1　　概述

　　在大多數(shù)選礦廠中，碎磨流程是投資高、消耗能量大的單元作業(yè)，其設(shè)備投資占選礦廠全部設(shè)備投資的50％以上，能耗則占選礦廠總能耗的60％～70％。國(guó)內(nèi)外對(duì)碎磨流程進(jìn)行了大量的研究，破碎一棒磨一球磨流程、破碎一球磨一球磨流程、破碎一棒磨一礫磨流程、破碎一單段球磨流程、單段自磨流程、自磨一球磨流程、自磨一球磨一破碎流程、自磨一礫磨流程、單段半自磨流程、半自磨一球磨流程、半自磨一球磨破碎流程等都應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

　　20世紀(jì)80年代，隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外新建或改建的選礦廠碎磨流程開(kāi)始考慮半自磨一球磨流程。此后十幾年，半自磨一球磨流程成為應(yīng)用很廣的碎磨流程。目前，世界上已在生產(chǎn)中應(yīng)用的最大半自磨機(jī)規(guī)格為12．2m x6．7lm，安裝功率為20 O00kW，與之配套的二臺(tái)球磨機(jī)規(guī)格為 6．7lmxl1．1m，安裝功率為8 600kW／臺(tái)；正在安裝中的半自磨機(jī)規(guī)格最大為12．2m~7．3lm，安裝功率為21 O00kW，與之配套的二臺(tái)球磨機(jī)規(guī)格為 7．92mxl1．6m，安裝功率為l5 500kW／臺(tái)。

　　2　　工藝特點(diǎn)

　　“自磨”是所磨礦石作為磨礦介質(zhì)在磨礦機(jī)中進(jìn)行研磨，半自磨則是在自磨基礎(chǔ)上，在磨礦機(jī)中添加少量(6％～14％)的鋼球以彌補(bǔ)礦石作為介質(zhì)的不足。礦山開(kāi)采出的礦石經(jīng)過(guò)一段破碎機(jī)破碎到小于250～300mm后，直接給人半自磨機(jī)一球磨機(jī)磨礦回路。因此，當(dāng)?shù)V石對(duì)兩種流程都適應(yīng)時(shí)，和常規(guī)破碎一磨礦流程相比，半自磨工藝具有以下特點(diǎn)。

　　(1)流程簡(jiǎn)單，易于操作。

　　半自磨流程省去了常規(guī)的二、三段破碎及篩分作業(yè)，解決了常規(guī)流程處理濕而粘的礦石易導(dǎo)致流程不暢的難題，省去了破碎產(chǎn)生的粉塵回收及處理，同時(shí)也為整個(gè)流程的控制自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。一個(gè)半自磨一球磨系列的生產(chǎn)能力可達(dá)到50000t／d，而常規(guī)磨礦單系列的生產(chǎn)能力不超過(guò)15000fd。另外，有的現(xiàn)場(chǎng)可不用粗破碎，如菲律賓的Dizon銅礦選礦廠、美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的McDermitt汞礦選礦廠及許多鈾礦山，都將礦山采出的礦石直接給人半自磨機(jī)。

　　(2)投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低。

　　半自磨具有沖擊破碎和研磨兼有的磨礦特點(diǎn)，使其設(shè)備不斷大型化，為大型選礦廠的投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)降低提供了更大的空間。和常規(guī)的碎磨流程相比，在同比價(jià)格下，半自磨流程由于省去了中細(xì)碎廠房、篩分廠房和多條帶式輸送機(jī)及其相應(yīng)的收塵設(shè)備、設(shè)施等，在基建投資、占地面積方面具有優(yōu)越性；在經(jīng)營(yíng)費(fèi)方面，和常規(guī)的碎磨流程相比，半自磨流程的單位能耗高，但其金屬消耗較低。美國(guó)的Pima選礦廠采用常規(guī)碎磨流程和半自磨流程處理同樣的礦石，從1974到1977年進(jìn)行了4年的比較，結(jié)果表明，半自磨流程和常規(guī)流程相比，電力消耗高l5．5％，但襯板消耗低6．7％，球的消耗低l4．5％，平均鋼耗低l3．5％，總的生產(chǎn)費(fèi)用低。

　　(3)改善了礦漿的電化學(xué)性質(zhì)，有利于礦物的選別。

　　與常規(guī)碎磨流程相比，采用礦石自身作為磨礦介質(zhì)，在處理復(fù)雜的硫化礦時(shí)，銅、鎳、鈷、金、鉬、鉛、鋅等礦物的浮選回收率都相應(yīng)的提高，可能是采用鋼球作為介質(zhì)磨礦時(shí)，剝蝕下來(lái)的Fe 易在礦漿中形成Fe(0H)3，F(xiàn)e(OH)3吸附到礦物表面，使礦物表面的電化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化而受到抑制，影響可浮性。而采用半自磨工藝，特別是對(duì)多金屬礦石，可以減少磨礦介質(zhì)給礦物浮選帶來(lái)的不利影響。

