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长径比对管磨磨矿效果的影响
秦文秀
摘 要：管磨长径比是影响其产能和产品细度的重要因素，在管磨选型时应根据物料特点及产量和指标要求慎重选择。
关键词：管磨、长径比、产量、细度
生料浆制备在烧结法生产氧化铝工艺中处于重要影响。各氧化铝厂在烧结法生料浆制备环节均采用了相似的三仓管磨一段开路湿法磨矿生产工艺流程，但运行效果却存在较大差异。有的管磨产量达到设计产能，质量优于设计指标，实现了双过关，而有的氧化铝厂其管磨产量、质量难兼顾，突出表现在细度指标难达标。本文比较了中铝公司几个分公司氧化铝厂管磨的料浆产量和质量指标，对影响管磨产量、质量指标的原因进行了分析，进而为现行磨矿系统的优化提出了建议。
1、山西分公司管磨磨矿指标与兄弟厂比较
依据各分公司氧化铝厂设计资料和生产技术统计报表（2005年），统计比较管磨磨矿产量和质量指标完成情况如表1所示。
表1 磨矿产能、质量指标比较

项目

氧化铝厂
管 磨 选 型
产 能
+125μm
规 格
mm
长径比

设 计
t/h
完 成
t/h
设 计
%
完 成
%
山西分公司
φ2600×13000
5
56
50
≤14
13.76
河南分公司
φ2200×13000
5.91
36
42
≤14
12.13
中州分公司
φ2600×13000
5
55
52
≤14
14.16
山东分公司
φ2200×14000
6.36
38
40
≤14
13.42
表1显示管磨长径比山东分公司最大，河南分公司次之，山西分公司和中州分公司相同为最小。在磨矿效果指标完成上，河南分公司和山东分公司管磨产量达到了设计产能，而且料浆产品细度质量指标完成较好，达到设计质量标准。而山西分公司和中州分公司则产量和质量两项主要磨矿指标都没有达到设计要求，特别是中州分公司细度指标超标严重，山西铝厂和中州铝厂都面临着产量和质量难以兼顾的难题，追求产能提高时不能保证磨矿细度，在保证细度质量的前提下，产能难以达标。各氧化铝厂生产工艺基本相同，管磨长径比不同为何磨矿效果就存在如此大的差异?下面讨论一下管磨长径比对磨矿产量、质量的影响，对新建厂选择管磨长径比提出建议。
2、长径比是影响管磨磨矿效果的重要因素
影响磨矿产量和质量的因素很多，不可变因素有管磨规格、筒体转速。稳定但可改造因素有仓位分配、出料方式等，可调整控制因素有磨矿浓度、入磨物料粒度、球级配比、下料量等。管磨自身规格对磨矿效果有重要影响，长径比和直径都是重要的规格指标，在选择时宜慎重。管磨最大产能的多少由筒体内物料通过能力决定，筒体直径越大，过料面积越大，物料流速越快，产能越高，筒体直径越小则同等条件产能越低。管磨磨矿产品细度主要受物料接受研磨时间的影响，筒体长度越长，同等条件下物料在磨内受研磨的时间越长，细度越小，反之则产品细度越大。大直径管磨可以实现较高的产量，筒体长度较长的管磨有条件把矿物磨得较细，获得较好的细度指标。因此，可以说长径比是一个表示单位矿量在磨内接受研磨程度的综合条件因素，随长径比增大，入磨矿物被磨的越细，关系如图1。曲线与细度纵轴的交点A表示长径比为0，研磨能力，产品失去细度与入磨物料原粒级相同，当然，在实践中是不存在这种情况的。依据长径比与细度关系，在新建厂选择管磨规格时，应在充分考虑细度指标的前提下慎重选择长径比。
图1长径比与细度关系
通过表1数据比较，河南分公司、山东分公司长径比较大，细度指标相对也完成较好，山西分公司和中州分公司长径比相对较小，虽然山西分公司、中州分公司都在优化细度指标方面做了很多工作，诸如改造仓位分配比例，改双层隔仓板为单层隔仓板，把强制出料改为溢流出料，调整研磨体级配，甚至采取适当减少下料量降低产能措施，生料浆细度指标有所好转，但依然难以达标。长径比偏小是山西分公司、中州分公司管磨产能和细度指标难以达标的重要原因之一。
3、适宜长径比选择原则
管磨长径比选择多大为宜?烧结法氧化铝厂在设计中选择生料浆管磨规格时，长径比方面应遵循哪些选择原则?下面加以讨论，以期对以后新建扩建选择管磨规格者提供参考。
3.1入磨物料粒度的考虑
入磨物料粒度越大，要把它研磨到料浆产品规定粒级所需总研磨功就越多，只有通过延长研磨时间或减少磨机喂料量来保证磨矿细度。增大管磨长径比可以有效提高单位矿量接受研磨功总量。因此，设计入磨物料粒度较大的氧化铝厂，其管磨长径比应偏大选择，或者说，长径比较小的管磨，应把入磨物料粒度降到较小数值，使管磨在保证细度质量的前提下仍有较高的产能。
3.2入磨碱液成份的考虑
随入磨碱液水份的增大，要把料浆水份稳定控制在合格范围内需要新加入的入磨干料量就越多，即需要研磨物料量增多，研磨功需求增大，要求有更多的研磨时间来完成研磨体对物料做研磨功。因此，工艺设计入磨碱液水份越大的氧化铝厂，选择管磨长径比时应偏大考虑。
3.3其它因素的考虑
入磨物料硬度、可磨度、磨机内部结构对磨内物料流速的影响等因素对磨矿效果也有较大影响。入磨物料硬度大、可磨度大时单位矿量研磨功需求大，宜选择大长径比管磨。磨机采用双层隔仓板或带强制出料性能后，磨内物料流速快，产能高。但物料接受研磨时间短，细度易跑粗，应考虑长径比选择大一点。
3.4选择管磨长径比原则
综合上述分析结果，可以总结得出管磨长径比选择原则如下：
1)入磨物料粒度越大，长径比应越大。
2)入磨碱液水份越大，长径比应越大。
3)入磨物料硬度、可磨度越大，长径比应越大。
4)磨内物料流速快时，应考虑选择大长径比。
4、选择长径比偏小管磨投产后的对策
管磨长径比设计时选择偏小位料浆细度难以达标怎么办氧化铝厂应采取什么对策?对已经建成投产的氧化铝厂来说，管磨长径比规格已无法进行改变，长径比选择偏小的氧化铝厂通过对可变条件磨机结构、仓位分配、出料方式、研磨体级配等方面进行改进，取得了一定成效，但效果仍不令人满意，需要进一步开展改进方向研究。笔者认为解决管磨长径比偏小的经济合理办法是通过进一步降低入磨物料粒度，达到提高管磨产能，优化料浆细度质量的目的。
B 入磨粒度mm
细
度mm
B

