磨礦產(chǎn)品粒度優(yōu)化方法研究進(jìn)展

崔朝澤，王 巖

(黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司)

在選礦廠生產(chǎn)中，磨礦階段的介耗、電耗、襯板損耗等成本很高，因此改善磨礦效果，降低磨礦階段的成本對選礦廠而言意義重大。同時(shí)，隨著低品位礦石的開發(fā)利用，為追求更大的利潤，選礦廠礦石處理量越來越大[1]，因此降低磨礦成本也是各金屬、非金屬選礦廠亟待解決的問題。本文介紹了鋼球配比、磨礦介質(zhì)、添加助磨劑等優(yōu)化磨礦產(chǎn)品粒度的方法，為選礦廠優(yōu)化磨礦作業(yè)、降本增效提供有益借鑒。

1 磨礦產(chǎn)品粒度對礦物分選的影響

磨礦的目的是將礦物中的有用成分剝離成單體狀態(tài)，使其可以達(dá)到后續(xù)選礦作業(yè)所需的粒度，以便有效地進(jìn)行回收。磨礦和選礦之間的關(guān)系密切，磨礦產(chǎn)品粒度分布情況對礦物分選具有直接影響，精礦產(chǎn)品的質(zhì)量很大程度上取決于磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量。若磨礦產(chǎn)品粒度不足，無論采用何種選礦方法，目的礦物都很難得到有效回收；若磨機(jī)磨礦過度，產(chǎn)生大量小于10 μm的次生礦泥，不但會惡化產(chǎn)品指標(biāo)，還將增加浮選藥劑用量，使藥劑在浮選階段失去選擇性，浮選流程受阻，浮選過程難以控制[2]。通過磨礦使礦物達(dá)到浮選所需粒度，產(chǎn)物中合格粒級的產(chǎn)率越高，說明磨礦系統(tǒng)的效率越高。如果分級機(jī)返砂中粗粒級含量過高，說明磨機(jī)對于粗粒級礦物磨礦效果差，導(dǎo)致大量粒級不合格礦物進(jìn)入磨機(jī)再磨，降低了磨機(jī)的磨礦效率；如果分級機(jī)溢流中小于10 μm的細(xì)泥含量高，說明磨礦過程中存在一定程度的過磨；如果分級機(jī)返砂中含有較高比例的合格礦粒，說明分級效率需要進(jìn)一步提高。由此可知，優(yōu)化磨礦產(chǎn)品粒度，對降低成本、穩(wěn)定生產(chǎn)、提高選礦指標(biāo)具有重要意義。

2 鋼球配比優(yōu)化方法

對于在運(yùn)行的選礦廠而言，破碎與磨礦設(shè)備基本都已安裝完畢，僅能致力于減少磨礦系統(tǒng)的整體功耗，減小最終粒度來達(dá)到指標(biāo)要求，如降低磨礦階段負(fù)荷、提高磨礦效率等。將礦石性質(zhì)、磨機(jī)給礦粒度分布、初始充填率、鋼球損耗等參數(shù)作為原始數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式對球磨機(jī)內(nèi)鋼球進(jìn)行不同球徑配比計(jì)算，在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了較為理想的效果。生產(chǎn)中鋼球與礦石的摩擦和碰撞損耗會改變鋼球配比，從而影響磨礦階段和磨礦產(chǎn)品的粒度。因此，為了維持鋼球配比的精度，需要采用補(bǔ)加球的方法進(jìn)行處理。較為理想的磨礦過程是將球磨機(jī)給礦進(jìn)行粒度劃分，不同粒度礦石對應(yīng)不同球徑的鋼球，使鋼球破壞力和礦石粒度合理匹配[3-5]，從而確保礦物受力合理，進(jìn)而減少磨礦能耗。精確磨礦不僅使粉碎過程具有很大的選擇性，而且增加了各粒級礦物的破碎幾率[6-7]。

2.1 實(shí)驗(yàn)室磨礦試驗(yàn)

