工业型立式搅拌磨机的选型方法及选型试验闭路细磨系统与流程

本发明涉及矿物加工技术领域，具体涉及一种工业型立式搅拌磨机的选型方法及选型试验闭路细磨系统。

背景技术：

随着可供开发利用的矿产资源趋向贫、细、杂，微细粒难选矿物逐渐成为待处理矿产资源主体，磨矿效率高、能耗低、占地小的立式搅拌磨机正逐步取代球磨机成为微细粒矿物细磨的主体设备。如何通过实验方法确定功率需求及工业型磨机型号规格，是工业型立式搅拌磨降低投资成本、实现节能降耗的关键。传统选型方法(如邦德方法)，不再适用于确定超细磨功率需求及搅拌磨型号的确定。尽管邦德方法采用多种方式(如修正系数EF5)来使该方法适用于细粒产品，但在常规介质尺寸的球磨机用于生产微细粒产品的情况下仍不合适，用邦德公式计算的功率需求太过保守。

目前，搅拌磨机的功率需求试验通常为设备制造厂家或者第三方实验室通过实验型磨机试验来确定。进行搅拌磨实验室选型试验时，通常采用批次磨矿，将矿样由某个粒度细磨至目标粒度，然后根据细磨至目标粒度所需时间及功率表测定的功率，计算磨细矿物所需的功率需求，再通过该功率需求及工业型磨机所需处理量，计算出工业磨机所需的功率。该方法存在以下问题：

1)由于采用批次磨矿，立式搅拌磨机的搅拌器跟筒体底部有一定空隙，因而会产生死角；另外，由于立式搅拌磨各段的磨矿强度不一样，因而各部的磨矿效果也不同，这会导致磨矿产品粒度分布与工业现场不相同，选型过程数据偏高，所选工业型磨机型号偏大。

2)磨矿功率通过采用功率表测定电机输入端功率P₀(即总功率)来估算，而非待磨矿物直接消耗的有用功率P_有效，由于实验型磨机的电机、减速机传动系统效率低，P₀远大于P₂，因而对选型结果产生较大的误差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种操作简单方便、误差小的工业型立式搅拌磨机的选型方法，还相应提供一种用于该选型方法的选型试验闭路细磨系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种工业型立式搅拌磨机的选型方法，包括以下步骤：

(A)准备选型试验闭路细磨系统，所述选型试验闭路细磨系统包括连接形成闭路循环磨矿系统的试验型立式搅拌磨机和循环装置；

(B)将待磨矿粉调制成浓度为45％～70％的矿浆，将所述矿浆加入试验型立式搅拌磨机内，加入量为试验型立式搅拌磨机筒体容积的110％～150％；

(C)启动选型试验闭路细磨系统开始磨矿试验，每间隔3min～5min从试验型立式搅拌磨机(3)的溢流口取样一次，直至取样次数大于6次后结束磨矿试验；测定每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量，以及每次取样时试验型立式搅拌磨机的搅拌轴的轴功率；优选的，试验持续时间30以上，每间隔3min～5min取样一次；

(D)根据每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量及每次取样时试验型立式搅拌磨机的搅拌轴的轴功率，采用公式(1)计算从开始磨矿到每次取样时时间段内的单位能耗：

式中，E_s为从开始磨矿到取样时时间段内的单位能耗，单位为kWh/t；P₂表示取样时试验型立式搅拌磨机的搅拌轴的轴功率，单位为kW；T表示从开始磨矿到取样时所用的时间，单位为h；q表示选型试验闭路细磨系统所用的矿粉量，单位为t；并根据计算所得结果绘制单位能耗曲线，根据单位能耗曲线确定目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗E_is；

(E)根据待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，采用公式(2)计算待选型工业立式搅拌磨机所需功率：

P＝K·Q·E_is (2)

式中，P表示待选型工业立式搅拌磨机所需功率，单位为kW；K表示工业磨机操作参数取值系数，取值范围为1.1～1.6；Q表示待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，单位为t/h；E_is表示目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗，单位为kWh/t。

