矿物加工设备进展概述

1、矿物加工设备进展概述发展方向：大型化、专业化性能提升：自动化、智能化知识运用：多力场、多学科应用推广：多领域、多用途研究设计：新手段、新方法大型化、专业化随着世界经济持续快速发展，对各种有价矿物的需求也在持续增长，随着矿物开采量的不断增加，可开采的有用矿物边际品位逐渐下降，矿物的禀赋越来越差，选矿分离提取难度加大，这就对选矿技术和矿物加工设备提出了更高的要求，近年来，矿物加工设备发展很快，其中一个特点就是大型化，向高效、节能方向发展。大型化旋回破碎机世界大型：德国Krupp公司63114英寸（16002896mm）旋回破碎机，用于印尼Iriana Jaya 的 Grasberg 铜金矿。国际先

2、进：芬兰Metso集团 60-109英寸（1524-2770mm)Superior MK旋回破碎机，采用底部单缸液压调整排料口结构 。目前最大进料尺寸可达1525 mm，最大出料尺寸在175250 mm可调，相应产量可达55358890 t/h(以物料松散密度1. 6t/ m3计)，装机功率达1200kw。旋回破碎机改进完善采用现代优化设计方法，进行个性化设计，追求更合理的结构和更高的强度。采用拱形横梁以加大给料口尺寸。主轴和圆锥整体锻造成一体，避免了作业中动锥松动的问题。主轴上部轴承采用干油润滑，并配有电子可视化控制。内腔动、定锥衬板和筋护板都采用高耐磨材料。壳体为铸钢件，多采用水平箍带或加

3、加强筋设计。主轴下部防尘密封采用压缩空气以提高防尘效果。配备电子监测与控制装置，通过触摸屏即可监测、设定破碎机和相关设备的工作参数。偏心套组件带有可更换的偏心内衬套，用来调节摆程；并采用集成的配重，可将非动平衡降至最小。传动齿轮采用摆线锥齿，运转更平稳可靠；带有齿隙设定装置；全密封的静润滑可保证润滑良好，并配有电子可视化油量控制；同时可随意进行振动控制。主轴下部通过液压油缸支承，可在遇到不可破碎异物时进行过载保护，也可在破碎圆锥下部衬套过度磨损后或其他情况需要时，利用该液压油缸很方便地调节产品粒度。对破碎腔型进行优化设计，衬板形状和安装方式充分考虑了对腔型、产品颗粒形状、过粉碎、装拆甚至换位的

4、影响。旋回破碎机芬兰Metso集团SuperiorMK-旋回破碎机中国中信重工PXZ1500液压旋回破碎机颚式破碎机结构21003000mmSandvik集团 CJ系列颚式破碎机 规格为CJ612高摆频；小传动角；焊接机架；正支撑、正悬挂；深腔，对称布置；有限元设计，减轻质量，节约材料； 啮角减少2%，生产能力提高20%。Nordberg C系列颚式破碎机大规格C150主要特性：高可靠性和耐久性最佳的连续破碎作业性能最优的破碎经济性创新的模块化、无焊接框架结构因而赋予设备最大的抗疲劳性、最佳的可靠性和多种安装方式，得益于精确平衡的整体结构。安装经济、简便。配合使用特殊的优质铸钢组件和耐久的磨损

5、部件，赋予其卓越的适用性、杰出的经济性和较低的吨运行成本。圆锥破碎机目前世界大型的圆锥破碎机有：Metso Minerals公司MP1250圆锥破碎机，安装功率932.5kW；F.L.Smidth Excell公司的Raptor XL1100圆锥破碎机，安装功率895kW，给料粒度620mm，在闭合边排料口为35mm的情况下生产能力可达2000 t/h。Metso Minerals公司Nordberg HP系列圆锥破碎机规格为HP800特点:动锥下部以球面瓦支承偏心套产生旋摆运动缓锥动锥与主轴分离固定主轴高摆频、大偏心距固定锥外周边多缸液压锁紧多种破碎腔形衬板先进的自动控制系统瑞典Sandvi

