1 引言
随着新型科技产业地不断发展，新型非金属材料的应用也不断增多，对非金属材料的指标要求也不断提升，如制作的高端油漆更细腻且抗雷达反射，橡胶要更抗老化且寿命要长等。非金属矿作为制作新材料的原始添加剂，在提升材料的的各项性能起着决定性的作用。这就要求非金属矿在作为制作原料之前，其自身品位要更纯、粒度要更细，因此，非金属矿的细磨解离与超细粉碎技术也愈来愈受到关注。
立式搅拌型球磨机是一种高效节能的细磨设备, 由于其结构简单、细磨效率高、产品粒度分布均匀、能沿结晶面解离并极易获得所需产品的细度, 因此, 搅拌型球磨机在非金属矿细磨与超细磨方面的应用也越来越广。
2 湿法超细搅拌磨机的工作原理、结构及型号参数
搅拌型球磨机主要由搅拌器、筒体、传动装置和机架组成见图1。筒体内充满一定的磨矿介质(锆珠、瓷珠或玻璃珠)，搅拌型球磨机工作时, 搅拌器以一定速度运转带动筒体内研磨介质运动, 磨矿介质和物料在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动，物料在磨矿介质重量压力和螺旋回转产生的挤压力下利用摩擦、少量的冲击挤压和剪切被有效地粉磨，成品浆由上部溢出排入贮浆桶或进行后续处理。
长沙矿冶研究院研制的LJM系列大型立式超细搅拌磨矿机主要技术参数见表1所示。
图1 大型超细搅拌磨机结构示意图
1-电机；2-减速机；3-磨机筒体；4-组合式搅拌器；5给料口；6溢流口7-筛网；8-底垫
表1 LJM系列大型超细搅拌磨机主要技术参数
| 型号 |
磨机容积
（L） |
主电机功率
（kW） |
处理能力
（kg/h） |
外形尺寸（长×宽×高）
（mm） |
| LJM-800 |
800 |
75-90 |
400-800 |
1400×1400×5000 |
| LJM-1200 |
1200 |
90-110 |
600-1200 |
1600×1600×5600 |
| LJM-1800 |
1800 |
132-160 |
1000-2000 |
1900×1900×6200 |
| LJM-2200 |
2200 |
160-185 |
1200-2500 |
2000×2000×7000 |
| LJM-2600 |
2600 |
185-220 |
1500-3000 |
2000×2000×7900 |
| LJM-3600 |
3600 |
250-280 |
1900-3900 |
2200×2200×8800 |
| LJM-4800 |
4800 |
315-400 |
2600-5200 |
2400×2400×10500 |
| LJM-5800 |
5800 |
500-600 |
3900-7800 |
2600×2600×12000 |
※ 处理能力以给料为-325目≥97%浆料重钙（固含量70%-75%）磨细为-2μm占60%-90%的产品计。
3 在非金属矿中的研究与应用
随着非金属矿应用领域的不断拓宽，立式搅拌磨机的研究与应用也随之变得越来越广泛，以下介绍近年来的一些研究与应用成果。
3.1 在石墨矿中的研究
石墨是一种很重要的非金属矿物材料，它具有耐高温、热电导性、抗热震及润滑性等优良特性，被广泛应用于冶金、机械、航空航天等工业。对于鳞片石墨来说，鳞片越大、碳含量越高，其相应的价值也就也大。因此，在石墨的磨矿选别过程中，采用立式搅拌磨机进行了大量的保护石墨大鳞片的磨矿研究工作，并取得了良好的研究成果。
通过研究，推导出了表征石墨磨矿好坏的表达公式L，其表征方法采用再磨前与再磨选别后一定级别(+100目)产率的减少与品位提高的比值并与精矿回收率倒数的乘积L表示，此L表示的意义是磨矿破坏系数，其式子如下：
Y前——再磨前一定级别（+100目）产率（%）；Y精——再磨选别后精矿的产率（%）；
Y1——精矿中+100目的产率（%）；α精——再磨选别后精矿的回收率（%）；
β1，β前——再磨前与在磨后精矿中一定级别品位（%）。
破坏系数L越小，表明磨矿对石墨鳞片破坏的少，即磨机对石墨鳞片保护效果就越好。并通过磨矿系数指导石墨的磨矿优化研究，对湖北宜昌的某鳞片石墨矿进行实验，可以获得用最佳的磨矿条件进行了闭路流程实验研究。获得精矿产率为11.86%、品位为94.12%、回收率为94.68%、精矿中+100目百分含量为54.88%的良好指标。比现场流程要少一段磨矿一次选别过程，缩短了选矿工艺流程，且大大提高了石墨大片的产率。其石墨精矿产品的SEM见图1。