在實(shí)際充填率、磨機(jī)轉(zhuǎn)速、給礦粒度、磨礦濃度、鋼球直徑等因素固定的情況下，實(shí)驗(yàn)室中直徑較大的球磨機(jī)具有一定模擬現(xiàn)場球磨機(jī)運(yùn)行過程的能力，而磨礦效果可通過實(shí)驗(yàn)室浮選閉路試驗(yàn)中目的產(chǎn)物回收率進(jìn)行評估。楊東[8]通過實(shí)驗(yàn)室測試，判斷7.32 m×10.68 m溢流型球磨機(jī)適宜的最大球直徑為60 mm，推薦的初始球直徑分別為60 mm、50 mm、40 mm、30 mm，質(zhì)量比為30 ∶25 ∶30 ∶15。在實(shí)驗(yàn)室使用球磨機(jī)模擬現(xiàn)場磨礦過程中，發(fā)現(xiàn)磨礦產(chǎn)品-0.074 mm粒級及可浮(-0.20～+0.15 mm)、易浮(-0.15～+0.038 mm)粒級的產(chǎn)率比現(xiàn)場產(chǎn)率高2～5百分點(diǎn)，說明磨礦效果有所提高。柳曉峰等[9]計(jì)算了理論上適合-2 mm入料粒度輝鉬礦礦石對應(yīng)磨礦系統(tǒng)的裝球制度，在精確的裝球制度下測試了鋼球充填率、磨礦濃度、磨礦時(shí)間，并進(jìn)行了精確化裝球方案、偏大方案、偏小方案及單一球徑方案4種不同方案的磨礦試驗(yàn)及閉路浮選試驗(yàn)。結(jié)果表明：精確化裝球方案下易浮、可浮粒級回收率大幅度提高，同時(shí)精礦中硫含量和回收率大幅度降低；尾礦中的硫高達(dá)93.33 %，硫和鉬分離完全，表明精確化裝球方案能使磨礦產(chǎn)品達(dá)到理想的粒級組成，從而提高浮選指標(biāo)。黃胤淇等[10]計(jì)算了江西某銅礦選礦廠φ3.2 m×3.1 m格子型球磨機(jī)鋼球的大小和配比，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室磨礦對比試驗(yàn)，結(jié)果表明，鋼球的最佳直徑和配比為m(φ70) ∶m(φ50) ∶m(φ40) ∶m(φ30)=20 ∶30 ∶20 ∶30，該方案磨礦產(chǎn)品粒度均勻性最好，其中0.038～0.2 mm粒級產(chǎn)率最高，達(dá)到66.78 %。

2.2 礦石力學(xué)性質(zhì)

礦物結(jié)構(gòu)紋理的裂變、沖擊韌性、硬度等物理性質(zhì)決定了礦樣的磨礦效果。區(qū)分規(guī)則礦樣及不規(guī)則礦樣的方法是按標(biāo)準(zhǔn)測定礦物泊松比、彈性模量、抗壓強(qiáng)度的界限，并評價(jià)其抗壓強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性。襯板、礦樣及磨礦介質(zhì)的接觸面積越小，電耗越?。幌喾?，接觸面積越大，礦物損耗和鋼球消耗越大，所以礦物的容重等參數(shù)會影響生產(chǎn)效率。楊森等[11]從礦樣力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，將冬瓜山銅礦一段磨礦鋼球尺寸調(diào)整為m(φ60) ∶m(φ40) ∶m(φ30) ∶m(φ25)=25 ∶40 ∶10 ∶30，磨礦試驗(yàn)結(jié)果表明，現(xiàn)場方案和推薦方案相比，0.01～0.1 mm粒級產(chǎn)率提高了2.27百分點(diǎn)，-0.074 mm粒級產(chǎn)率提高了3.2百分點(diǎn)，說明使用該方法提高中間粒級產(chǎn)率的同時(shí)也一定程度提高了磨礦產(chǎn)品精細(xì)度；在優(yōu)化磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性后，發(fā)現(xiàn)閉路浮選試驗(yàn)?zāi)康漠a(chǎn)物回收率提高了1.34百分點(diǎn)，銅精礦品位提高0.94百分點(diǎn)；根據(jù)尾礦中金屬銅的分布，推薦方案的銅損失率比現(xiàn)場低3.38百分點(diǎn)，說明根據(jù)礦石性質(zhì)改變鋼球配比來優(yōu)化磨礦細(xì)度對于提高冬瓜山銅礦的浮選指標(biāo)是有效的。肖慶飛等[12]基于磨礦的力學(xué)性能和相應(yīng)的參數(shù)，采用球徑半理論公式進(jìn)行了精確計(jì)算，推薦鋼球尺寸為m(φ70) ∶m(φ60) ∶m(φ40) ∶m(φ30)=20 ∶30 ∶20 ∶30，該配球方案對磨礦產(chǎn)品粒級分布具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。在返砂比為300 %條件下，球磨機(jī)排礦中-0.074 mm粒級、可浮粒級(0.01～0.02 mm)和易浮粒級(0.01～0.074 mm)產(chǎn)率分別提高了5.49百分點(diǎn)、1.67百分點(diǎn)和3.51百分點(diǎn)，且磨礦效率提高了3.29百分點(diǎn)；在返砂比為100 %條件下，球磨機(jī)排礦中-0.074 mm粒級、可浮粒級(0.01～0.02 mm)和易浮粒級(0.01～0.074 mm)產(chǎn)率分別提高了4.2百分點(diǎn)、1.85百分點(diǎn)、2.35百分點(diǎn)，磨礦效率提高了2.99百分點(diǎn)。

