磨矿介质如何选择？选矿厂降损增效

磨矿工序是选矿厂的高能耗单元，其能耗占全厂工艺能耗比重普遍在 30%~75% 区间，极端工况下占比可升至 85%。相较于能耗管控需求，磨矿产物的解离状态对选矿指标具备决定性作用，直接约束后续选别流程的理论回收率。当目标有用矿物解离不充分时，精矿品位与选矿回收率均会出现明显下降；而磨矿引发的矿石过粉碎问题，会产生大量难回收微细粒矿物，最终导致有价金属流失。

对于嵌布粒度极细的矿石，这两者之间的矛盾尤为尖锐。陕西省丹凤地区花岗伟晶岩型铀矿就是这样一个典型案例——晶质铀矿粒径多在0.03~0.10mm，铀石仅0.010~0.050mm，重选工艺要求磨矿细度达到-0.074mm占70%以上，但铀矿物性脆，细磨中极易过粉碎，一旦进入-0.010mm粒级便难以回收。

核工业北京化工冶金研究院候鲜名团队发表于《有色金属（选矿部分）》的研究，通过对钢锻、圆形钢球、椭圆钢球三种等质量介质的系统对比，揭示了磨矿介质形状对细粒嵌布矿石“选择性解离”的关键影响。椭圆钢球在实现相同磨矿细度时，磨矿时间仅为钢锻的40%；-0.010mm细粒级占比最低（15.13%）；晶质铀矿解离度>90%占比达56.49%；摇床重选铀回收率66.95%、富集比10.23，均为三种介质最优。

这组数据说明了一个容易被忽视的事实：磨矿不仅是“把矿石磨细”，更是“有选择地把有用矿物从脉石中解离出来”。 介质形状直接影响能量传递方式。点接触、线接触还是面接触？这决定了矿物是“沿界面解离”还是“被砸碎”。

1.0 为什么介质形状会影响磨矿选择性？

磨矿介质的形状决定了它与矿石颗粒的接触方式。圆形钢球以“点接触”为主，冲击力集中，容易将矿物颗粒整体击碎，而非沿着矿物与脉石的界面解离；钢锻以“线接触”为主，研磨作用强，但容易过度粉碎；椭圆钢球则介于两者之间，兼具点接触的冲击与线接触的研磨，在实现解离的同时减少过粉碎。

这一原理在多个矿种的研究中得到了验证。对混合型钨矿的研究表明，异形磨矿介质（六棱柱）比钢球和钢锻更具选择性，磨矿产品均匀性最佳、合格粒级含量多、过粉碎程度小。对辉钼矿的研究也证实，六偏磷酸钠等助磨剂可提高-0.074mm粒级含量3.51个百分点。勒洛四面体介质的冲击试验进一步验证了异形介质对料层粒度特性的改善效果。

介质形状对后续浮选行为同样有影响。对锂辉石的研究表明，与球状介质产品相比，棒状介质产品暴露了更多的（110）晶面，表面有更多的Al活性位点，浮选性能更优。这说明介质形状不仅影响粒度分布，还影响矿物表面性质，进而影响药剂吸附和浮选回收。

2.0三种介质的对比试验：数据揭示了什么？

该研究采用单一变量法，钢锻（6mm×7mm）、圆形钢球（7mm）、椭圆钢球（4mm×11mm）三种介质单颗质量相同，在同样磨矿浓度和介质充填率条件下进行试验。

磨矿效率：达到-0.074mm占70%的磨矿细度时，钢球需10min，椭圆钢球需12min，而钢锻需30min。椭圆钢球磨矿效率显著优于钢锻，磨矿时间缩短约60%。

粒度分布：椭圆钢球介质产品中-0.010mm细粒级占比仅15.13%，钢锻为20.04%，圆形钢球高达24.02%。同时，椭圆钢球产品中-0.074+0.030mm中间粒级占比为32.88%，钢锻为27.79%，圆形钢球为22.87%。