图1 石墨精矿的SEM照片3.2 在亚微米重质碳酸钙中的应用
LJM型立式搅拌磨机在碳酸钙领域应用的已非常广泛，3600L-5000L 工业大型超细搅拌磨机已成功应用于山东某化工有限公司（太阳纸业卫星厂），岳阳纸业卫星厂等造纸和纳米重钙厂60多台套。湿法重质碳酸钙生产现场设备布置，见图2。产品细度-2μm 含量大于68%，处理能力4.6t/h（固含量72%，按浆料计）， 能耗小于45kW·h/t。产品细度-2μm 含量大于90%，处理能力2.1t/h（固含量72%，按浆料计）， 能耗80-100 kW·h/t。
图2 立磨机在亚微米重钙生产现场应用（广东连州，湖南岳阳）
图3 重钙立磨产品SEM图3.3 在萤石矿中的应用
我国萤石资源丰富，萤石基础储量2.3亿吨，占全球24%，居世界第三位。湖南柿竹园有大量萤石资源，储量达4590万t，CaF2品位21%左右，由于萤石嵌布粒度细，共生关系复杂，在以往生产中均作为尾矿排放至尾矿库，采用立磨机加浮选柱的选矿工艺，能很好地综合回收利用。
对与萤石粗精再磨，一般要求细度达到-0.038mm占95%，采用常规的磨机一般很难到要求，采用搅拌磨机才能达到要求，为此采用溢流型球磨机与立式螺旋搅拌磨机进行对比试验，其工艺流程图见图4所示。
图4 立磨机加浮选柱的一粗三精闭路流程图
采用溢流型球磨机+水力旋流器分级后，产品细度-0.038mm占81%以上；浮选柱分选试验后，最终精矿CaF2平均含量为93%左右，回收率在43%左右。
而采用搅拌磨+水力旋流器分级后，保证溢流产品细度-0.038mm占95%以上；并对现场矿浆进行一粗三精、粗精再磨的柱式分选后，最终精矿中CaF2平均含量基本都在95.24%，平均回收率为48.44%，立磨机起到了良好的单体解离作用，且磨矿能耗比球磨机节能30%左右。
目前，5000L型立式螺旋搅拌磨机（如图5）应用到黄沙坪萤石矿上，现场萤石矿品位达到93%以上，回收率达到45%的良好指标。
图5 立磨机在萤石选矿现场应用 3.4 在磷矿中的应用
磷矿是一种重要的化工矿物原料。已应用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等工业部门。当用于生产耐火度高、耐冲击性好、耐腐蚀性强、电性能优越，尖端技术材料时，则需要细磨深加工。目前，800L型立式搅拌磨机应用于常州某磷矿化工厂，磨矿细度达到-500目95%以上，处理量为6t/d。其现场应用见图6所示。
图6 立磨机在微米级磷矿粉生产现场3.5 在煤系高岭土中的应用
煤系高岭土经过超细磨、煅烧等工艺处理后，具有许多普通高岭土所不具备的物理化学性质，如晶形好、孔隙率大、容重小、比表面积大、吸油性、遮盖性和耐磨性良好，绝缘性和化学稳定性高等。长沙矿冶研究院研制的3600L 工业大型超细搅拌磨机已成功应用在山西某高岭土有限公司，用于湿法超细作业段，给料-325 目≥97% ，湿磨后-2μm≥90%~95%，处理能1.3~1.5t/h, 固含量42%~46%。为应用于油漆涂料、造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷等领域提供优质的原材料。
3.6 在其他非金属矿中的研究
此外，立式搅拌磨机还在伊利石、氢氧化镁、石英、云母等非金属矿领域做了大量的研究工作。对原料粒度D98≈40μm河北承德某伊利石矿，用立磨机磨矿后产品达到能达到D97=2.5~3μm；对青海格尔木氢氧化镁矿，中位径D50为65μm的原料，用立式搅拌磨机细磨后可获得中位径D50≤2μm的产品。
4 结论与展望
超细搅拌磨机磨机在非金属矿领域应用以来，取得了长足的进步，进一步开发大容量耗能低的超细搅拌磨机将提高产品品质，降低生产成本。随着非金属矿的细磨解离与细磨深加工技术的深入发展要求，立式搅拌磨机在非金属矿领域里必将有更广阔的应用前景。
作者：张国旺 龙渊 黄礼龙 赵湘 肖骁 石立 李文明（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012）
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