6、k第三代H型圆锥破碎机规格为H8800磨机近10年发展最快的碎磨工艺是半自磨球磨工艺，已在大型选矿厂广泛采用。自磨机12.2m11m 28MW中信泰富澳大利亚SINO铁矿澳大利亚Cadia选矿厂12.26.7m半自磨机，传动功率20MW大型球磨机湿式：瑞典Sandvik制造，36ft41ft(10.98m12.5m)，30000HP(22MW)美国Fuller公司制造，8.23m13.95m，溢流型球磨机，环形电机驱动，18.6MW中信重工7.9m13.6m、15.6MW，溢流型球磨机干式：德国Krupp公司制造，6.225.5m、11.2MW德兴铜矿大山7.3210.68m球磨机鹿鸣钼矿7.

7、32x11.28m溢流型球磨机乌山二期6.29.5m球磨机中信重工制造的溢流型球磨机7.913.6m搅拌磨机德国NetzschFeinmahltechnik公司 Isa搅拌磨机大型规格10m3、3.0MW 卧式，盘式搅拌器， 圆周速度2023m/s；介质：5mm以下的陶瓷微珠、河砂或被磨矿石；流程：开路，自磨；给料粒度：45m；产品粒度：最细7m 80%。搅拌磨机Metso Minerals公司VertiMill搅拌磨机VTM4500C型，3356 kW又称立式磨机、塔磨机。特点：立式，螺旋型搅拌器；圆周速度3m/s；介质：1230mm的钢球或铸石；流程：闭路；给料粒度：3mm,90%；产品粒

8、度：38m, 90%。第1台功率3356 kW的VTM-4500-C 型Vertical Mill搅拌磨机在哈萨克斯坦某铜矿应用辊磨机主要用于水泥厂粉磨，正在探索在金属矿山应用的可能性磨机规格TRM534153002450磨盘直径 mm磨辊规格 mm电机功率 kW 4000天津水泥工业设计研究院有限公司研制的TRM立式辊磨机大型浮选设备浮选机主要制造厂家:OutotecFLsmidthMetsoBGRIMMOutotec 浮选机TankCell 500m3具有OK、SkimAir andTankCell三种机型RCS浮选机Metso公司充气式机械搅拌浮选机容积200 m3Wemco浮选机自吸气

9、式浮选机 容积300m3FLSmidths SuperCell 600系列 容积600 -650 m3综合了WEMCOSmartCell、Dorr-Oliver、the XCell的特点BGRIMM 680浮选机直径11米，溢流堰高6.8米，底部到横梁高8.36米，总高11.8米浮选柱上世纪末，兴起了浮选柱热，在基础理论、结构形式、发泡方式、自动控制以及应用研究等方面取得了新进展。国际上，以加拿大的CPT公司为代表，在有色金属矿和铁矿选矿方面到了广泛的应用，设备实现了大型化和自动化；在中国，中国矿业大学、长沙有色设计研究院、北京矿冶研究总院都各自研制出不同结构形式的浮选柱。BGRIMM浮选柱大

10、型规格为4.614m北京矿冶研究总院研制出多种结构的浮选柱 ；KYZ型微泡浮选柱主要由柱体、推泡器、给矿器、充气器系统、自动控制和监控系统等组成。气泡喷射器采用耐磨陶瓷喷嘴，产生所需要的微泡，使用寿命长，更换方便。自动控制系统实现液位、充气量、水量的自动控制和视频监视，满足工艺指标要求。已在铜、钼、磷矿、钾盐、铁矿等矿山应用。E型气泡发生器1-卡箍 2-外套 3-混流喷嘴 4-上部管5-单向阀 6-空气接头 7-连接法兰大型搅拌槽8m8m 有效容积380m3矿浆循环量415m3 /minBK系列矿浆搅拌槽BKT系列提升搅拌槽大型磁滚筒15003400mm 、16002700mm处理能力达到：4