上述的选型方法，优选的，所述步骤(B)中，在将矿浆加入试验型立式搅拌磨机内的过程中，启动试验型立式搅拌磨机并保持试验型立式搅拌磨机缓慢运行。

上述的选型方法，优选的，所述步骤(C)中，每次取样在试验型立式搅拌磨机溢流口的同一位置进行取样，取样量为150ml～300ml。

一种选型试验闭路细磨系统，包括连接形成闭路循环磨矿系统的试验型立式搅拌磨机和循环装置，所述循环装置包括矿浆循环槽和矿浆循环泵，所述试验型立式搅拌磨机的溢流口与矿浆循环槽的进料口相连，所述矿浆循环槽的出料口与矿浆循环泵的进口相连，所述矿浆循环泵的出口与试验型立式搅拌磨机的进料口相连，所述选型试验闭路细磨系统还设有用于测定所述试验型立式搅拌磨机的搅拌轴功率的功率测定装置。

上述的选型试验闭路细磨系统，优选的，所述功率测定装置包括功率测试仪和安装于搅拌轴上的扭矩测定传感器，所述扭矩测定传感器通过信号线与功率测试仪相连。

上述的选型试验闭路细磨系统，优选的，所述矿浆循环泵的出口与试验型立式搅拌磨机的进料口之间的管路上设有矿浆循环槽阀门。

上述的选型试验闭路细磨系统，优选的，所述选型试验闭路细磨系统还包括调浆槽和调浆槽阀门，所述调浆槽的出料口与调浆槽阀门的进口相连，所述调浆槽阀门的出口与矿浆循环泵的进口相连。

上述的选型试验闭路细磨系统，优选的，所述矿浆循环泵为变频调速泵。

上述的选型试验闭路细磨系统，优选的，所述试验型立式搅拌磨机的筒体容积为9L～50L。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明工业型立式搅拌磨机的选型方法采用闭路循环连续磨矿方式，既可模拟工业磨机应用现场磨矿方式，获得与现场磨矿产品相似粒度分布的产品，消除批次磨矿的弊端(如磨矿产品粒度不均匀，粒度分布与工业现场相差较大，磨机内部死角等)，又避免了传统选型方法所需样品量大、旋流器分级粒与产量不能匹配、旋流器分级不稳定等不良影响。同时，该选型方法采用直接测定试验型立式搅拌磨机的搅拌轴的轴功率进行计算选型，消除了传动系统效率等外界因素的影响，可确保试验过程中矿物细磨所需功率测定的精确可靠，进而保证选型结果的准确可靠。该选型方法通过简单规范的实验室试验准确确定工业型立式搅拌磨机规格型号，具有操作简单方便、误差小的特点。本发明的选型试验闭路细磨系统结构简单紧凑，工作连续性好。

本发明工业型立式搅拌磨机的选型方法及选型试验闭路细磨系统适用于铁矿、钼矿、铜矿、铅锌矿、金矿等金属矿物的工业型立式搅拌磨机的选型，可细磨矿物至目标粒度的范围为-325目～-600目，目标粒度矿物的含量范围为75％～95％。

附图说明

图1为实施例1的选型试验闭路细磨系统的结构示意图。

图2为实施例2中的单位能耗曲线图。

图3为实施例2中工业产品粒度分布与实验室产品粒度分布对比图。

图4为实施例3中的单位能耗曲线图。

图5为实施例3中工业产品粒度分布与实验室产品粒度分布对比图。

图6为实施例4中的单位能耗曲线图。

图7为实施例4中工业产品粒度分布与实验室产品粒度分布对比图。

图例说明：

1、调浆槽；2、调浆槽阀门；3、试验型立式搅拌磨机；4、矿浆循环槽；5、矿浆循环槽阀门；6、矿浆循环泵；7、电机；8、减速机；9、扭矩测定传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例的选型试验闭路细磨系统包括连接形成闭路循环磨矿系统的试验型立式搅拌磨机3和循环装置，循环装置包括矿浆循环槽4和矿浆循环泵6，试验型立式搅拌磨机3筒体上部的溢流口与矿浆循环槽4的进料口相连，矿浆循环槽4的出料口与矿浆循环泵6的进口相连，矿浆循环泵6的出口与试验型立式搅拌磨机3筒体下部的进料口相连，选型试验闭路细磨系统还设有用于测定试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴功率的功率测定装置。

