題目：新型碎磨技術(shù)與裝備的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

作者：李麗匣 李楠 劉飛飛 王嘉琦 陳家寬 馮泉 張強(qiáng) Bern Klein 王成鐵

摘要

礦物碎磨作為選礦工藝中的關(guān)鍵能耗環(huán)節(jié),其能效優(yōu)化對(duì)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。系統(tǒng)整理了礦石預(yù)處理、破碎及磨礦環(huán)節(jié)的新型碎磨技術(shù)與設(shè)備的研究進(jìn)展及其工業(yè)化前景。預(yù)處理領(lǐng)域中,超臨界CO粉碎技術(shù)通過相變能量釋放促進(jìn)礦物解離,高壓漿料沖蝕粉碎技術(shù)利用高壓漿料射流使顆粒對(duì)撞實(shí)現(xiàn)選擇性粉碎,微波輔助粉碎基于介電差異誘導(dǎo)微裂紋,高壓電脈沖粉碎則通過礦石電性差異實(shí)現(xiàn)粗粒級(jí)高效解離。高效破碎設(shè)備方面,VeRo Liberator通過高速?zèng)_擊實(shí)現(xiàn)礦石選擇性破碎,共軛砧錘式破碎機(jī)結(jié)合沖擊與層壓粉碎優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,高壓輥磨機(jī)利用層壓粉碎工藝顯著提升破碎效率,且高壓輥磨機(jī)與塔磨機(jī)直連配置的工業(yè)化應(yīng)用為物料高效碎磨提供了新的思路,GRolls通過“V”形主旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輥與對(duì)置回轉(zhuǎn)輥的嚙合運(yùn)動(dòng),以脈沖力與剪切力協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)高效破碎,EDS多軸破碎設(shè)備則利用高頻碰撞能量傳遞提升碎磨效果。磨礦設(shè)備方面,立式輥磨機(jī)通過磨輥-磨盤擠壓粉磨和氣流分級(jí)實(shí)現(xiàn)能效優(yōu)化,立式攪拌磨機(jī)(VPMTM/ HIG mill)通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新拓展應(yīng)用邊界,既能承擔(dān)超細(xì)磨作業(yè),又可處理-6 mm粗粒級(jí)給料,為粗磨與高效破碎設(shè)備的組合應(yīng)用提供技術(shù)支撐。 這些創(chuàng)新技術(shù)與設(shè)備不僅實(shí)現(xiàn)了能耗的大幅降低,更通過優(yōu)化礦物解離特性為后續(xù)分選工序創(chuàng)造了理想條件。雖然部分設(shè)備仍處于概念或試驗(yàn)階段,但已展現(xiàn)出良好的能效優(yōu)勢與應(yīng)用潛力。

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題目：礦用攪拌磨機(jī)的研究創(chuàng)新及發(fā)展展望

作者：張國旺 龍淵 石立 劉瑜 趙湘

摘要

攪拌磨機(jī)是一種高效率的超細(xì)粉磨設(shè)備,廣泛應(yīng)用于礦物細(xì)磨或超細(xì)磨領(lǐng)域。介紹了攪拌磨機(jī)設(shè)備研究的創(chuàng)新歷程和應(yīng)用現(xiàn)狀,著重介紹了立式螺旋攪拌磨機(jī)(塔磨機(jī)、立磨機(jī))、臥式攪拌磨機(jī)、立式棒式攪拌磨機(jī)、立式高強(qiáng)度攪拌磨機(jī)、大型雙槽高強(qiáng)度攪拌磨機(jī)和大型超細(xì)攪拌磨機(jī)等礦用攪拌磨機(jī)的特色及在金屬礦山的應(yīng)用情況,并進(jìn)行了綜合評(píng)述和發(fā)展展望。指出礦用攪拌磨機(jī)未來的發(fā)展方向是:設(shè)備大型化與集成化、智能化與綠色低碳化和礦物的精準(zhǔn)解離與礦物的微細(xì)化等。