解离度：对于晶质铀矿，椭圆钢球磨矿产品中解离度>90%的占比达56.49%，钢锻为57.95%，圆形钢球仅36.81%。重选验证：椭圆钢球磨矿产品铀回收率66.95%、富集比10.23；圆形钢球分别为61.65%、8.43；钢锻为46.60%、9.34。

3.0 椭圆钢球为何能同时实现“高解离”与“低过磨”？

椭圆钢球兼具“线接触”研磨（类似钢锻）与“点接触”破碎（类似钢球）的双重特性。它在冲击时能提供足够的能量使矿物沿界面解离，但又不至于过度粉碎细粒级物料。

这一特性对细粒嵌布矿石尤为重要。晶质铀矿粒径多在0.03~0.10mm，当磨矿细度达到-0.074mm占70%时，大部分目标矿物已充分解离。此时如果继续采用钢球或钢锻，会将已解离的细粒铀矿物进一步粉碎至-0.010mm，造成重选回收困难。椭圆钢球则能在保证解离的前提下，对已解离的细粒级物料起到“保护”作用。

4.0 行业启示：磨矿介质优化是细粒嵌布矿石的“隐形杠杆”

对于嵌布粒度细、易泥化的矿石，磨矿介质形状的优化往往比药剂制度调整更能从根本上解决回收率偏低的问题。其价值在于：在不增加药剂、不改动流程的前提下，仅通过介质形状的优化，即可同时获得更优的粒度分布、更高的解离度和更好的重选指标。

值得注意的是，磨矿介质磨损还会引入铁质污染，进而影响后续浮选行为。研究表明，磨矿中磨损下来的铁粉会氧化消耗矿浆中的氧，同时导致矿浆和矿物表面电位变化，进而影响浮选行为，使浮选时消耗较多的捕收剂。

该研究仍有可深化空间： 一是未开展不同形状介质配比优化试验，混合介质可能进一步改善粒度分布与解离度；二是摇床重选仍存在部分细粒铀矿物损失，可探索离心选矿机与摇床的联合工艺；三是工业规模磨机中介质运动状态与实验室差异较大，椭圆钢球的工业应用效果需进一步验证。

5.0 如何帮选矿厂降损增益？

为了保证磨机磨矿连续的稳定性，选择一种正确且耐用的磨机衬板是理想的选择：我公司（江苏国泰机械制造有限公司）制造的双金属耐磨复合衬板正是适用于选矿磨浮阶段的磨机备件：其由通过砂型立浇浇铸工艺，辅以树脂油、固化剂等特种配合砂充箱，定制1：1完整木制（或金属）模具铸造。我司（江苏国泰机械制造有限公司）独立研发并生产的双金属耐磨复合衬板，其整体硬度达到HRC 58～62，因为双金属耐磨衬板整体硬度高，且冲击韧性更强，不会有合金钢衬板易断等缺点；且双金属衬板在球磨机上应用多为波形衬板，不存在橡胶衬板吸能的缺点，能够最大能量反馈给钢球，达到磨矿效率的稳定提升，提升磨机的台式产能的同时，也能够为选矿厂减少停机和维护成本。在选矿厂磨机的选择上，没有大小的局限性，可以广泛应用于各个类型磨机（格子磨，溢流磨）和大型磨机。尤其是在大型4.8米以上的磨机中，因为拆除和安装衬板是非常费时费力的，且现代社会中，劳工的用工成本也是较大的，所以选择一套耐磨且使用周期长的衬板是非常重要的。江苏国泰机械制造有限公司生产的双金属耐磨复合衬板的使用周期是高锰钢衬板的两倍及其以上，是合金钢衬板的使用周期的1.5倍及其以上，并且在大型磨机应用案例中，已经明显反应出：使用江苏国泰机械制造有限公司生产的双金属耐磨复合衬板，能够明显的比原先使用高锰钢衬板时候更提高磨机下矿量，且降低磨机电流损耗，做到真正的为选矿企业降本增益。