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 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)整理了礦石預處理、破碎及磨礦環(huán)節(jié)的新型碎磨技術(shù)與設備的研究進展及其工業(yè)化前景。預處理領域中,超臨界CO粉碎技術(shù)通過相變能量釋放促進礦物解離,高壓漿料沖蝕粉碎技術(shù)利用高壓漿料射流使顆粒對撞實現(xiàn)選擇性粉碎,微波輔助粉碎基于介電差異誘導微裂紋,高壓電脈沖粉碎則通過礦石電性差異實現(xiàn)粗粒級高效解離。高效破碎設備方面,VeRo Liberator通過高速沖擊實現(xiàn)礦石選擇性破碎,共軛砧錘式破碎機結(jié)合沖擊與層壓粉碎優(yōu)勢實現(xiàn)節(jié)能降耗,高壓輥磨機利用層壓粉碎工藝顯著提升破碎效率,且高壓輥磨機與塔磨機直連配置的工業(yè)化應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)動輥與對置回轉(zhuǎn)輥的嚙合運動,以脈沖力與剪切力協(xié)同作用實現(xiàn)高效破碎,EDS多軸破碎設備則利用高頻碰撞能量傳遞提升碎磨效果。磨礦設備方面,立式輥磨機通過磨輥-磨盤擠壓粉磨和氣流分級實現(xiàn)能效優(yōu)化,立式攪拌磨機(VPMTM/ HIG mill)通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新拓展應用邊界,既能承擔超細磨作業(yè),又可處理-6 mm粗粒級給料,為粗磨與高效破碎設備的組合應用提供技術(shù)支撐。 這些創(chuàng)新技術(shù)與設備不僅實現(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。雖然部分設備仍處于概念或試驗階段,但已展現(xiàn)出良好的能效優(yōu)勢與應用潛力。

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題目：礦用攪拌磨機的研究創(chuàng)新及發(fā)展展望

作者：張國旺 龍淵 石立 劉瑜 趙湘

摘要

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

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題目：瓷球磨礦在金屬礦山的應用研究

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)能降耗機制及其工業(yè)應用潛力。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度較傳統(tǒng)鋼球降低40%以上;在磨礦動力學層面,其運動軌跡范圍擴大使動能轉(zhuǎn)化效率顯著提升150%,同時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用中,綜合能耗與介質(zhì)成本降幅均超過50%。然而,當前瓷球磨礦技術(shù)仍面臨密度不足、與磨機結(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、設計新一代輕量化節(jié)能磨礦機、構(gòu)建新一代低碳粉碎工藝,有望推動瓷球磨礦成為新一代低碳粉碎工藝核心,實現(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)能碎磨設備在金屬礦加工中的應用與發(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)資源利用率與實現(xiàn)綠色礦山建設的關(guān)鍵。系統(tǒng)綜述了高壓輥磨機、塔磨機與艾砂磨機等典型高效碎磨設備的結(jié)構(gòu)原理、工作特性與技術(shù)優(yōu)勢,重點探討了其在金屬礦細碎與超細磨工藝中的應用成效。結(jié)果表明,高壓輥磨機通過層壓粉碎有效減小入磨粒度;塔磨機憑借攪拌研磨與內(nèi)部分級機制顯著提升磨礦效率并降低過磨;艾砂磨機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,新型設備可顯著降低單位能耗與鋼耗,并優(yōu)化后續(xù)分選指標。未來研究應聚焦于大型化、耐磨材料、多設備協(xié)同及智能化控制等關(guān)鍵技術(shù),以推動碎磨技術(shù)向高效、低碳方向演進。

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題目：針對紅土鎳礦的雙齒輥破碎機破碎過程仿真分析

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致其破碎效率不高,為了提高雙齒輥破碎機對其的破碎效率,通過仿真分析研究了紅土鎳礦物料在雙齒輥破碎機中的破碎過程。首先通過單軸壓縮試驗對紅土鎳礦物料中的礦石進行離散元參數(shù)標定,接著結(jié)合離散元方法(DEM)與Tavares破碎模型分析了破碎機齒牙數(shù)量、輥齒齒高、齒輥轉(zhuǎn)速等對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,物料黏附情況越嚴重;齒牙數(shù)量為3、輥齒齒高為40 mm、破碎機轉(zhuǎn)速為70 r/min時,紅土鎳礦物料的破碎處理量與粒度控制達到最佳平衡,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,輥齒形狀對處理量提升作用有限。研究結(jié)果可為針對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：高壓輥磨機動輥偏斜的DEM-MBD仿真研究