11、000 6000t/h，用于铁矿山粗碎后抛尾或从剥离的围岩（废石）中回收磁铁矿。湿式筒式磁选机 最大规格：18005500mm赣州金环立环式高梯度磁选机最大规格SLon 5000电磁感应辊式强磁选机222018161412108602468101214161820轴向 mmJones型平环电磁强磁选机多极头平环电磁强磁选机重介质旋流器澳大利亚Multotec工艺设备公司制造了两台直径达1450mm的大型重介质旋流器，处理能力可达780t/h，用于Newland煤矿。该重介质旋流器内衬为厚25mm的高铝陶瓷预制件，由Multotec耐磨衬公司提供。高效浓密机浓密机最大的直径可到100米以上；深锥

12、膏体浓密机直径大的可到40米,底流浓度可以达到7073%压滤机西班牙康明克斯APN压滤机APNSL40过滤面积231 压滤机 芬兰Larox-PF立式自动压滤机PF180 重160t,高9m,长9m美卓公司VPA高效压滤机VPA1540在云南磷化集团用于精矿的过滤陶瓷圆盘过滤机过滤面积达到120m2具有过滤水分低、电耗低、设备结构简单、操作维修方便等优点，近几年来得到了广泛推广应用。专业化近年来，针对难选、难分等特殊矿物和选别工艺的变化，选矿技术不断发展，矿物加工设备的工艺适应性要求越来越高，向专业化发展也成为一大特点。颚式破碎机外动颚低矮式颚式破碎机规格为12001500mm特点：固定颚置于

13、动颚和偏心轴之间，破碎腔倾斜，降低了设备高度。深腔，破碎比大，生产能力强，衬板寿命长。特别适用于井下破碎，可降低硐室开采高度。辊压机的新结构筒式辊压机(Horomill )主要特点： 料层粉碎； 辊压机的一个辊变形为筒；压力70100MPa法国Fives FCB公司开发立式介质细碎机又称棒式搅拌磨机。立式，棒式搅拌器；圆周速度811m/s；介质：1230mm陶瓷球；规格：装机功率1100kW；流程：闭路；给料粒度：200m90% ；产品粒度：可达2m,90% 。METSO公司SMD-1100应用于南非某铂金矿再磨GJM系列棒式搅拌磨机BGRIMM设计的GJM系列棒式搅拌磨机最大达370kW,容

14、积30m3，处理量700-900t/d。GJM30-370 棒式搅拌磨机已交付莫桑比克某石墨公司使用。OutotecFlash flotation闪速浮选机最大规格SkimAir 1800有效容积120m3闪速浮选技术特点：减少过磨一次获得最终精矿增加磨机处理能力降低精矿脱水成本粗颗粒浮选机有效容积160m3GF贵金属浮选机专门为有效回收金银等贵金属而开发。CGF-40尾矿回收浮选机在德兴铜矿尾矿回收铜连生体试验表明：浮选时间为6.5min时，作业铜回收率累计值为21.08% 、铜富集比累计值为3.07倍 ，浮选时间为8.5min时，作业铜回收率累计值为23.33% 、铜富集比累计值为2.70

15、倍；最终铜精矿品位可达13.67%。预选抛尾专用浮选槽油砂分离浮选机油砂浮选机油砂浮选机520m3油砂专用浮选机可满足年开采100万吨-2500万吨油砂矿MSS1018磁种回收机难处理金精矿生物预氧化反应器自动化、智能化随着矿物加工设备的大型化、专业化，传统的人工手动控制已成为历史，不断发展的自动化控制技术，包括数字化、智能化、集成化的机电一体技术，已成为当今设备发展的主流，离开了自动控制技术，可以说大型设备的研制已成为不可能。自动化破碎机的检测与控制颚式破碎机状态参数实时监测 电流、电压 功率 振动 轴承温度 转速监测作用 安全联锁保护 故障诊断 预防性维修破碎机的检测与控制圆锥破碎机 状态