本实施例中，矿浆循环泵6的出口与试验型立式搅拌磨机3的进料口之间的管路上设有矿浆循环槽阀门5。

本实施例中，选型试验闭路细磨系统还包括调浆槽1和调浆槽阀门2，调浆槽1的出料口与调浆槽阀门2的进口相连，调浆槽阀门2的出口与矿浆循环泵6的进口相连，调浆槽1采用现有技术，包括槽体和搅拌器，出料口设在槽体的底部，进料口设在槽体的顶部。在调浆槽1调制矿浆时，将调浆槽阀门2关闭；在需要将调浆槽1中调制好的矿浆加入到试验型立式搅拌磨机3中时，关闭矿浆循环槽阀门5，打开调浆槽阀门2，启动矿浆循环泵6即可将矿浆加入到试验型立式搅拌磨机3中，在加入矿浆后，再打开矿浆循环槽阀门5，关闭调浆槽阀门2即可。设置调浆槽1和调浆槽阀门2后，大大方便了调制矿浆以及将矿浆加入到试验型立式搅拌磨机3，并且通过控制矿浆循环槽阀门5和调浆槽阀门2，就可实现加入矿浆和磨矿互不干扰，整个选型试验闭路细磨系统的结构简单紧凑，工作连续性好。

本实施例中，功率测定装置包括功率测试仪和安装于搅拌轴上的扭矩测定传感器9，功率测试仪扭矩测定传感器9通过信号线与功率测试仪相连，功率测试仪和扭矩测定传感器9均为现有技术。其中，试验型立式搅拌磨机3的搅拌驱动装置包括电机7和减速机8，减速机8的输入轴与电机7输出轴相连，减速机8的输出轴与搅拌轴相连。

本实施例中，矿浆循环泵6为变频调速泵。试验型立式搅拌磨机3的筒体容积为9L～50L。调浆槽1、试验型立式搅拌磨机3、矿浆循环槽4及矿浆循环泵6之间的连接管道应尽可能短。

实施例2：

本实施例的待选型工业立式搅拌磨机的磨矿对象为钼矿，要求细磨至目标粒度为-325目，目标粒度矿物的含量为75％。

选型方法的具体步骤如下：

(A)准备选型试验闭路细磨系统，所述选型试验闭路细磨系统为实施例1的选型试验闭路细磨系统；

(B)将待磨矿粉调制成浓度为65％的矿浆，将所述矿浆加入试验型立式搅拌磨机3内，加入量为试验型立式搅拌磨机3筒体容积的120％；

步骤(B)的具体步骤为：

1)配球：在9L试验型立式搅拌磨机3内加入事先称量并配好的介质球，介质球的填充率为试验型立式搅拌磨机3筒体容积的45～65％，本实施例为55％；介质球选择直径为10mm：8mm：6mm：4mm按照重量比为1：4：4：1进行配置。

2)调制浓度为65％的矿浆：称取5kg钼矿粉，关闭调浆槽阀门2及矿浆循环槽阀门5，往调浆槽1中加入称量矿粉按配制浓度所需水量的50％的水，开启调浆槽1的搅拌装置，加入矿粉，再加入剩余的50％的水，搅拌5～10min调制成所需浓度的矿浆；矿粉为待选型工业立式搅拌磨机使用现场的待磨矿粉，并在实验室进行干燥后使用，同时测定干矿粉的粒度、密度等数据。