2.3 根據(jù)現(xiàn)場問題進(jìn)行配球

針對現(xiàn)場磨礦工藝流程出現(xiàn)的問題進(jìn)行鋼球重新配比是磨礦技術(shù)人員常用的手段之一。例如：球磨機(jī)排礦粗粒級產(chǎn)率較高，說明球磨機(jī)對粗粒級的磨礦效率較低，可通過增加大直徑鋼球比例實(shí)現(xiàn)；分級機(jī)溢流細(xì)粒級產(chǎn)率過高，則說明磨礦過程中泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，可通過降低小直徑鋼球比例實(shí)現(xiàn)。沈傳剛等[13]分析了磨礦過程中返砂、排礦、溢流、給礦、旋流器沉砂等產(chǎn)品的粒度組成，得出現(xiàn)場磨礦系統(tǒng)存在不足，采用合理的鋼球充填計(jì)算方法得出介質(zhì)配比m(φ100) ∶m(φ80) ∶m(φ60) ∶m(φ40)=20 ∶30 ∶20 ∶30；在磨礦濃度為65 %左右，使用球磨機(jī)且與現(xiàn)場磨礦條件相同的前提下，相對現(xiàn)場介質(zhì)配比方案，+0.20 mm 粒級產(chǎn)率降低了9.8百分點(diǎn)，-0.074 mm粒級產(chǎn)率增加了10.65百分點(diǎn)，中間粒級0.010～0.20 mm產(chǎn)率增加了9.13百分點(diǎn)，0.019～0.10 mm粒級產(chǎn)率提高了8.32百分點(diǎn)，達(dá)到磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的綜合優(yōu)化效果。汪太平等[14]對于φ5.03 m×8.3 m溢流型球磨機(jī)，根據(jù)球磨機(jī)排礦產(chǎn)物粒度分布確定最佳配比，推薦方案為m(φ60) ∶m(φ40) ∶m(φ30)=30 ∶25 ∶45；將推薦方案與其他方案進(jìn)行比較，表明推薦方案鋼球配比具有更小的過磨現(xiàn)象和更高的磨礦效率，提高了磨礦產(chǎn)品的粒度組成，取得了預(yù)期的效果。劉瑜等[15]在試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，磨礦過程容易產(chǎn)生中間粒級反復(fù)磨礦的現(xiàn)象，經(jīng)過重新配球后，二級溢流產(chǎn)品細(xì)度增加了4.05百分點(diǎn)，中間粒級再磨現(xiàn)象減少，全面提高了磨礦產(chǎn)品質(zhì)量，并且鋼球消耗量降低0.12 kg/t，磨機(jī)能耗降低0.45 kW·h/t，磨機(jī)利用率、一段分級效率都得到了顯著改善，從而起到了節(jié)能效果。