16、参数实时监测 破碎机电流 润滑油温、油压 润滑泵、液压泵的状态 锁紧压力、释放压力 缓冲料仓料位 液压系统压力 排料口尺寸 监测作用 安全联锁保护 故障诊断 预防性维修 过铁保护恒功率控制：通过控制给矿量实现磨机的检测与控制状态参数实时监测电机功率 电流、定子测温 润滑系统 油量、油压 温度 中空轴瓦压力 齿轮振动 磨矿浓度软测量技术 衬板磨损检测监测的作用 安全联锁保护磨机检测与控制 磨机负荷检测 电耳 循环负荷计算 多参数融合方法 振动负荷检测技术 作用 预测“涨肚”与“空砸” 保持稳定的负荷状态 提高磨矿效率和处理量浮选机的检测与控制 状态参数实时监测 电压、电流 轴温 液位控制 充气量

17、控制 pH检测与控制 电位检测与控制 泡沫图像分析 作用 稳定生产过程 降低工人劳动强度气泡负载率测量 测量气泡的负载率泡沫参数测量 测量不同大小颗粒的可浮性 测量大颗粒在泡沫相的脱落率 在泡沫层不同深度取样 液体体积占比 空气体积占比 固体重量矿浆浓度测量 各深度的粒度分布和品位 测量各深度的矿浆浓度 评估叶轮的搅拌悬浮能力 评估矿浆分层现象气含率测量 测量各深度的矿浆体积和气体体积 根据矿浆体积计算气含率泡沫特性测量 在泡沫层不同深度拍照 泡沫特性：气泡大小，泡沫稳定性等轴功率的测量（通过应变片测量净功率）测量矿浆停留时间分布可测试一个系列，亦可单槽测量荧光剂测量法检测浮选机是否短路，推算

18、槽体有效容积液位控制原理浮选机液位控制液位检测机构液位执行机构浓密机的检测与控制状态参数实时监测耙架扭矩耙架高度泥层质量泥层高度溢流浊度底流浓度智能化基于振动的磨机负荷测量技术浮选机智能控制基于泡沫速度的浮选优化控制浮选泡沫图像分析技术浮选设备智能化发展1、智能控制技术 回收率 精矿品位 能耗 药剂消耗量 智能零件（例如实时显示叶轮磨损程度）2、智能故障检测与预警 物联网3、云端大数据协同控制与服务技术基于云端和移动端的大数据分析专家系统与远程服务浓密机智能化技术沉降状态分析技术浓密机智能化技术浓密机的混合建模浓密机智能化技术浓密机优化控制多力场、多学科选矿设备新进展的另一个特点就是向多力场、

19、多学科交叉发展，设备具有多样性，新的机种、机型层出不穷，如分选、拣选设备，废弃物处理回收设备，资源循环利用设备等。多力场Metso Minerals公司Barmac B系列立式冲击破碎机主要特点： 高强度自破碎； 转子和破碎腔全自衬； 转子线速度81m/s； 两股料流：新给料和循环给料。Xstrata(澳大利亚)致力于低矮型Jamson浮选柱的推广Siemens Metals Technologies致力Hybrid Flot浮选柱的推广融合了矿加气和仅气两种浮选柱优势切向给矿（采用泵送）矿+气在充气器混合容积2-16m3大型磁重分选柱（磁选柱、淘洗机等）直径2400磁选柱处理能力 4060