　　(4)要求的自動(dòng)控制水平高。

　　由于半自磨機(jī)主要靠礦石自身形成的介質(zhì)進(jìn)行磨礦，回路的磨礦效率受所磨礦石性質(zhì)的影響很大，給人礦石的硬度、粒度、含泥量等的變化，都會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)的處理能力波動(dòng)，因此，要求給礦量和磨礦能力均能進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)礦石性質(zhì)(硬度、粒度)的變化。生產(chǎn)實(shí)踐中為了更好地穩(wěn)定半自磨機(jī)的工作狀態(tài)，除半自磨機(jī)的給礦量可以靈活調(diào)節(jié)外，大多數(shù)的半自磨機(jī)采用了變速驅(qū)動(dòng)裝置，可以根據(jù)給人礦石的硬度和粒度調(diào)節(jié)磨機(jī)轉(zhuǎn)速，保持磨礦產(chǎn)品的性質(zhì)穩(wěn)定。

　　3　　國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近20年來(lái)，隨著制造技術(shù)和控制水平的發(fā)展，在國(guó)外半自磨工藝已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于銅、鉛、鋅、金、鎳、鐵、鉬、鈾、鉑、釩、磷、石灰石、鋁土礦、爐渣等各種礦物的磨礦，已有400多臺(tái)自磨、半自磨機(jī)投人生產(chǎn)運(yùn)行。

　　1998年下半年，當(dāng)時(shí)世界上最大的半自磨機(jī)和球磨機(jī)在澳大利亞的Cadia Hill銅金礦選礦廠投入運(yùn)行，該回路為半自磨一球磨一破碎(SABC)流程，由一臺(tái)l2．2mx6．7lm，裝機(jī)容量20000kW的半自磨機(jī)和2臺(tái)6．71m～11．1m，裝機(jī)容量8 600kW／臺(tái)的球磨機(jī)及2臺(tái)MPIO00破碎機(jī)構(gòu)成，系統(tǒng)處理能力1700t／a。

　　目前世界上正在運(yùn)行的處理不同礦石的選礦廠中，共有裝機(jī)容量15000HP以上的半自磨機(jī)24臺(tái)，全部是l987年以后投產(chǎn)的，磨機(jī)均采用包繞式電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要處理銅、銅金、金、鎳、銅鋅、鋅礦石；其中裝機(jī)容量在20O00HP以上的l0臺(tái)半自磨機(jī)，都是1996年以后投產(chǎn)的。

　　目前世界上最大的半自磨機(jī)規(guī)格為l2．2rex7．3lm，裝機(jī)容量為2l000kW，與之配套的為兩臺(tái)7．92m~II．6m，每臺(tái)裝機(jī)容量為15500kW的球磨機(jī)，安裝于智利的Collahuasi銅礦，系統(tǒng)處理能力可達(dá)60O00tM。

　　4　　國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　國(guó)內(nèi)的自磨機(jī)試驗(yàn)研究始于20世紀(jì)50年代，主要用于鐵礦石。

　　最初是干式自磨機(jī)，60年代初在鞍山燒結(jié)總廠試驗(yàn)成功。

　　60年代中期開(kāi)始研制濕式自磨機(jī)。1969年末， 5．5mx1．65m濕式自磨機(jī)在大冶鐵礦開(kāi)始試驗(yàn)，并取得成功。此后我國(guó)又相繼在首鋼礦山公司、司家營(yíng)鐵礦、西昌410廠、德興銅礦、武鋼礦山公司等建立了多個(gè)半工業(yè)性自磨試驗(yàn)車間。

　　1970年，密云鐵礦建成了我國(guó)第一個(gè)采用干式自磨機(jī)的選礦廠，共采用~b4mx1．4m干式自磨機(jī)2臺(tái)，~b6mx2m干式自磨機(jī)l臺(tái)，年處理能力100萬(wàn)t。

　　1972年，本鋼歪頭山鐵礦建成了我國(guó)第一座采用濕式自磨機(jī)生產(chǎn)的大型選礦廠，整個(gè)選廠采用9臺(tái)5．5mx1．8m濕式自磨機(jī)，年處理能力500萬(wàn)t。

　　到90年代，先后有南京吉山鐵礦、新余良山鐵礦、安徽黃梅山鐵礦、浙江漓渚鐵礦、唐山石人溝鐵礦、南山鐵礦、福建潘洛鐵礦、銅礦峪銅礦、德興銅礦、武山銅礦、岫巖金礦、阿西金礦等礦山選礦廠采用了濕式自磨工藝。