3 磨礦介質(zhì)優(yōu)化方法

3.1 改變磨礦介質(zhì)形狀

國內(nèi)外普遍使用的礦石磨礦方式是機(jī)械式，它借助磨機(jī)的擊打和磨礦摩擦剝離特性，把礦石顆粒粉碎，鋼球是最常見的磨礦介質(zhì)。礦石破碎所需要的能量與鋼球配比是否合理匹配，決定了磨礦效果的好壞[16-17]。但是，鋼球并不適用于所有的磨礦作業(yè)，由于鋼球與礦石的接觸絕大多數(shù)為點(diǎn)接觸，若磨機(jī)中鋼球偏大，則容易發(fā)生沿著其作用力方向的貫穿性破碎，無法實(shí)現(xiàn)選擇性磨礦[18-19]，且使用鋼球強(qiáng)烈擊打會加大礦石的泥化。與此同時(shí)，在一定的磨機(jī)充填率下，大直徑鋼球的破碎幾率相對低，造成磨礦產(chǎn)品的粒度組成均勻性較差，不能達(dá)到選礦粒度要求。若鋼球直徑偏小，攜帶能量相對小，需要經(jīng)過與物料的不斷沖擊產(chǎn)生疲勞破碎，造成磨機(jī)產(chǎn)能偏低[20-21],且小直徑鋼球價(jià)格高、球耗高，導(dǎo)致磨礦成本較高[22]。

目前，金屬礦山通常采用鋼球作為磨礦介質(zhì)。而若干選礦廠磨礦實(shí)踐證明，細(xì)磨階段使用鋼鍛代替鋼球，不僅可以提高磨礦效率，而且可以有效減輕產(chǎn)品過磨[23-24]。王旭東等[25]針對大坪選礦廠細(xì)磨工段產(chǎn)品粒度均勻性較差、磨礦細(xì)度-0.074 mm占比不達(dá)標(biāo)、過磨產(chǎn)物含量高的現(xiàn)象，進(jìn)行了磨礦介質(zhì)系統(tǒng)優(yōu)化。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室磨礦試驗(yàn)，得出使用鋼鍛效果較好，磨礦介質(zhì)配比為m(φ35×40) ∶m(φ30×35) ∶m(φ25×30) ∶m(φ45×50)=20 ∶20 ∶30 ∶30。試驗(yàn)研究表明，粗粒級+0.10 mm產(chǎn)率相對降低，過磨粒級-0.010 mm 產(chǎn)率減少，-0.074 mm粒級產(chǎn)率相對增加，而中間粒級0.10～0.038 mm產(chǎn)率相對提高，證明該方案可以更有效地磨碎粗粒礦物，并減少礦物的過磨，有效解決選礦廠磨礦階段出現(xiàn)過粗和過細(xì)產(chǎn)物含量多、中間產(chǎn)物含量小的問題，提升磨礦產(chǎn)品粒級均勻度。

此外，磨礦系統(tǒng)中，可采用六棱柱、短柱、凹形球面、圓錐體、圓柱體等適合磨礦的介質(zhì)代替鋼球。此類介質(zhì)能全面提高磨礦效率，且具有輕量化、磨礦成本低、過磨產(chǎn)品減少、單體解離度高、粒度均勻性好等特點(diǎn)。在磨礦過程中球面介質(zhì)常見的接觸方式為點(diǎn)接觸，由于點(diǎn)接觸導(dǎo)致磨礦面積小，接觸點(diǎn)易產(chǎn)生高度的應(yīng)力集中，容易發(fā)生過度磨礦現(xiàn)象。在棒磨介質(zhì)的磨機(jī)中，棒與棒之間形成類似“篩”的平行間隙，細(xì)小的礦石顆粒難以破裂，使得磨礦過程也具有選擇性磨礦效果，磨礦產(chǎn)品顆粒尺寸均勻，過磨現(xiàn)象減少。童佳琪等[26]確認(rèn)了磨礦的電能多消耗在磨礦過程中，且礦物比表面積與能耗的關(guān)系成反比，其采用六棱柱作為磨礦介質(zhì)，介質(zhì)與礦石之間的接觸面積成倍增大，尤其對于脆性礦物，六棱柱是較鋼鍛、鋼球更佳的選擇。六棱柱表面接觸形式為面接觸，比鋼鍛直線接觸形式更為有效。何逵[27]通過磨礦試驗(yàn)表明，與鋼球相比，鋼鍛介質(zhì)磨礦產(chǎn)品具有中間粒級產(chǎn)率高、兩端粒級產(chǎn)率低的特點(diǎn)，尤其對于大粒徑礦石的磨礦效率顯著高于鋼球。鋼鍛既有球形的優(yōu)點(diǎn)，又有棒狀介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。在磨礦過程中，其采用線接觸形式，有效防止了過磨現(xiàn)象。石貴明等[28]分別進(jìn)行了鋼鍛、鋼球和混合鋼球磨礦試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在磨礦時(shí)間較長的情況下，鋼鍛的磨礦效果稍好于鋼球，明顯好于混合鋼球。在二段磨礦過程中，采用鋼鍛作為磨礦介質(zhì)，溢流中易浮粒級(0.038～0.074 mm)產(chǎn)率提高8.9百分點(diǎn)，-0.01 mm粒級產(chǎn)率降低5.3百分點(diǎn)，說明采用鋼鍛作為磨礦介質(zhì)可使二段磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量得到優(yōu)化。