20、t/台时磁浮选柱在浮选原理的基础上加上磁场作用，提高了磁性矿物的精矿品位和回收率俄罗斯 RIVS浮选设备技术浮选柱6-50m3气升浮选柱的工作原理：微孔充气器，气体从上部给入到底部，微孔充气器安装在底部，便于整体取出检修，尾矿箱位置高，尾矿采用气体输送。重浮逆流倾斜板分选机加压跳汰机PVM1500永磁立环磁选机悬浮式干式磁选机组合式降低尾矿品位提高精矿品位分段分层干式旋转磁场磁选机日本Kanetec公司偏心旋转磁场干选机缓解涡流发热降低卸矿难度外磁内流筒式磁选机提精夹杂新型精选磁选机筒式淘洗磁选机磁精矿向上输送脱离液面后，在滚筒表面受到内置搅动磁场的作用使矿粒产生团聚、分散、团聚的机械运动，并

21、在多级漂洗水的漂洗下，使得精矿中的杂质和贫连生体有效剃除，提高铁精矿品位。提精夹杂新型精选磁选机旋转磁场筒式磁选机XCTB1230型湿式旋转磁场筒式磁选机盘式加压过滤机煤科集团唐山分院研制的TZJ96.3型盘式加压过滤机，过滤机过滤面积96 m2 ，8个滤盘，滤盘直径3m ，采用工作压差远大于真空过滤机的正压过滤，用于细粒精煤的过滤，处理能力是真空过滤机的34倍；山东煤矿莱芜机械厂研制的GPJ型盘式加压过滤机，滤盘直径为3m，过滤面积为96 m2 。加压过滤机（国产和进口）已经用于有色金属矿脱水过滤，过滤效率较高。多学科拣选设备拣选设备是借助各种探测仪器来分辨矿石与废石特性，使用电磁铁或高压气

22、体将其分离， 有X射线拣选机、光电拣选机、激光拣选机、彩色线扫描拣选机等，适用范围较广，分选对象包括石灰石、云母、方解石、石英、长石、硅石等非金属；铜、镍、铅、锌、钨等有色金属；还包括金刚石、金矿等贵重金属；食品、垃圾分选等，近几年发展较快。拣选机在低品位有色金属矿石预选方面前景较好。拣选设备彩色线扫描拣选机X射线拣选机拣选设备电磁拣选机放射性拣选机拣选设备德国汉堡CommodasUltrasort公司俄罗斯研制的X射线辐射分选机奥地利光电拣选机澳大利亚激光煤拣选机摩擦静电皮带分选机适用于多种矿物已在世界各矿山得到应用隆基LPPC分选机涡流分选机利于磁场交变磁场在有色金属内部产生感应电流和反向

23、磁场原理，能够使有色金属（如铜、铝等）和其它非金属分离（塑料、玻璃、橡胶、木材、沙石等），主要用于：如汽车破碎车间、电子废弃物处理车间、废塑料再利用车间、冶金渣处理车间、分选废物再利用车间、废玻璃处理车间。超导除铁器中国煤炭进出口集团使用Eriez悬挂式超导除铁器中科院高能所和山东华特生产的悬挂式超导除铁器超导磁选机超导磁选机的应用兖矿高岭土公司5T/500超导磁选机工业级超导磁选机分选直径600 mm多领域、多用途矿物加工设备向专业化发展是一个特点，反过来，向多领域、多用途发展是另一个特点。许多设备具有多用途，适应面越来越宽，应用领域越来越广。规格为4401200mm、600800mm振动破

24、碎机主要特点： 单腔，双动颚，高频振动；完全摆脱传统四连杆机构；两动颚上安装的偏心激振器高速旋转产生惯性破碎力，可破碎非常坚硬的脆性物料； 非强制性破碎，过铁自保护； 改变偏心力矩或转速可以调整破碎力； 调整振幅从而控制产品粒度； 系统动力学自平衡，不需庞大牢固的基础。惯性圆锥破碎机目前最大规格为动锥直径2200mm结构和性能特点： 偏心激振器旋转产生破碎力； 动锥与主轴为一体，动锥体支撑在球面瓦上；特殊轴承套副支撑结构；高摆频，强化破碎过程；选择性破碎，过铁自保护；通过调整偏心力矩和转速，可以方便地调整破碎力的大小；破碎比大，开路破碎即可达到粒度要求； 产品粒度取决于破碎力，与排矿口大小无关

