一、半自磨机工艺介绍

碎磨作业是选矿过程的重要环节，要使矿石中有用矿物与脉石矿物相互分离富集,矿物实现单体解离是高效选别的前提条件。对于粒度嵌布较粗，解理发育完全、密度较大、磨蚀性强的矿石，在自磨机中受到冲击力和磨剥力的作用后，容易沿晶粒间界或不同矿物的相界解离，对于这类矿石若采用常规磨矿，金属介质消耗高，磨矿费用也较高，若采用自磨处理，经济效果显著。对于含泥、含水量高的矿石，在中细碎及筛分等作业中易产生堵塞，严重影响生产。若采用常规碎磨，必须增设洗矿设施，否则无法生产。若采用矿石自磨，可以省去中细碎及洗矿设施，顺利地解决堵塞问题，自然在经济上非常有利。

20 世纪 50 年代以前，行业上基本采用的是常规的两段破碎或三段破碎+球磨为主的碎磨工艺，但这个碎磨工艺存在设备数量多，作业流程长，作业过程粉尘大等缺点。借助于半自磨机在建设与生产方面的优势，我国自20世纪60年代开始有一些选厂逐渐引进自磨机作为主要的碎磨工业设备，替代了传统的两段破碎或三段破碎+球磨为主的碎磨工艺，解决了碎磨工艺存在设备数量多、作业管理流程长等问题。

自磨在生产中会出现顽石积累，为了消除顽石积累的影响，常采用如下措施：①往自磨机中加磨机容积5%-15%的钢球，即半自磨；②自磨机格子板开顽石窗，引出部分顽石，经破碎后返回自磨机（即形成ABC流程）。两种措施可单独采用，有时同时采用（即形成SABC流程）。铜陵有色冬瓜山铜矿在2002年从美国引进了国内第一台大型半自磨机，现阶段工业上主要的自磨机也均添加钢球后转变为半自磨机。

选矿厂应用的主要半自磨工艺流程为：

  1. 配置滚筒筛或振动筛的一段开路流程；

  2. 与水力旋流器构成闭路的一段磨矿流程；

  3. 半自磨开路+闭路球磨的二段磨矿流程；

  4. 半自磨+破碎+闭路球磨的二段磨矿流程（即SABC流程）。

二、半自磨机结构

图2 湿式半自磨机结构

1—给矿小车；2—波峰衬板；3—端盖衬板；4—筒体衬板；

5—提升衬板；6—格子板；7—圆筒筛；8—自返装置

半自磨机的结构与选厂常用的格子排矿型球磨机类似，主要由进料部、筒体部、主轴承传动部、联轴器、主电机、慢速驱动装置、出料部及润滑、电控等部分组成，在进料端和筒体部分装有耐磨衬板，在出料端装有排矿格子板、矿浆提升器及中心排矿装置。区别在于其长径比往往远小于格子排矿型球磨机，显得短而粗；格子板孔径较大，配备有大尺径顽石窗；半自磨机筒体衬板提升条高度较球磨机高，衬板厚度一般60-100mm，提升条高度一般150-300mm。

半自磨机前端接给料小车，矿石通过给料小车进入半自磨机，在磨机转动时，矿石和钢球依靠筒体衬板提升条的作用被筒体带动，在上升时钢球可对物料产生磨削作用，提升到一定的高度然后落下，抛落下的钢球和大块矿石对物料进行冲击破碎。半自磨机的排矿端设置有排矿格子板，格子板上布满格子孔或顽石窗，破碎后的矿石或顽石通过排放孔进入矿浆提升器中，经矿浆提升器提升进入磨机中心排料系统，排出的物料通常进入圆筒筛与振动筛，经筛分后合格产品进入下一道工序（或者进入球磨或者进行选别），筛上顽石返回半自磨机再磨（或者进入顽石破碎机进行破碎）。