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題目：瓷球磨礦在金屬礦山的應(yīng)用研究

作者：吳彩斌 方鑫 廖寧寧 袁程方 童佳琪 陳郅隆

摘要

磨礦過程的高能耗問題已成為制約選礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。針對(duì)這一挑戰(zhàn),系統(tǒng)研究了納米陶瓷球作為新型磨礦介質(zhì)的節(jié)能降耗機(jī)制及其工業(yè)應(yīng)用潛力。研究表明:在介質(zhì)生產(chǎn)環(huán)節(jié),納米陶瓷球的全生命周期碳排放強(qiáng)度較傳統(tǒng)鋼球降低40%以上;在磨礦動(dòng)力學(xué)層面,其運(yùn)動(dòng)軌跡范圍擴(kuò)大使動(dòng)能轉(zhuǎn)化效率顯著提升150%,同時(shí)通過高頻低能碰撞模式有效抑制過粉碎現(xiàn)象,使磨礦比能耗降低35%~70%。陶瓷球憑借高硬度、高強(qiáng)度以及低磨耗的優(yōu)異特性,在黑色金屬和有色金屬礦山應(yīng)用中,綜合能耗與介質(zhì)成本降幅均超過50%。然而,當(dāng)前瓷球磨礦技術(shù)仍面臨密度不足、與磨機(jī)結(jié)構(gòu)不匹配及工藝鏈協(xié)同差等瓶頸。通過開發(fā)3.8~5.7 g/cm高密度瓷球、設(shè)計(jì)新一代輕量化節(jié)能磨礦機(jī)、構(gòu)建新一代低碳粉碎工藝,有望推動(dòng)瓷球磨礦成為新一代低碳粉碎工藝核心,實(shí)現(xiàn)節(jié)能效率翻倍,大幅削減粉碎成本。

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題目：典型高效節(jié)能碎磨設(shè)備在金屬礦加工中的應(yīng)用與發(fā)展展望

作者：洪凱 馬智敏 史新章 田佳

摘要

發(fā)展高效節(jié)能碎磨技術(shù)與裝備是提升金屬礦產(chǎn)資源利用率與實(shí)現(xiàn)綠色礦山建設(shè)的關(guān)鍵。系統(tǒng)綜述了高壓輥磨機(jī)、塔磨機(jī)與艾砂磨機(jī)等典型高效碎磨設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、工作特性與技術(shù)優(yōu)勢,重點(diǎn)探討了其在金屬礦細(xì)碎與超細(xì)磨工藝中的應(yīng)用成效。結(jié)果表明,高壓輥磨機(jī)通過層壓粉碎有效減小入磨粒度;塔磨機(jī)憑借攪拌研磨與內(nèi)部分級(jí)機(jī)制顯著提升磨礦效率并降低過磨;艾砂磨機(jī)則以高速剪切和無鐵化研磨保障產(chǎn)品粒度均勻且無金屬污染。相較于傳統(tǒng)碎磨工藝,新型設(shè)備可顯著降低單位能耗與鋼耗,并優(yōu)化后續(xù)分選指標(biāo)。未來研究應(yīng)聚焦于大型化、耐磨材料、多設(shè)備協(xié)同及智能化控制等關(guān)鍵技術(shù),以推動(dòng)碎磨技術(shù)向高效、低碳方向演進(jìn)。

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題目：針對(duì)紅土鎳礦的雙齒輥破碎機(jī)破碎過程仿真分析