3)进浆：打开调浆槽阀门2，开启矿浆循环泵6，使调制好的矿浆快速由筒体下部进入试验型立式搅拌磨机3中；在加入矿浆过程中，启动试验型立式搅拌磨机3并保持试验型立式搅拌磨机3慢速运行，待调浆槽1中无矿浆时，关闭调浆槽阀门2，打开矿浆循环槽阀门5。

(C)启动试验型立式搅拌磨机3开始磨矿试验，每间隔3min～5min从试验型立式搅拌磨机3的溢流口取样一次，直至取样次数大于6次后结束磨矿试验；测定每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量(目标粒度矿物的粒度为-325目)，以及每次取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率；本步骤具体试验持续时间为33min，每隔3min取样一次，每次取样应在试验型立式搅拌磨机3溢流口的同一位置，每次取样量为150ml～300ml。在磨矿试验过程中，调节矿浆循环泵6的转速保持矿浆循环槽4中的液面恒定，当矿浆循环槽4中的矿浆液位超过矿浆循环槽4搅拌器的底部高度时，应开启矿浆循环槽4的搅拌器，使矿浆充分混合。

(D)根据每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量及每次取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率，采用公式(1)计算从开始磨矿到每次取样时时间段内的单位能耗：

式中，E_s为从开始磨矿到取样时时间段内的单位能耗，单位为kWh/t；P₂表示取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率，单位为kW；T表示从开始磨矿到取样时所用的时间(取样时细磨所用时间)，单位为h；q表示选型试验闭路细磨系统所用的干矿粉量，单位为t；并根据计算所得结果绘制单位能耗曲线，根据单位能耗曲线确定目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗E_is；

(E)根据待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，采用公式(2)计算待选型工业立式搅拌磨机所需功率：

P＝K·Q·E_is (2)

式中，P表示待选型工业立式搅拌磨机所需功率，单位为kW；K表示工业磨机操作参数取值系数，取值范围为1.1～1.6；Q表示待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，单位为t/h；E_is表示目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗，单位为kWh/t。通过准确测定磨矿所需有用功率，从而实现工业磨机的准确选型。

本实施例步骤(D)所得单位能耗曲线如图2所示。由该单位能耗曲线可得，细磨至目标粒度为-325目，且目标粒度矿物的含量达到工业现场要求(含量为75％)时的单位能耗E_is为6.8kWh/t。本实施例的待选型工业立式搅拌磨机应用现场处理量Q为8.5t/h，系数K取值为1.3，则计算得到现场待选型工业立式搅拌磨机的功率需求约为75kW。

选型效果：选型后工业立式搅拌磨机1台，装机功率为75kW，处理量为200～220t/d，磨矿产品中粒度为-325目的矿物含量为75～78％，磨矿能耗为6.6～6.8kWh/t。选型后工业立式搅拌磨机磨矿的工业产品粒度分布与试验磨矿的实验室产品粒度分布对比如图3所示。

实施例3：

本实施例的待选型工业立式搅拌磨机的磨矿对象为铁矿，要求细磨至目标粒度为-400目，目标粒度矿物的含量为95％。

选型方法的具体步骤如下：

(A)准备选型试验闭路细磨系统，所述选型试验闭路细磨系统为实施例1的选型试验闭路细磨系统；

(B)将待磨矿粉调制成浓度为65％的矿浆，将所述矿浆加入试验型立式搅拌磨机3内，加入量为试验型立式搅拌磨机3筒体容积的130％；

步骤(B)的具体步骤为：

1)配球：在50L试验型立式搅拌磨机3内加入事先称量并配好的介质球，介质球的填充率为试验型立式搅拌磨机3筒体容积的60％；介质球选择直径为20mm：16mm：14mm：11mm：8mm按照重量比为1：3：3：2：1进行配置。

