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高压辊磨机在紫金矿业某锂矿石中的应用试验

导读

紫金矿业某伟晶岩型锂矿石的主要目的矿物为锂辉石，采用“高压辊磨机—介质选矿—浮选”工艺。原矿石经两段破碎后进入高压辊磨机进行闭路磨矿，-6mm产品经0.5mm闭路筛筛分，+0.5mm筛分产品经两段重介质选矿后，重介中矿与-0.5mm产品混合进入浮选。采用高压辊磨机低压辊压磨矿后，高压辊磨机闭路-6mm产品中-0.5mm含量达到22%～23%，将近77%以上的物料率先进入重介质选矿产出高品位中矿，至少可抛掉35%以上的废料，不仅提高了浮选品位，同时大大降低后续磨矿成本。

锂资源作为重要的能源金属，是全球性战略资源。新能源行业的发展使得人类对锂资源的需求持续增长，因此也促进了矿业人士对于锂金属回收技术的研究。锂辉石是目前世界上最重要的锂矿物资源，锂辉石的主要选别方法为浮选法。近年来，锂辉石选别中，重介质旋流设备的改进使得重介质选矿—浮选工艺得到了研究和应用。

研究发现，新疆某锂辉石重介质选矿—浮选工艺采用两段重介质选矿，可以预先抛掉全流程产率55%以上的尾矿；尼日利亚某锂矿石可抛除产率38.80%的尾矿。预先抛尾可以大大降低后续的磨矿和浮选成本。为了获得更多的抛尾量，破碎装备需能控制物料的破碎产品粒度，使更多矿石满足重介质选矿的粒度要求。基于此，笔者拟采用高压辊磨机进行原矿的破碎粒度控制。

高压辊磨机是一种节能高效的破碎装备，基于层压破碎原理，不仅具有高效、低能耗的辊磨特性，还有一定的选择性破碎效果，即根据矿物间的机械力学特性和物理化学性质的差异，使矿石颗粒沿着矿物共生结晶面而破碎。因此，使用高压辊磨机可使物料不需要达到很细的粒度，便能较好的单体解离。高压辊磨机的选择性破碎能力，可以更大限度地满足锂辉石重介质选矿的入选粒度和抛尾需求。

笔者使用高压辊磨机作为紫金矿业某锂矿石的细碎设备，通过调节高压辊磨机压力等参数，控制-6mm闭路破碎产品中-0.5mm物料的含量在20%左右，从而可使65%产率的矿样进入磨矿和浮选工艺。

1试验研究

1.1试验样品

试验采用紫金矿业某锂辉石矿石样品。该锂辉石属于伟晶岩矿石，中等硬度，无侧限抗压强度为50～100MPa，破碎功指数为10～18kW·h/t，具有一定的磨蚀性，矿石堆密度为1.68t/m3，真密度为2.70t/m3，安息角为38°，原矿含水率为5%～12%。

试验研究-26.5mm和-26.5mm+6mm物料作为高压辊磨机试验入料的不同破碎效果。将来样样品晾干并分为两部分，一部分直接作为-26.5mm样品入料；另一部分采用6mm的方孔筛筛除其中-6mm的物料，剩余物料作为-26.5mm+6mm样品入料。对两种入料样品分别进行粒度筛分分析，分析结果如图1所示。

图1高压辊磨试验入料粒度双对数曲线

由图1可知，2种样品的粒度分布在双对数曲线中，都近似呈直线。-26.5mm样品中-6mm含量为14.09%，-0.5mm含量为3.53%，而-26.5mm+6mm样品中，细粒级物料含量的差异对于高压辊磨破碎效果有一定的影响。在后续闭路试验中，对2种不同粒度物料的破碎效果进行比较。

1.2开路试验与结果分析

高压辊磨试验在1台φ420mm×100mm高压辊磨试验机上进行。对-26.5mm样品进行开路辊磨试验，以此确定闭路试验选用的挤压辊比压力。开路试验选择3个较低的挤压辊比压力，分别为1.35、2.03和2.70N/mm2，试验挤压辊线速度为0.46m/s。

试验结束后，分别取3个试验产品的中心料和边缘料(中心料与边缘料比例约为6∶4)进行粒度筛分分析。同时利用扭矩传感装置检测试验机运行转矩，并计算辊磨试验净比功耗，检测并计算高压辊磨试验机的单位通过量。

对比不同挤压辊比压力条件下开路辊磨试验的净比功耗，结果如图2所示。

图2挤压辊比压力与净比功耗变化关系

由图2可知，挤压辊比压力最低为1.35N/mm2时，辊磨净比功耗也更小，为0.55kW·h/t。随着挤压辊比压力的提高，辊磨净比功耗增大，由于试验采用了3个较小的比压力，因此试验净比功耗都相对较小，在挤压辊比压力为2.70N/mm2时，净比功耗也仅为0.95kW·h/t。

对比不同挤压辊比压力条件下开路辊磨试验的单位通过量，结果如图3所示。

图3单位通过量与挤压辊比压力的变化关系

由图3可知，随着挤压辊比压力的增大，试验单位通过量降低。单位通过量由213t·s/(h·m3)降低至186t·s/(h·m3)。

对比样品不同挤压辊比压力条件下开路辊磨试验的产品粒度，分别考察中心料和边缘料-6mm物料中-0.5mm的含量，结果如图4所示。

图4破碎产品-6mm物料中-0.5mm的含量与挤压辊比压力的变化关系

由图4可知，随着挤压辊比压力的提高，产品中心料-6mm物料中