况下比较。

（2）新生单位质量指定级别（-0.074mm含量）物料所消耗的能量，单位为“kW·h/t”（-0.074mm百分含量）。这种方法考虑到了矿石性质和操作因素，可用于细度不同的过程比较。

（3）用实验测得的磨矿功指数Wi与实际生产得到的操作功指数Wioc的比值表示，即：

实际的操作功指数越低，磨矿效率越高。所以用这种方法可以比较磨矿回路因给矿粒度、产品粒度、矿石硬度以及操作条件等任一参数发生变化时，所引起磨机工作效果的差异，从而分析磨矿效率不高的原因。

（4）按单位能量生成的表面积表示，即“表面积·t/（kW·h）”计。单位功耗的产率比较真实地反映了磨机工作情况，故在设计时用来计算和选择设备。

11.什么是磨矿机的技术效率？

磨矿机的技术效率是指经磨碎后所得产物中合格粒级的含量与给矿中原来所含大于合格粒级含量之间的比（所谓合格粒级，就是其粒度上限应小于规定的最大粒度，而其粒度的下限要减去过粉碎部分）。其计算公式为：

式中　E技——磨矿技术效率，％；

r——磨矿机排矿中小于规定的最大粒度级别的产率，％；

r1——给矿中小于规定的最大粒度级别的产率，％；

r2——给矿中过粉碎部分的产率，％；

r3——排矿中过粉碎部分的产率，％；

100-r1——给矿中所含大于合格粒度的产率，％；

r-r1——磨矿过程中所生成的小于规定的最大粒级的产率，％；

——在磨矿过程中新生成的过粉碎部分的产率，％。

在选别过程中，往往由于磨矿的过粉碎会降低选别指标。因此，评价磨矿机工作的好坏，要考虑到生产率高、能耗少、过粉碎小，为此引用磨矿技术效率。当磨矿机不发生磨碎作用时，r=r1，r3=r2，由上式可知E技=0；当全部矿石都过粉碎时，r=100％，r3=100％，E技=0；当磨矿产品中100％达到规定的粒级，并且无过粉碎现象时，即r3=r2，则E技为100％。

应当指出，磨矿效率和磨矿技术效率是两个不同的概念。磨矿效率是指磨矿机的功率生产率，它是从能耗来评价磨矿效果的。而磨矿技术效率是从磨矿产品的质量来评价磨矿效果的。但因测定较繁较难，计算时一般不采用。

12.影响磨矿技术效率的因素有哪些？

影响磨矿技术效率的主要因素概括起来主要有以下几方面：

（1）矿石性质的影响　矿石的组成及物理性质对磨矿技术效率的影响很大。例如，当矿石中有用矿物粒度较粗，结构松散脆软时，较易磨碎。而当有用矿物的嵌布粒度变细、结构致密以及硬度较大时，则比较难磨。一般来说粗粒级在粗磨时较容易，产生合格粒度的速度较快，而细磨则较难。因为随着粒度的减小物料的脆弱面也相应减少，即变得越来越坚固，所以产生合格粒度的速度也就较慢。因此，粗磨的磨矿技术效率要比细磨的高。

（2）设备因素的影响　设备因素对磨矿技术效率有一定的影响。例如，溢流型球磨机排矿速度较慢，大密度的矿粒不易排出，容易产生过粉碎现象。另外，与磨矿机构成闭路的分级机，当分级效率低时，易过粉碎，因此会降低磨矿技术效率。

（3）操作因素的影响　操作因素无疑要影响磨矿技术效率。例如，在闭路磨矿时，返砂比过大，并超过了磨矿机正常的通过能力时，在磨矿产品中会出现“胀肚”现象。而返砂比过小，或是没有返砂，则易造成过粉碎现象。又如负荷过大，则磨矿产品中“跑粗”现象严重，而负荷不足，则过粉碎严重。因此，磨矿时要求给矿均匀、稳定。给矿量过大过小都会影响磨矿技术效率的提高。

各段磨矿粒度确定的不合理，也影响磨矿技术效率。

磨矿浓度对磨矿技术效率影响甚大。因为磨矿浓度直接影响磨矿时间，浓度过大，物料在磨机内流动较慢，被磨时间增长，容易过粉碎。另外，在高浓度的矿浆中粗粒不易下沉，易随矿浆流走，造成“跑粗”。矿浆浓度过稀，会使物料流动速度加快。被磨时间缩短。也会出现“跑粗”，同时大密度的矿粒易沉积于矿浆底层，还会造成过粉碎现象。因此，在操作中应掌握适宜的磨矿浓度，这就要求严格控制用水量。一般来说粗磨浓度常为75％～85％，细磨浓度一般为65％～75％。

13.如何提高磨矿机的技术效率？

在磨矿作业中提高磨矿技术效率，对于提高选矿指标有重要意义。提高磨矿机的技术效率有如下几个方面：

（1）采用闭路磨矿流程　合理的磨矿流程应该是矿粒一旦被磨到单体解离就应该迅速从磨矿机中排出来。这样一方面可以避免过磨，另一方面可以使磨矿介质（如钢球）完全作用于粗大的矿粒上，使能量最大限度地做有用功。但是现有的磨矿机内要进行物料粒度分级是很困难的，为此采用分级机或细筛将磨矿产品合格粒级分出，粗粒返回磨矿机内再磨（又称返砂）。可见在闭路磨矿时，磨矿机的给矿为新给矿加返砂，所以磨矿机通过的物料多，物料通过磨矿机的速度就加快。被磨时间短。在闭路磨矿时，要迫使不合格的粗粒反复通过磨矿机直至磨到合格为止。闭路磨矿时，由于大量的粗砂给入，使磨矿机给料中粗粒级含量增加。根据磨矿动力学的原理，这时能量最大限度地做有用功，所以磨矿速度加快，磨矿机生产率提高。此外，由于适量返砂的存在，能消除磨矿机新给矿的波动而产生对产品粒度的影响。