2)调制浓度65％的矿浆：称取40kg铁矿粉；关闭调浆槽阀门2及矿浆循环槽阀门5，往调浆槽1中加入按称量矿粉配制浓度所需水量的50％的水；开启调浆槽1的搅拌装置；加入矿粉，再加入剩余的50％的水，搅拌5～10min调制成浓度为65％的矿浆；矿粉为待选型工业型立式搅拌磨机使用现场的待磨矿粉，并在实验室进行干燥后使用，并测定干矿粉的粒度、密度等数据。

3)进浆：打开调浆槽阀门2，开启矿浆循环泵6，使调制好的矿浆快速由筒体下部进入试验型立式搅拌磨机3中；在加入矿浆过程中，启动试验型立式搅拌磨机3并保持试验型立式搅拌磨机3慢速运行，待调浆槽1中无矿浆时，关闭调浆槽阀门2，打开矿浆循环槽阀门5。

(C)启动试验型立式搅拌磨机3开始磨矿试验，每间隔3min～5min从试验型立式搅拌磨机3的溢流口取样一次，直至取样次数大于6次后结束磨矿试验；测定每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量(目标粒度矿物的粒度为-325目)，以及每次取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率；(一般情况下，试验持续时间为40min，每隔4min取样一次，每次取样应在试验型立式搅拌磨机3溢流口的同一位置，每次取样量为150ml～300ml。在磨矿试验过程中，调节矿浆循环泵6的转速保持矿浆循环槽4中的液面恒定，当矿浆循环槽4中的矿浆液位超过矿浆循环槽4搅拌器的底部高度时，应开启矿浆循环槽4的搅拌器，使矿浆充分混合。

(D)根据每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量及每次取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率，采用公式(1)计算从开始磨矿到每次取样时时间段内的单位能耗：

式中，E_s为从开始磨矿到取样时时间段内的单位能耗，单位为kWh/t；P₂表示取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率，单位为kW；T表示从开始磨矿到取样时所用的时间，单位为h；q表示选型试验闭路细磨系统所用的干矿粉量，单位为t；并根据计算所得结果绘制单位能耗曲线，根据单位能耗曲线确定目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗E_is；

(E)根据待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，采用公式(2)计算待选型工业立式搅拌磨机所需功率：

P＝K·Q·E_is (2)

式中，P表示待选型工业立式搅拌磨机所需功率，单位为kW；K表示工业磨机操作参数取值系数，取值范围为1.1～1.6；Q表示待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，单位为t/h；E_is表示目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗，单位为kWh/t。

试验型立式搅拌磨机3的搅拌器的外沿线速度与待选型工业立式搅拌磨机的搅拌器的外沿线速度相等。

本实施例步骤(D)所得单位能耗曲线如图4所示。由该单位能耗曲线可得，细磨至目标粒度为-400目，且目标粒度矿物的含量达到工业现场要求(含量为95％)时的单位能耗E_is为14.5kWh/t。本实施例的待选型工业立式搅拌磨机应用现场处理量为70t/h，系数K取值为1.1，则计算得到现场待选型工业立式搅拌磨机的功率需求约为1120kW。

选型效果：选型后工业立式搅拌磨机1台，装机功率为1120kW，处理量为68～75t/h，磨矿产品中粒度为-400目的矿物含量为94.5～96.2％，磨矿能耗为13.5～15.1kWh/t。选型后工业立式搅拌磨机磨矿的工业产品粒度分布与试验磨矿的实验室产品粒度分布对比如图5所示。

实施例4：

本实施例的待选型工业立式搅拌磨机的磨矿对象为铜矿，要求细磨至目标粒度为-600目，目标粒度矿物的含量为95％。

选型方法的具体步骤如下：

(A)准备选型试验闭路细磨系统，所述选型试验闭路细磨系统为实施例1的选型试验闭路细磨系统；

(B)将待磨矿粉调制成浓度为50％的矿浆，将所述矿浆加入试验型立式搅拌磨机3内，加入量为试验型立式搅拌磨机3筒体容积的150％；

步骤(B)的具体步骤为：

1)配球：在20L试验型立式搅拌磨机3内加入事先称量并配好的介质球，介质球的填充率为试验型立式搅拌磨机3筒体容积的65％。介质球选择直径为12mm：10mm：8mm：6mm：4mm按照重量比为1：2：3：3：1进行配置。