作者：黃仲生 陳耀林 袁建明 鄭清松 林希 葉方平 董宇帆

摘要

紅土鎳礦物料粘性大且夾雜大塊礦石的原料特征導(dǎo)致其破碎效率不高,為了提高雙齒輥破碎機(jī)對(duì)其的破碎效率,通過仿真分析研究了紅土鎳礦物料在雙齒輥破碎機(jī)中的破碎過程。首先通過單軸壓縮試驗(yàn)對(duì)紅土鎳礦物料中的礦石進(jìn)行離散元參數(shù)標(biāo)定,接著結(jié)合離散元方法(DEM)與Tavares破碎模型分析了破碎機(jī)齒牙數(shù)量、輥齒齒高、齒輥轉(zhuǎn)速等對(duì)紅土鎳礦物料處理量及產(chǎn)品粒度分布的影響規(guī)律。結(jié)果表明:破碎機(jī)齒牙數(shù)量越多、齒高越高、齒輥轉(zhuǎn)速越低,物料黏附情況越嚴(yán)重;齒牙數(shù)量為3、輥齒齒高為40 mm、破碎機(jī)轉(zhuǎn)速為70 r/min時(shí),紅土鎳礦物料的破碎處理量與粒度控制達(dá)到最佳平衡,出料粒度能夠滿足后續(xù)分選或冶煉的工藝要求;在破碎腔齒輥兩側(cè)加裝梳齒板后,物料處理量提升至91.5 kg,相較于無梳齒板工況增加13%,顯著改善了破碎作業(yè)效果;在高粘性紅土鎳礦物料破碎中,輥齒形狀對(duì)處理量提升作用有限。研究結(jié)果可為針對(duì)粘性物料的破碎工況提供理論和技術(shù)支撐。

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題目：高壓輥磨機(jī)動(dòng)輥偏斜的DEM-MBD仿真研究

作者：任云鵬 樊晨賀 楊強(qiáng)輝 呂夢飛 張躍

摘要

為研究動(dòng)輥偏斜對(duì)高壓輥磨機(jī)輥面受力分布與運(yùn)行穩(wěn)定性的影響,基于離散元法(DEM)與多體動(dòng)力學(xué)(MBD)耦合仿真技術(shù),構(gòu)建了高壓輥磨機(jī)輥偏斜及支撐結(jié)構(gòu)分析模型,以河北承德釩鈦磁鐵礦石為對(duì)象開展Tavares破碎模型參數(shù)標(biāo)定試驗(yàn),通過單軸壓縮及碰撞實(shí)驗(yàn)測定顆粒物理及接觸參數(shù),建立了斷裂能量對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型。結(jié)合典型非均勻入料條件,分別對(duì)動(dòng)輥允許偏斜與禁止偏斜狀態(tài)下的輥隙動(dòng)態(tài)變化、軸向壓力分布及軸承載荷進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明,相較于禁止偏斜的條件下,動(dòng)輥偏斜具備良好的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力,顯著改善了輥面軸向載荷分布的均勻性,緩解了局部峰值壓力與沖擊載荷,軸承載荷波動(dòng)幅度顯著減小,有助于降低支撐結(jié)構(gòu)的疲勞風(fēng)險(xiǎn),提升了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性,為復(fù)雜破碎裝備的動(dòng)態(tài)仿真與工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

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題目：高壓電脈沖破碎對(duì)紫金山銅礦石中黃鐵礦解離特性的研究

作者：李明 黃偉 曾紀(jì)泉 王大騫 左蔚然

摘要

研究旨在揭示高壓電脈沖破碎產(chǎn)物粒級(jí)與解離程度的內(nèi)在關(guān)聯(lián),構(gòu)建契合其破碎機(jī)制的解離模型。以紫金山銅礦石為研究對(duì)象,分別采用高壓電脈沖破碎和離心式?jīng)_擊破碎兩種方法,將礦石破碎至近似粒度分布。運(yùn)用礦物解離分析儀(MLA)對(duì)破碎產(chǎn)品中主要金屬礦物黃鐵礦和主要脈石礦物石英的分布進(jìn)行測試分析。借助Gaudin擴(kuò)展模型,對(duì)兩種破碎方式下的解離分布進(jìn)行擬合,并通過晶界斷裂因子P值量化比較二者對(duì)黃鐵礦的選擇性解離能力。MLA測試顯示,對(duì)于1.7~0.075 mm粒級(jí),高壓電脈沖破碎產(chǎn)品中完全解離黃鐵礦的比例顯著高于離心式?jīng)_擊破碎;而石英在兩種破碎方式下的完全解離比例無明顯差異。Gaudin擴(kuò)展模型對(duì)兩種破碎產(chǎn)品中完全解離黃鐵礦的粒級(jí)分布擬合效果良好,決定系數(shù)(R)為0.95~0.99。進(jìn)一步分析擬合所得P值,高壓電脈沖破碎的P值為0.42,離心式?jīng)_擊破碎的P值為0.24,表明高壓電脈沖破碎選擇性解離優(yōu)勢更為突出。Gaudin擴(kuò)展模型能夠較好地?cái)M合兩種破碎方式下黃鐵礦的解離分布,為研究高壓電脈沖破碎機(jī)制及優(yōu)化礦物加工工藝提供了有效的模型工具。

