立磨机与球磨机对钾石盐矿的磨矿性能
浮选工艺是钾石盐与其他石盐分离的主要方法，与其他类型矿石一样，在采用浮选法之前，首先要利用磨矿设备对钾石盐过饱和溶液中的颗粒进行粉磨，确保钾石盐颗粒与无用矿物颗粒充分解离。钾石盐溶液中矿物颗粒粒级分布不均，且溶液黏度很大，时常导致设备处理量低下，设备运行效率达不到生产要求，也会给后续选别指标带来不利影响。不同类型的磨矿设备对矿物种类和给矿粒度具有不同的适应性。在实际生产中，应将设备的磨矿性能与矿石性质紧密结合，从而做出客观正确的设备选型。这里以青海某矿钾石盐为试验矿样，分别利用立磨机磨矿系统和球磨机磨矿系统对矿样进行磨矿试验，对比二者的技术性能，为钾石盐类矿物磨矿设备种类的选择提供技术支持。
1、立磨机与球磨机工作原理
1.1、立磨机工作原理
立磨机螺旋轴低速旋转时，离心力、重力、摩擦力的共同作用使磨人矿介质与物料间产生有序的运动循环和宏观上的受力基本平衡。在螺旋叶片表面，磨矿介质螺旋式上升。在筒体内衬与螺旋叶片外缘间，磨矿介质螺旋式下降。在微观上，矿粒和磨矿介质受力的不均匀性形态的运动速差和受力变化，造成物料被强力挤压、研磨以及物料之间的受力折断、微剪切、劈碎等综合作用，从而实现矿物颗粒的高效粉磨，参见图1。
1.2、球磨机工作原理
球磨机旋转时，磨矿介质在惯性离心力的作用下贴附在球磨机内壁的衬板上与磨机一起回转并带到一定高度，由于自身的重力作用，磨矿介质下落，将筒体内的物料击碎；此外，磨矿介质之间还存在滚动和滑动的现象，主要对物料起研磨作用，物料由进料端缓慢向出料端移动，完成粉磨作用。一般情况下，球磨机内钢球运动形式可分为三种状态，周转状态、泻落状态、抛落状态。转速适中时，磨矿介质被提升至一定高度后以近抛物线轨迹抛落下来。此时磨矿介质对物料有较大的冲击作用，粉碎效果较好。
2、磨矿试验
2.1、试验原料
本试验以青海某钾盐矿含10%MgCl2的钾石盐样品为原料，矿石比重1.99，硬度1.5~2。试验前首先要制备饱和的溶液10~15L，浓度ρ=1.2g/ml，用于磨矿产品粒级筛析过程。取一桶清水，向其内加入钾石盐，边加边搅拌，直至桶底出现不溶物，说明此时桶内溶液已饱和。需要说明的是，利用钾石盐饱和溶液也可以避免磨矿过程中的矿石溶解，但不是试验的目的。本试验工艺条件是依据实际生产状况设定的，即钾石盐矿浆配比关系为4t干矿对1t清水，磨矿粒级产率计算不再考虑溶解部分。
2.2、试验方法
立磨机与球磨机属于不同类型的磨矿设备，具有不同的工作原理。同时，因二者规格不相同，矿石处理量也不相同。为使磨矿试验结果具有可比性，分别对立磨机和球磨机开展磨矿试验，立磨机处理量4千克/批次，球磨机处理量1千克/批次，磨矿试验均在两种设备最适宜的处理量条件下进行。以相同磨矿时间为比较标准，即立磨机与球磨机均对所处理的矿样粉磨1min，而后对产品粒级分布进行考察，对比两种设备对钾石盐矿物的磨矿性能。
2.2.1、立磨机试验
立磨机规格为φ280×800mm，安装功率3kW，系统由转速检测装置、自动控制装置及立磨机主体设备组成。可通过转速测定及转速计算，任意设定立磨机叶轮转速和磨矿时间。
取4kg钾石盐与1kg清水搅拌分解20min，将此过饱和溶液作为原矿加入立磨机，粉磨1min后，将所有物料取出，进行筛析。
2.2.2、球磨机试验
球磨机规格为φ305×305mm，安装功率0.75kW，系统由转数计算器和球磨机主体设备组成，可依据球磨机筒体转速任意设定磨矿时间，自动控制球磨机启停。
取1kg钾石盐与250kg清水搅拌分解20min，将此过饱和溶液作为原矿加入球磨机，粉磨1min后，将所有物料取出，进行筛析。
2.2.3、粒度筛析
依据矿石解离特性，青海某钾盐矿在实际生产中重点考察0.18mm以下粒级矿物颗粒在磨矿产品中的比例。考虑到钾石盐矿物溶液黏度较大，会给后续筛析过程带来难度，为减轻工作强度，本试验仅对3个粒级矿物颗粒进行考察。需要2个套筛，分别采用2.00mm和0.18mm筛网。通过比较0.18mm以上粒级矿物颗粒在磨矿产品中的减少的程度来判断磨矿效果。
3、试验结果与分析
3.1、磨矿效果对比
对试验原矿与磨矿产品进行粒度分析，结果见表1。
对比表1中数据可知：
+2.00mm粒级矿物颗粒在原矿中占11%，经立磨机磨矿后，该粒级在磨矿产品中减少了9.18%；经球磨机磨矿后，+2.00mm粒级矿物颗粒在磨矿产品中减少了9.32%，即立磨机磨矿时+2.00mm粒级矿物减少的程度比球磨机磨矿低0.14%。
-2.00+0.18mm粒级矿物颗粒在原矿中占35%，经立磨机磨矿后，该粒级在磨矿产品中减少了9.86%；经球磨机磨矿后，-2.00+0.18mm粒级矿物颗粒在磨矿产品中减少了5.93%，即立磨机磨矿时-2.00+0.18mm粒级矿物减少的程度比球磨机磨矿高3.93%。
综上，对于较粗的矿物颗粒，立磨机与球磨机的磨矿效果差别不大；对于较细的矿物颗粒，立磨机磨矿则具有明显技术优势。
3.2、能耗对比
立磨机安装功率3kW，矿石处理量4kg；球磨机安装功率0.75kW，矿石处理量1kg。试验期间，通过读取安装在设备上的功率表数据可知，立磨机实耗功率为1.88kW，球磨机实耗功率为0.59kW，两种类型磨矿设备处理单位矿石的能耗分别为0.47kw.h/kg和0.59kw.h，对于该试验中的钾石盐矿物，采用立磨机磨矿可比球磨机节能（0.59-0.47）/0.59=20.34%，试验数据见表2。
4、结论
通过采用立磨机和球磨机分别对钾石盐矿物开展磨矿试验，可得出如下三个结论：
（1）立磨机和球磨机均可将原矿中+2.00mm粒级钾石盐颗粒含量由11%降至2%以下，两种设备对钾石盐均具有明显的磨矿效果；
（2）在相同给矿粒度条件下，-2.00+0.18mm粒级矿物减少的程度明显高于球磨机，显示了立磨机在细粒级矿物磨矿过程中所具有的优势；
（3）立磨机与球磨机对钾石盐矿物磨矿过程的能量消耗计算表明，前者比后者节能20.34%，证实了立磨机对钾石盐矿物磨矿的高效性；
综上所述：立磨机比球磨机更适合于处理细粒级矿物颗粒，且节能效果明显，青海某钾石盐矿磨矿过程采用立磨机更为合理。