3.2 改變磨礦介質(zhì)材料

磨礦介質(zhì)的密度因材料而異，且在磨礦過程中鋼球容易碎裂成塊，將原本球與球之間點(diǎn)對點(diǎn)的沖擊力變?yōu)殇撉虮砻婺Σ亮Γ绊懩サV效果。黃金華等[29]通過優(yōu)化鋼球的化學(xué)成分，使鋼球的沖擊疲勞壽命、芯部硬度和表面硬度分別比優(yōu)化前提升25 %、13.6 %和22.2 %，說明優(yōu)化后的鋼球具有良好的耐沖擊疲勞損傷和耐磨性。優(yōu)化后，2臺半自磨機(jī)的效率分別提升了4.66 t/h和9.25 t/h；單位球耗分別減少0.200 kg/t和0.272 kg/t；單位成本分別減少20.57 %和27.68 %；球磨機(jī)排礦中+0.15 mm粒級分別減少3.27百分點(diǎn)、4.31百分點(diǎn)，-0.074 mm粒級產(chǎn)率分別提高3.25百分點(diǎn)和5.05百分點(diǎn)，磨礦效果得到優(yōu)化。通過比較鋼球和納米陶瓷球，吳志強(qiáng)等[30]發(fā)現(xiàn)其磨礦產(chǎn)品具有相同的粒度分布，這與粒度破碎模型一致。其次，在相同的磨礦條件下，隨著給礦粒度的減小，納米陶瓷球磨機(jī)的生產(chǎn)能力逐漸高于鋼球，其磨礦優(yōu)勢也開始顯現(xiàn)。此外，納米陶瓷球具有較小的密度和較高的能量利用率，可以防止磨礦過程中的過磨現(xiàn)象，尤其是對于細(xì)粒級礦物。

3.3 改善襯板結(jié)構(gòu)

為了避免正在磨礦中的鋼球和礦石造成球磨機(jī)筒壁損傷，通常在筒壁上安裝耐磨性較強(qiáng)的襯板。但是，選礦廠的實(shí)踐表明，襯板的磨損也相當(dāng)嚴(yán)重，增加了磨礦成本。鐵礦石選礦廠球磨機(jī)襯板采用磁性磨砂板，解決了襯板的磨損問題。磁性襯板是一種耐磨、節(jié)能、壽命長的新型襯板。球磨機(jī)內(nèi)的磁系統(tǒng)可以在礦石表面產(chǎn)生強(qiáng)磁場，襯板可以在球磨機(jī)運(yùn)行期間吸附表面的鋼球碎片和磁性礦物顆粒，形成厚度為20～30 mm的保護(hù)層。最初，襯板表面被相對摩擦和電化學(xué)腐蝕破壞，但隨著襯板厚度的減小，由磁性材料產(chǎn)生的磁場增加了保護(hù)層厚度，可有效保護(hù)襯板，提高耐磨性。

張浩[31]發(fā)現(xiàn)襯板在磨礦過程中主要起磨礦和剝離作用，而梯形錳鋼襯板在磨礦過程中可以最大限度地甩開礦料和介質(zhì)進(jìn)行磨礦，因此使用梯形錳鋼襯板能防止襯板材料過度消耗。此外，陶瓷襯磚的耐磨性能是錳鋼的266倍，與高鋁球配套使用，可使磨出的漿料細(xì)膩。