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題目：球磨機(jī)操作參數(shù)對(duì)破碎速率的影響及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型

作者：宋威威 張勇 張興隆 唐李昊 左蔚然

摘要

總體平衡模型是模擬球磨機(jī)運(yùn)行過程最常用的模型框架,但其破碎速率參數(shù)隨操作條件變化而變化的規(guī)律難以確定?；诳傮w平衡模型的框架,對(duì)某鎢礦石的球磨試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,探究給礦量、入料粒度、介質(zhì)配比、裝球率等因素對(duì)破碎速率的影響。基于試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立破碎速率的非線性預(yù)測模型,實(shí)現(xiàn)破碎速率與操作參數(shù)的映射關(guān)系。結(jié)果表明,礦石的破碎速率隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速率的增大而增大,隨給礦量的減小而增加。球徑大的鋼球會(huì)提高粗粒徑礦石的破碎速率,而球徑小的鋼球則會(huì)提高細(xì)粒級(jí)礦石的破碎速率。制備粗中細(xì)3種粒度分布的待磨樣品,在相同磨礦條件下,不同的給礦粒度分布表現(xiàn)出不同的破碎速率,但隨著磨礦的進(jìn)行,粗粒級(jí)顆粒與標(biāo)準(zhǔn)粒級(jí)給礦粒度分布逐漸相同。細(xì)顆粒的含量增多會(huì)提高粗顆粒礦石的破碎速率。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型,預(yù)測結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)良好吻合,決定系數(shù)R=0.961,達(dá)到了預(yù)測效果。

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題目：鹿鳴鉬業(yè)?7.32 m×11.28 m大型球磨機(jī)磨礦介質(zhì)制度優(yōu)化研究

作者：馮韻 肖慶飛 金賽珍

摘要

針對(duì)鹿鳴鉬業(yè)?7.32 m×11.28 m大型球磨機(jī)磨礦產(chǎn)品-0.074 mm與+0.20 mm級(jí)別新增效率低、中間可選粒級(jí)0.20~0.023 mm、中間易選粒級(jí)0.15~0.038 mm含量低的問題,基于礦石力學(xué)性質(zhì)與入磨粒度組成分布,利用球徑半理論公式獲得最大介質(zhì)尺寸,通過實(shí)驗(yàn)室研究確定最佳介質(zhì)為鋼段,推薦初裝方案為?50 mm×60 mm、?40 mm×50 mm、?30 mm×40 mm、?20 mm×30 mm質(zhì)量比15%∶40%∶30%∶15%的鋼段;實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)結(jié)果表明,與現(xiàn)場方案相比,采用推薦鋼段初裝配比方案時(shí)-0.074 mm粒級(jí)、中間可選粒級(jí)、中間易選粒級(jí)產(chǎn)率均提高;實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果表明,與現(xiàn)場方案相比,采用推薦鋼段初裝配比方案時(shí)-0.074 mm產(chǎn)率提高6.92個(gè)百分點(diǎn),中間可選粒級(jí)產(chǎn)率、中間易選粒級(jí)產(chǎn)率分別增加4.47和5.37個(gè)百分點(diǎn);離散元模擬仿真表明推薦鋼段初裝配比相較于現(xiàn)場初裝配比總能量與有效碰撞能量顯著提升,介質(zhì)-礦石碰撞能量提升了6.22個(gè)百分點(diǎn),進(jìn)一步證實(shí)了該方案優(yōu)化效果明顯。

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《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國百強(qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學(xué)文摘（CA）、美國劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：余思晨

審核：王小兵

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