O
B 入磨粒度mm

产能t/h

O
管磨属于粉磨设备，入磨物料粒度不宜太大，粉磨作业成本大于破碎作业成本已成共识，入磨物料粒度大已成为制约现行管磨产量和质量提高的关键因素。入磨物料粒度与管磨产量、质量关系如图所示。入磨物料粒度与产能关系图2表明，随入磨物料粒度降低，管磨产能提高，当入磨物料粒度降至与料浆产品细度标准B相同时，产能达到最大值，其大小决定于物料在磨内的通过能力。入磨物料粒度与料浆细度关系图3表明，料浆细度随入磨物料粒度降低而降低，从理论上说当入磨物料粒度降至与料浆细度标准B相同时，已无需再研磨，但这种情形没有实际意义。

图2 入磨粒度与产能关系 图3 入磨粒度与细度关系
目前，中铝公司各分公司氧化铝厂都已开始认识到降低入磨粒度对磨机提产和产品质量的重要性。山西分公司把入磨物料粒度从25mm降至20mm，山东、中州、郑州己降至15mm。尤其山东铝厂与北京科研单位合作开发预磨矿流程，把入磨粒度降至5mm以下，进行磨矿试验，试验结果表明，管磨产能在原基础上提高约30%，料浆细度质量明显得到进一步改善（平均值达到11左右），取得显著经济效益。山西分公司、中州分公司面临产能、细度不达标的困难，尤其迫切需要开发使用预磨矿流程，努力降低入磨物料粒度到经济合理控制值。因此，开发预磨矿，进一步降低入磨物料粒度是山西分公司、中州分公司管磨产能提高、细度降低的有效对策。
5、结语
长径比是影响管磨产能和产品细度的重要因素，在管磨选型时应慎重选择。长径比偏小是山西分公司、中州分公司磨矿指标难以达标和进一步优化的根本原因之一。降低入磨物料粒度是长径比选择偏小的管磨，提高产能、优化产品细度质量的经济有效对策。值得注意的是在开发预磨矿流程，降低入磨物料粒度时，氧化铝厂应依据本厂设备位置、生产流程特点，进行经济比较论证，开发适当预磨矿流程，以实现生产效益最大化。

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