4 添加助磨劑優(yōu)化方法

在磨礦過程中，助磨劑的作用是提高磨礦效率。磨機(jī)中添加少量助磨劑可影響磨礦作業(yè)中礦物的物理和化學(xué)性質(zhì)，提高磨機(jī)的磨礦效率，降低磨礦能耗，從而降低選礦廠總成本。

4.1 添加焦磷酸鈉

采用焦磷酸鈉作為助磨劑，可以降低石英顆粒的硬度和表面張力，改善料漿的流動性。王瑛瑋等[32]采用自行研制的離心式強(qiáng)制循環(huán)破碎機(jī)，將石英與水的質(zhì)量比設(shè)定為3 ∶7，助磨劑焦磷酸鈉用量為0.5 %，磨礦時(shí)間為3 h。在此條件下，得到了粒徑小于60 nm 的納米級超細(xì)石英粉，石英粉的結(jié)晶度顯著降低。盧敏等[33]通過試驗(yàn)表明，焦磷酸鈉對釩尾礦具有良好的磨礦效果，顯著降低了磨機(jī)排礦粒度，優(yōu)化了產(chǎn)品粒度分布。釩尾礦磨礦試驗(yàn)中，在焦磷酸鈉用量為1.8 %，礦物質(zhì)量濃度為1 g/mL，超細(xì)磨礦時(shí)間為30 min條件下，產(chǎn)品中d90=19.78 μm，d50=7.85 μm，相比未添加焦磷酸鈉，磨礦時(shí)間至少減少10 min。它的作用機(jī)理是提高顆粒表面電位，從而增加顆粒表面的斥力，減少細(xì)粒礦物在粗粒礦物表面的吸附，增加礦物的遷移率，最終形成粒度均勻的釩尾礦。

4.2 添加碳酸鈉

磨礦過程中礦物的pH對方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等礦物的浮選及礦物之間的相互作用有很大影響。pH調(diào)整劑Na2CO3具有絮凝和沉淀的作用。李海蘭等[34]優(yōu)化了球磨機(jī)的工藝參數(shù)，并在釩鈦磁鐵礦磨礦過程中添加了Na2CO3，提高了料漿的整體流動性和磨礦效率。當(dāng)Na2CO3用量為800 g/t時(shí)，磨礦產(chǎn)品中0.006～0.038 mm粒級產(chǎn)率可從56 %進(jìn)一步提高到58 %。

5 模型和算法優(yōu)化方法

隨著人工智能技術(shù)、控制理論、云計(jì)算的飛速發(fā)展，控制技術(shù)在磨礦系統(tǒng)中的應(yīng)用前景越來越廣闊。

5.1 動力學(xué)模型分析法

經(jīng)典力學(xué)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)之一是動力學(xué)，它主要研究運(yùn)動的變化及其引起變化的各種因素，即動力學(xué)主要研究力與物體運(yùn)動的相互作用。郭潤楠等[35]采用相對可磨度、磨礦動力學(xué)分析等方法，比較了黃鐵礦和磁黃鐵礦的磨礦機(jī)理，磨礦細(xì)度-0.074 mm分別為4 %、5 %和6 %時(shí)，發(fā)現(xiàn)磁黃鐵礦和黃鐵礦的相對可磨度均大于1，若達(dá)到同樣的磨礦效果，黃鐵礦需要的時(shí)間更少。在2種礦物的磨礦作用下，黃鐵礦在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的磨礦細(xì)度，而磁黃鐵礦由于磨礦時(shí)間延長而產(chǎn)生的磨礦細(xì)度變化更為顯著。因此，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)它們之間的性能差異合理安排磨礦時(shí)間，防止過度磨礦。在研磨作用下，礦石在粒級尺寸上的分布特性與一階線性動力模型吻合良好，可為后續(xù)磨礦分析理論研究提供依據(jù)。