作者：任云鵬 樊晨賀 楊強輝 呂夢飛 張躍

摘要

為研究動輥偏斜對高壓輥磨機輥面受力分布與運行穩(wěn)定性的影響,基于離散元法(DEM)與多體動力學(MBD)耦合仿真技術(shù),構(gòu)建了高壓輥磨機輥偏斜及支撐結(jié)構(gòu)分析模型,以河北承德釩鈦磁鐵礦石為對象開展Tavares破碎模型參數(shù)標定試驗,通過單軸壓縮及碰撞實驗測定顆粒物理及接觸參數(shù),建立了斷裂能量對數(shù)正態(tài)分布模型。結(jié)合典型非均勻入料條件,分別對動輥允許偏斜與禁止偏斜狀態(tài)下的輥隙動態(tài)變化、軸向壓力分布及軸承載荷進行仿真分析。結(jié)果表明,相較于禁止偏斜的條件下,動輥偏斜具備良好的自適應調(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,軸承載荷波動幅度顯著減小,有助于降低支撐結(jié)構(gòu)的疲勞風險,提升了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性,為復雜破碎裝備的動態(tài)仿真與工程應用提供了理論依據(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)物粒級與解離程度的內(nèi)在關(guān)聯(lián),構(gòu)建契合其破碎機制的解離模型。以紫金山銅礦石為研究對象,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。運用礦物解離分析儀(MLA)對破碎產(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行測試分析。借助Gaudin擴展模型,對兩種破碎方式下的解離分布進行擬合,并通過晶界斷裂因子P值量化比較二者對黃鐵礦的選擇性解離能力。MLA測試顯示,對于1.7~0.075 mm粒級,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擴展模型對兩種破碎產(chǎn)品中完全解離黃鐵礦的粒級分布擬合效果良好,決定系數(shù)(R)為0.95~0.99。進一步分析擬合所得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擴展模型能夠較好地擬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：球磨機操作參數(shù)對破碎速率的影響及神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型

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運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,對某鎢礦石的球磨試驗結(jié)果進行了數(shù)學建模,探究給礦量、入料粒度、介質(zhì)配比、裝球率等因素對破碎速率的影響?；谠囼灁?shù)據(jù),采用神經(jīng)網(wǎng)絡建立破碎速率的非線性預測模型,實現(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。球徑大的鋼球會提高粗粒徑礦石的破碎速率,而球徑小的鋼球則會提高細粒級礦石的破碎速率。制備粗中細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,但隨著磨礦的進行,粗粒級顆粒與標準粒級給礦粒度分布逐漸相同。細顆粒的含量增多會提高粗顆粒礦石的破碎速率。神經(jīng)網(wǎng)絡的預測模型,預測結(jié)果與實際試驗數(shù)據(jù)良好吻合,決定系數(shù)R=0.961,達到了預測效果。

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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

針對鹿鳴鉬業(yè)?7.32 m×11.28 m大型球磨機磨礦產(chǎn)品-0.074 mm與+0.20 mm級別新增效率低、中間可選粒級0.20~0.023 mm、中間易選粒級0.15~0.038 mm含量低的問題,基于礦石力學性質(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,通過實驗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;實驗室小型試驗結(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-0.074 mm粒級、中間可選粒級、中間易選粒級產(chǎn)率均提高;實驗室擴大試驗結(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-0.074 mm產(chǎn)率提高6.92個百分點,中間可選粒級產(chǎn)率、中間易選粒級產(chǎn)率分別增加4.47和5.37個百分點;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個百分點,進一步證實了該方案優(yōu)化效果明顯。

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《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學術(shù)論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學文摘（CA）、美國劍橋科學文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術(shù)振興機構(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、機電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領域具有重大學術(shù)價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項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)學科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學術(shù)期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：余思晨

審核：王小兵

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