　　1978年，歪頭山選礦廠為了提高磨機(jī)處理能力和磨礦效率，將原來(lái)的一段自磨開(kāi)路流程改為半開(kāi)路流程，并在磨機(jī)中添加容積為3％～5％的 l20～150mm的鋼球，將其改造成了半自磨流程。采用干式自磨流程的密云鐵礦投產(chǎn)后，由于生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)差，粉塵大，環(huán)境污染嚴(yán)重，設(shè)備磨損快，1983年將干式自磨改為濕式自磨，1984年又將流程改為半自磨一球磨流程。

　　良山鐵礦選礦廠也于1982年將自磨流程改為半自磨流程，添加的鋼球量為6％。到20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中采用的最大自磨機(jī)規(guī)格為 7．5m~2．8m，用于德興銅礦泗洲選礦廠，生產(chǎn)流程為ABC流程，日處理礦石5 O00t；最大的半自磨機(jī)為密云鐵礦的d~6mx3m半自磨機(jī)，臺(tái)時(shí)能力為lOOt。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中采用的半自磨機(jī)有以下特點(diǎn)：

　?、僭O(shè)備均是國(guó)內(nèi)制造，基本是原有的自磨機(jī)改用的，鋼球添加量3％～6％。

　?、诓捎枚ㄋ衮?qū)動(dòng)，受礦石性質(zhì)影響大，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

　?、墼O(shè)備規(guī)格小，系統(tǒng)處理能力小，規(guī)模效益上沒(méi)有優(yōu)越性。

　?、芟到y(tǒng)控制水平差，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低，一般為55％～75％。

　　由于受設(shè)備制造能力、自動(dòng)控制水平及電力供應(yīng)等各種綜合因素的影響，在國(guó)外半自磨工藝應(yīng)用發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)在半自磨工藝的應(yīng)用上一直處于低谷狀態(tài)。

　　2000年中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院在銅陵冬瓜山工程中，經(jīng)過(guò)方案比較，第一次在國(guó)內(nèi)礦山工程設(shè)計(jì)中采用了半自磨一球磨工藝。

　　半自磨機(jī)規(guī)格為 8．53m~3．96m，裝機(jī)容量為4 850kW，變速驅(qū)動(dòng)，球磨機(jī)規(guī)格為 5．03m x8．3m，裝機(jī)容量為3 300kW／臺(tái)，系統(tǒng)能力為13 O00t／d，除半自磨機(jī)的電機(jī)及控制部分由外商供給外，半自磨機(jī)機(jī)械部分及球磨機(jī)整套均由國(guó)內(nèi)制造，這也是我國(guó)制造的最大的磨礦設(shè)備。選礦廠將于2004年四季度投入運(yùn)行。目前正在建設(shè)的貴州錦豐金礦和貴溪冶煉廠的爐渣選礦擴(kuò)建工程也采用了半自磨一球磨工藝，錦豐金礦擬采用一臺(tái) 4．8m~7m半自磨機(jī)，一臺(tái)4．8m~7m球磨機(jī)，裝機(jī)容量均為2 300kW／臺(tái)；貴溪冶煉廠的爐渣選礦擴(kuò)建工程則采用了奧托昆普制造的一臺(tái) 5．2m~5．2m半自磨機(jī)和二臺(tái)國(guó)內(nèi)制造的與冬瓜山工程同規(guī)格的 5．03m~8．3m球磨機(jī)。金川選礦廠改擴(kuò)建工程經(jīng)武山銅礦改擴(kuò)建工程擬繼續(xù)采用半自磨一球磨工藝。

　　5　　總結(jié)

　　半自磨工藝的適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，已經(jīng)成為新建或改擴(kuò)建選礦廠時(shí)的重要考慮方案。在國(guó)外，特別是多金屬硫化礦選礦廠，半自磨工藝已經(jīng)成為優(yōu)先選擇方案，且半自磨工藝的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率已與常規(guī)碎磨工藝相當(dāng)，年運(yùn)轉(zhuǎn)率為92％～95％。

　　但在我國(guó)，由于設(shè)備制造能力、自動(dòng)控制水平、電力供應(yīng)等各方面的原因，半自磨工藝的應(yīng)用沒(méi)有得到發(fā)展。大型設(shè)備不能制造，如果引進(jìn)，價(jià)格太高，投資太大，即使引進(jìn)了國(guó)外的設(shè)備，備件均要依賴國(guó)外進(jìn)口，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本也很高。這是半自磨工藝在我國(guó)一直沒(méi)有應(yīng)用的主要原因。

　　隨著我國(guó)對(duì)外開(kāi)放，國(guó)外的技術(shù)和資金進(jìn)入我國(guó)的礦業(yè)領(lǐng)域。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的機(jī)械加工制造能力、儀表及控制系統(tǒng)的研發(fā)制造能力和能源供應(yīng)都有了很大的發(fā)展，各種管理手段也不斷加強(qiáng)，這使選礦廠從設(shè)備到控制系統(tǒng)的整體價(jià)格大大降低，使采用新工藝、新技術(shù)成為可能。因此，隨著我國(guó)已有的半自磨工藝的應(yīng)用，該工藝將越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性。