5.2 數(shù)學(xué)分析和理論預(yù)測法

通過建立一個(gè)理論的預(yù)測模型并對系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，可以同時(shí)達(dá)到管理多個(gè)預(yù)測模型數(shù)據(jù)的目的。該預(yù)測方法可以根據(jù)礦物本身的硬度建立磨礦過程中的各種預(yù)測模式，實(shí)現(xiàn)多模式預(yù)測控制。王新昌等[36]根據(jù)半自磨—球磨的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對新技術(shù)方案的應(yīng)用進(jìn)行了理論預(yù)測分析和數(shù)學(xué)分析，研究了設(shè)備結(jié)構(gòu)、礦物特性和其他影響因素及其對磨機(jī)的總體影響，并提出了技術(shù)優(yōu)化措施。

5.3 Matlab編程技術(shù)算法

Matlab是多個(gè)計(jì)算算法的集合，有600多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)用于工程領(lǐng)域，其可以實(shí)現(xiàn)對磨礦系統(tǒng)中各種過程的模擬和各種相應(yīng)功能的計(jì)算。朱朋巖等[37]利用Matlab編程技術(shù)，構(gòu)建了粒子群算法BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磨礦產(chǎn)品粒度分布預(yù)測模型。研究結(jié)果為多金屬錫石硫化礦資源的粒度分布預(yù)測提供了新途徑，為多金屬錫石硫化礦磨礦的智能控制和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

5.4 工藝分析及生產(chǎn)智能操作

陳貴民等[38]通過原礦工藝礦物學(xué)考查、分析和磨礦流程考查，把舊系統(tǒng)歸入新系統(tǒng)的生產(chǎn)流程中，對降低能耗、優(yōu)化工藝等起到了重要作用。此外，將在崗員工進(jìn)行了調(diào)整，加強(qiáng)了工藝流程規(guī)范操作，使得重選回收率提高了13.86百分點(diǎn)，增加了選礦廠整體收益。由于選礦生產(chǎn)是流程型的加工方式，選礦生產(chǎn)管理重點(diǎn)是保證每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)穩(wěn)定及運(yùn)行物料的連續(xù)[39]。流程中設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定是生產(chǎn)的重要條件，設(shè)備智能運(yùn)行系統(tǒng)可最大程度提升設(shè)備健康運(yùn)轉(zhuǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗[40]。

6 結(jié) 論

1)磨礦效率主要表現(xiàn)在磨礦產(chǎn)品的粒度、均勻度和磨機(jī)利用系數(shù)等，且其效率與介質(zhì)的形狀、配比直接相關(guān)，不同的磨礦介質(zhì)會產(chǎn)生不同的力學(xué)行為特征及不同的粒度特性，從而會對磨礦效率有不同的影響。對鋼球、鋼鍛、納米陶瓷球等磨礦介質(zhì)的應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇與磨機(jī)、物料相適應(yīng)的磨礦介質(zhì)，達(dá)到理想的磨礦效果。

2)當(dāng)磨礦介質(zhì)配比與礦物各項(xiàng)特性相匹配時(shí)，磨礦介質(zhì)破碎力與礦石需要的受力大小才會相對匹配，磨機(jī)電能消耗才會較小。磨礦不足會造成目標(biāo)礦物解離度不夠，導(dǎo)致礦物中有用成分損失，而過度磨礦則會造成礦物泥化。生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)礦石性質(zhì)、磨礦產(chǎn)品粒度要求等，確定適宜的磨礦介質(zhì)及合理的配比，充分發(fā)揮磨機(jī)性能，提高磨礦效率。

3)磨礦產(chǎn)品粒度優(yōu)化方法具有各自的優(yōu)勢和適用性，盡可能在不改變選礦廠工藝的狀況下，對磨機(jī)介質(zhì)充填率、補(bǔ)加球制度及磨礦濃度等指標(biāo)進(jìn)行合理調(diào)整，提升有用產(chǎn)品的產(chǎn)率。

4)磨礦作業(yè)成本在選礦廠生產(chǎn)成本中占比很高。通過優(yōu)化磨礦產(chǎn)品粒度，提高磨礦效率，從而可進(jìn)一步提高選礦指標(biāo)，降低生產(chǎn)成本。運(yùn)用動力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型、Matlab算法優(yōu)化磨礦過程，為磨礦的智能控制和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。