25、；系统动力学自平衡，无需地脚螺栓。英国MMD公司齿辊破碎机主要特点：双齿辊，大齿形；具有预筛分和选择性破碎作用；湿、黏物料通过无影响。遇不可破碎物反转即可排除；高度低。在废弃物回收破碎如橡胶、轮胎、塑料、木材等方面应用较广。高压辊磨机大型规格：2.41.6m ，5000 kW，德国 Krupp公司制造设备改进： 大规格球面滚子轴承或四列滚柱轴承，稀油润滑； 减速机悬挂的传动系统配置方式； 快速换辊装置。应用发展：从水泥扩展到金属矿石粉碎领域。镶嵌硬质合金柱钉辊面新手段、新方法随着矿物加工设备的发展，传统的研究设计方法周期长、效率低、质量差、成本高、成功率低，已不能适应现代高速发展的要求。现代研

26、究设计方法，借助计算机技术，实现计算机辅助设计，有限元计算，强度、刚度校核，结构优化，运动学、动力学分析，动态仿真研究，三维动画演示等已成为当今矿物加工设备研制的主要手段。计算机辅助研究设计隔膜泵先进设计软件自上而下设计方法网络协同设计仿真运动干涉检查平衡检查计算机辅助研究设计隔膜泵先进设计软件自上而下设计方法网络协同设计仿真运动干涉检查平衡检查曲轴的结构、强度、安全性综合分析研究三拐四支撑间隙对曲轴的影响分析曲轴结构尺寸关系及优化新型结构的系列化曲轴最大应力605040302010000.050.10.150.20.25间隙(mm)外动颚颚式破碎机强度分析计算动颚部应力分析动颚有限元计算惯性

27、圆锥破碎机激振器分析筛分机有限元分析磨矿设备的仿真研究DEM：颗粒离散单元法，用于模拟磨机内部介质运动。CFD+DEM：流体力学联合离散单元法，用于模拟磨机内部介质和矿浆运动及其相互作用；难度较大，部分设备有应用。PEPT：正电子粒子追踪，以图像拍照形式记录磨机内部的整体运动状态；设备整体昂贵，极少实验室能配备。DEM离散单元法，提出时间较早，近些年逐步应用于磨机仿真过程，主要用于模拟仿真磨机内部钢球运动，研究钢球的运动轨迹和研磨作用，取得一定的进展。球磨机钢球运动轨迹模拟Isa Mill中 陶瓷球运动模拟CFD+DEM-联合仿真将流体力学仿真与颗粒运动仿真相结合，用于模拟磨机内部介质与矿浆颗

28、粒的相互作用状态和效果，在卧式搅拌磨机中取得一定研究进展。CFD+DEM在Isa Mill中模拟陶瓷球与矿浆颗粒间作用效果PEPT-正电子粒子跟踪PEPT是利用正电子粒子跟踪的方式，通过图像来反映设备内部的运动状态，已在国外某大型实验室取得应用。PEPT在立式搅拌磨机介质与矿浆作用效果研究中的应用典型模拟磁场分布图边界：磁位能 A 流线：磁通密度最大值1.35e4最小值 -1.381e4图3-4 磁系磁场模拟结果CFD和PIV技术的应用搅拌槽CFD计算的搅拌槽内速度分布云图CFD计算的搅拌槽内速度矢量图CFD技术的应用搅拌槽搅拌槽内叶轮平面周向速度矢量图非叶轮平面周向速度矢量图基于CFD的浮选设备仿真基于CFD的流场模拟仿真无曳力模型GRACE曳力模型6050403020100液相模拟流速液相流速123456789 10 11 12CFD预测结果传统测试数据与CFD预测结果的对比水力旋流器CDF技术研究水力旋流器模拟分析水力旋流器流场分析PIV粒子成像测速技术（Particle Imag