2)调制浓度为50％的矿浆：称取15kg铜矿粉，关闭调浆槽阀门2及矿浆循环槽阀门5，往调浆槽1中加入称量矿粉按配制浓度所需水量的50％的水，开启调浆槽1的搅拌装置；加入矿粉，再加入剩余的50％的水，搅拌5～10min调制成所需浓度的矿浆；矿粉为待选型工业立式搅拌磨机使用现场的待磨矿粉，并在实验室进行干燥后使用，同时测定干矿粉的粒度、密度等数据。

3)进浆：打开调浆槽阀门2，开启矿浆循环泵6，使调制好的矿浆快速由筒体下部进入试验型立式搅拌磨机3中；在加入矿浆过程中，启动试验型立式搅拌磨机3并保持试验型立式搅拌磨机3慢速运行，待调浆槽1中无矿浆时，关闭调浆槽阀门2，打开矿浆循环槽阀门5。

(C)启动试验型立式搅拌磨机3开始磨矿试验，每间隔3min～5min从试验型立式搅拌磨机3的溢流口取样一次，直至取样次数大于6次后结束磨矿试验；测定每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量(目标粒度矿物的粒度为-325目)，以及每次取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率；本步骤具体试验持续时间为50min，每隔5min取样一次，每次取样应在试验型立式搅拌磨机3溢流口的同一位置，每次取样量为150ml～300ml。在磨矿试验过程中，调节矿浆循环泵6的转速保持矿浆循环槽4中的液面恒定，当矿浆循环槽4中的矿浆液位超过矿浆循环槽4搅拌器的底部高度时，应开启矿浆循环槽4的搅拌器，使矿浆充分混合。

(D)根据每次取样所得样品中目标粒度矿物的含量及每次取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率，采用公式(1)计算从开始磨矿到每次取样时时间段内的单位能耗：

式中，E_s为从开始磨矿到取样时时间段内的单位能耗，单位为kWh/t；P₂表示取样时试验型立式搅拌磨机3的搅拌轴的轴功率，单位为kW；T表示从开始磨矿到取样时所用的时间(取样时细磨所用时间)，单位为h；q表示选型试验闭路细磨系统所用的干矿粉量，单位为t；并根据计算所得结果绘制单位能耗曲线，根据单位能耗曲线确定目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗E_is；

(E)根据待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，采用公式(2)计算待选型工业立式搅拌磨机所需功率：

P＝K·Q·E_is (2)

式中，P表示待选型工业立式搅拌磨机所需功率，单位为kW；K表示工业磨机操作参数取值系数，取值范围为1.1～1.6；Q表示待选型工业立式搅拌磨机的现场处理量，单位为t/h；E_is表示目标粒度矿物的含量达到工业现场要求时的单位能耗，单位为kWh/t。

本实施例步骤(D)所得单位能耗曲线如图6所示。由该单位能耗曲线可得，细磨至目标粒度为-600目，且目标粒度矿物的含量达到工业现场要求(含量为95％)时的单位能耗E_is为22.5kWh/t。本实施例的待选型工业立式搅拌磨机应用现场处理量为25t/h，系数K取值为1.12，则计算得到现场待选型工业立式搅拌磨机的功率需求为630kW。

选型效果：选型后工业立式搅拌磨机2台，装机功率为315kW，处理量为595～615t/d，磨矿产品中粒度为-600目的矿物含量为94.5～95.8％，磨矿能耗为21.8～22.9kWh/t。选型后工业立式搅拌磨机磨矿的工业产品粒度分布与试验磨矿的实验室产品粒度分布对比如图7所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。