可见，闭路磨矿能有效地避免过粉碎及“跑粗”现象。它能使磨矿作业在保证合格粒度的前提下，获得均匀而偏粗的较窄级别的产品，这对下一步的选别作业是有利的。

（2）采用不同的磨矿机　生产实践证明，周边排料的棒磨机能减少过粉碎，尤其对于脆性的矿物更有意义。由于这些磨矿机的排矿速度较快，沉于矿浆底层的大密度矿粒容易排出，棒磨机还由于采用平行的长钢棒作为磨矿介质，所以可减少过粉碎现象。另外，由于这些磨矿机的矿浆面浅，矿浆对磨矿介质的缓冲作用小。使磨矿介质能充分地发挥破碎作用，所以这些磨矿机的生产能力较大。

在分级设备的选择上，采用细筛与磨机闭路，或是预先分级都有一定的优越性。用细筛作为分级设备时，能够比较严格控制磨矿机产品粒度，使粗颗粒不能排走，有效地避免了“跑粗”现象。另外，筛子的筛分效率高，大约为80％～90％，而螺旋分级机与耙式分级机通常只有40％～60％的分级效率。这就容易造成已经合格的细粒级重新入磨，产生过粉碎现象。

（3）在磨矿机的操作上应注意以下几方面：①闭路磨矿时，应有适当的循环负荷；②磨矿机的转速应控制适当；③装球制度要合理，装球制度包括钢球质量（密度、硬度、耐磨性）、钢球大小、钢球的充填率及合理补加等；④磨矿浓度要适宜，过高与过低都不好，实际操作中要注意水量的调节。

14.什么是分级？

分级是根据固体颗粒因粒度不同在介质中具有不同沉降速度的原理，将颗粒群分为两种或多种粒度级别的过程。颗粒在介质中的沉降速度，与颗粒的粒度、密度和形状有关。

15.分级的目的是什么？

当矿石磨细后，就要及时把那些已经符合细度要求的矿粒分出来。这既可提高磨机的台时处理能力，又可避免过粉碎。但在磨机内进行粒度分级是很困难的，这一任务就要靠分级机来完成。湿式分级主要是利用矿粒在水中沉降速度的不同，而将不同粒度、不同密度的矿粒分出来，合格粒度从分级机溢流流出送入选别作业。粗粒级作为分级机的沉砂返回磨机再磨。可见，分级在磨矿中有着重要的作用。

16.分级与筛分的区别是什么？

分级和筛分虽然都是把混合物料分成不同粒度级别的过程，但它们的工作原理和产物粒度特性是不一样的。筛分是按筛面上筛孔的大小将物料分为尺寸不同的粒度级别，比较严格地按几何粒度分离，不受矿粒密度的影响。而分级则是按颗粒在介质中的沉降速度大小将物料分为不同的级别。矿粒的沉降速度不仅与粒度大小有关，而且还受到矿粒密度和形状的影响。

17.什么叫分级量效率？

分级量效率，是指分级作业给料中某一特定细粒级经分级后进入溢流中的质量占给料中该粒级的质量百分数，也就是该粒级在溢流中的回收率。分级量效率，在实际计算中既可按小于分离粒度的粒级来计算，也可按某一粒度（常用粒度0.074mm）级别来计算。分级量效率的计算公式如下：

式中　ε——分级效率，％；

α——给料中小于筛孔级别的百分数，％；

θ——溢流中所含小于筛孔尺寸粒级的百分比，％；

β——沉砂中所含小于筛孔级别的百分比，％。

18.什么叫分级质效率？

分级量效率只反映了分级后回收到溢流中小于某特定粒级的数量，而没有考虑到粗粒混入溢流中对溢流产品质量的影响。对按沉降规律进行分级的水力设备来说，溢流中混入粗粒级的情况往往又是不可避免的，因此，只用量效率来评定分级效果显然是不全面的。例如，在分级过程中把原料全部分到溢流中，细粒级在溢流中的回收率（即量效率）虽然为100％，但此时的溢流质量最差，原料根本没有得到分级，所以还必须用一个能反映出粗粒在溢流中混杂程度的指标来评定分级效果才行。这个指标就是分级质效率。

分级质效率既然反映溢流中粗粒级的混杂程度，那么，它可以用细粒级在溢流中的回收率（E细）与粗粒级在溢流中的回收率（E粗）之差来表示，即：

E=E细-E粗　　（3-11）

如果分级作业给料、溢流和沉砂中细粒级的含量分别为α、β和θ，则相应产品中粗粒级的含量分别为100-α、100-β和100-θ，显然，粗粒级在溢流中的回收率应是：

已知E细为ε，故有：

整理后，得：

根据上面的公式，只要将取自分级作业的给料、溢流和沉砂试样分别进行筛析，测定出α、β和θ三个数据，即可算出分级的量效率和质效率。

例如，某分级作业各个产物样品的筛析结果为α=30％、β=60％和θ=20％时，则分级质效率按公式计算：同时还可以计算出溢流中粗粒级的混杂率为：

E粗=E细-E=50％-35.7％=14.3％