三、半自磨流程中存在的问题及解决的方案

1、矿石性质对半自磨流程的处理能力的影响

与常规的棒磨机和球磨机回路比较，自磨机和半自磨机有很多的操作变量。自磨是靠所磨矿石自身作为磨矿介质进行研磨，半自磨机则是在自磨的基础上添加少量钢球以弥补矿石自身作为介质的不足。因此，半自磨流程中磨矿效率受矿石的影响很大。由于矿石性质因矿体、矿段、成因不同而差异很大，往往使半自磨机的磨矿效率有很大的波动性，特别是矿石硬度的变化，严重影响磨机的生产稳定性。对于自磨机和半自磨机来说，当矿石可磨度改变时，给矿量必须大幅度调整，以免处理软矿石时发生过磨和硬矿石发生欠磨。

对于处理软粉矿时，应先降低钢球添加量，降低磨机内的钢球充填率而提高综合充填率，缩短物料在磨机内的停留时间，实现快速通过，提高处理量，避免过磨。对于大块、硬矿石，应先提高钢球添加量和放大钢球直径；如配备变频电机，可提高半自磨机的转速；同时可考虑通过添加爆破密度与调整粗碎参数，降低半自磨入磨粒度，国外也有对半自磨入料增加二次破碎工艺流程的优化方案。

Geita金矿位于坦桑尼亚西部，2000年投产，原设计碎磨流程为粗碎-半自磨-顽石破碎-球磨流程(SABC流程)。在现场操作过程中，有时会碰到非常硬的矿石，此时半自磨系统处理量大幅下降。2002年3月增加预破碎工艺，在原有的粗碎破碎机后增加二次破碎工艺，主要用于破碎中间粒级物料。经改造后，Geita金矿半自磨系统的处理量由原来的608 t/h增加至692 t/h（提高约14%）。

2、半自磨流程中的临界粒子问题

与常规碎磨相比，自磨机和半自磨机处理能力不但随矿石硬度和粒度的变化而变化，而且还有临界粒子的问题。在半自磨回路中引入细碎作业以破碎“临界顽石”，可消除由于循环负荷使其在半磨机中的聚集，这既可改变磨机内自然矿块的粒度组成，又可提高物料的通过速度，防止有用矿物的过粉碎，达到提高半自磨回路的生产能力和降低电耗的效果。

3、合理选择半自磨机钢球充填率问题

下图是钢球充填率对不同粒级物料的破碎效果。由图可知，在处理细粒级的物料时，钢球充填率与破碎效率关系差别不是很大；但在处理大于10mm粒级的物料时，钢球充填率越高，破碎效率越高。因此，当处理细粒级物料时，可以适当降低钢球充填率；处理粗粒级物料时，要提高钢球充填率。

图3 钢球充填率与破碎效率的关系

例如某铜矿φ8.53×3.96m半自磨机实际充填率由18％增加到28％左右，处理量由200t/h增加到340t/h左右。

4、半自磨机准确补加球的问题

半自磨机适宜的补加球制度可以为保持钢球的装入量和配比稳定，保证磨机的生产率。不少厂矿采用简单的补加球办法，补球时只补一种大尺寸球，补球方式简单，但效果很差。补加钢球需要按照比例进行补加，能显著的改善磨矿生产效率，尤其是当入料矿石性质发生变化时，要合理控制加球量和球径配比。攀钢集团密地选矿厂半自磨机钢球配比不合理导致磨机生产能力低，通过试验研究制定新的补加球制度,磨机利用系数提高13.04%，磨机处理能力提高12%左右。

5、解决顽石积累提高排矿效率的问题

半自磨机排料端没有开设顽石孔或者顽石孔的开孔比例过小，则会在磨机筒体内集聚大量的难磨难破的顽石，造成磨机处理能力大大降低，甚至容易出现涨肚而停机；有时候物料虽然通过了格子板，但由于排矿效率低而无法实现磨机内物料的“快进快出”，造成综合充填率过高，影响半自磨机处理能力的提升。因此，为了提高半自磨机的处理能力，增强半自磨机的排矿，需要就格子板筛孔尺寸、顽石窗大小及比例和排矿系统结构等进行优化调整。东沟选矿厂SAB磨矿系统生产过程中存在的半自磨机衬板磨损严重、磨机负荷逐步增加磨矿效率下降等问题，通过对排矿格子板开放顽石排放口等改造，半自磨机的处理能力由120t/h 提高到160t/h，筒体衬板使用寿命也大幅度提高。

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