本发明涉及一种矿石研磨工艺及设备，属于金属及非金属矿及其他高新原材料深加工粉碎及超细粉碎技术领域。
背景技术：
近些年，我国已能生产各种类型的粉碎粗细物料的设备，基本上能满足我国非金属矿实际生产中的需要。随着富矿、易选矿石资源的不断消耗，难选矿石的比重越来越大，国内现有大量金矿、弱磁性铁矿、锰矿、磷矿、铝土矿等因为目的矿物及伴生矿物嵌布粒度太细而无法有效分选，矿产资源的矿物之间微细嵌布特性决定了必须对矿石进行超细磨，使其单体解离，方能实现矿物的有效分选。
在矿石细磨或超细磨作业中，当采用常规磨矿技术(如球磨机)单体解离矿石中的矿物时，磨矿能耗及生产成本是相当高的。即使磨矿细度能够使矿物得到单体解离，但产品过磨现象严重，使得许多有用矿物损失到矿泥中，而且磨矿粉碎能耗较高及生产成本居高不下，如现在的磁性铁矿石弱磁性铁矿石的精选提纯生产成本已经高于市场价格，很多铁矿石精选企业已经亏损停产。
超细磨技术已在化妆品、油墨涂料、精细化工、医药等领域中应用了几十年，超细粉碎和超细分级是物料深加工中的难题，也是粉体技术中的关键。立式搅拌磨因适应大处理量的金属矿石超细磨矿作业要求而得到了广泛应用，立式搅拌磨矿技术的研究与应用为企业和国家带来了显著的经济效益和社会效益，其市场前景广阔，1928年Klein和Szegvari提出搅拌磨概念和完成湿磨粉碎，1948年高速搅拌球磨机问世，1952年日本河端重胜博士发明塔磨机(TowerMill即立式螺旋磨矿机)。第一台在矿物加工应用的立式螺旋磨矿机是由日本Kubota公司制造的，Metso矿物公司于1979年取得该项技术，生产的磨机叫作Vertimill磨机。到20世纪60年代新材料的发展，各种搅拌磨机正式开始出现，如美国Union Process公司、日本细川公司(HOSOKAWA)、德国的耐驰(NETZSCH)公司、德国道莱士(Drais)公司、瑞士AGMW公司制造的WPM型立式湿法连续式搅拌磨和美国美卓(Metso)矿机公司等生产的超细搅拌磨机成套设备，其设备型式有立式、卧式等形式。磨机由垂直筒体、螺旋搅拌叶片、分级设备和驱动装置等部分组成。在造纸、塑料、涂料精细化工、医药、陶瓷、光电业TFT-LCD、喷墨油墨、电子、磁性材料、细胞破碎、氧化物、食品等行业的发展，需要的物料细度极细，例如重钙涂布级要求-2um＞＝90％-95％，d50＜＝0.5-0.7um，而且产量较大，陶瓷级硅酸锆在-1um＞＝90％-95％，d50＜＝0.5-0.7um，。国内80年代末开始，出现了100L、300L和500L大型超细搅拌磨，设备质量也在不断提高，已从油漆、颜料行业的小型砂磨机正向金属矿和有色金属矿应用的大型搅拌磨矿机发展。但是现有立式螺旋磨机搅拌磨机特别是大型立式螺旋磨机和大型超细搅拌磨机仍有很多不足。如Vertimill磨机的基本磨碎作用是由磨剥而不是冲击过程实现的，因此其给料粒度不能太大，一般为小于3mm，该磨机螺旋外缘圆周速度太低为3m/s左右，研磨效率不高，与传统卧式 球磨机相比，节能效果只能提升30％-35％。棒式搅拌磨机以中高速度旋转，转速达550r/min，其棒梢速度为11m/s，研磨效率也不高，节能效果只能提升35％-50％，而且电机功率过大，搅拌轴容易卡死，如果转速提高，按照现有的设备技术条件，和技术工艺则生产效率不能提高、能耗反而增加。
为了满足社会生产发展的需要，面临着节约能源、保护自然环境等资源可持续性发展战略的严峻挑战，需要降低能耗、噪音、污染等因素，大大提高生产效率，降低能耗，保证磨矿产品的品质，要求占地面积小，节能降耗，噪音通常低于85db，为满足工业生产的需要，本发明提供了一种新型研磨工艺及设备进行高效研磨，适合铁矿石、铝矾土矿、铜矿、钛矿、金矿等金属矿的粗细研磨提取，也特别适合建筑陶瓷原材料的粗细研磨。
技术实现要素：
针对现有的磨矿设备和磨矿工艺技术的不足，本发明提供了一种新型研磨工艺，通过设备的研磨区、压强缓冲区、物料粗细分级区进行高效研磨，适合铁矿石、铝矾土矿、铜矿、钛矿、金矿等金属矿的粗细研磨提取，特别适合建筑陶瓷原材料的粗细研磨。现有的立式螺旋磨机磨矿依靠重力进行搓磨，一层一层磨剥而不能冲击破碎，研磨介质或者物料搓磨速度太低，仅为3m/s左右，现有的立式棒式搅拌磨机以中高速度旋转冲击破碎研磨，转速达550r/min，其棒梢速度为11～13m/s，此时轴心已经形成空虚没有研磨介质或者物料进行搓磨冲击破碎有效研磨区域就减少，如果速度再提高轴心就形成的空虚越大，有效研磨区域就越小，不能充分利用能量有效研磨物料，相当一部分能量作用于研磨介质或者物料做剧烈的离心运动，按照现有的设备技术条件，和技术工艺则生产效率不能提高、能耗反而增加。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备其特征是通过本设备的三轴高速搅拌产生的高线速度研磨区、外加研磨压强缓冲区、物料粗细分级区进行高效研磨，设备主要由机体、磨筒、搅拌器、底阀、电机、送料泵和冷却系统组成。本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备其特征是所述的三轴高速搅拌是指磨筒内呈正三角形排布的三个搅拌器组成，研磨时三个搅拌器相同时针方向转动搅拌研磨，单个搅拌器使研磨介质与物料相互以高于10～16m/s的剪切速度运动。因为单个搅拌器使研磨介质与物料相互以高于10～16m/s的剪切速度运动，则三个搅拌器相互交错的区域研磨介质与物料相互以高于20～32m/s的剪切速度运动进行搓磨冲击破碎，则研磨效率大大提高。
本发明的外加研磨压强缓冲区作用是当轴高速搅拌产生高线速度，避免轴心形成空虚，从而避免研磨介质或者物料做剧烈的离心运动，有效保持研磨区域，外加研磨压强缓冲区由研磨介质或者物料组成或研磨介质物料组成，外加研磨压强缓冲区高度是由三个搅拌器转动速度决定。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备中的搅拌器可以是盘式搅拌器，棒式搅拌器，涡轮式搅拌器。棒式搅拌器允许入料的初始粒度较粗优选30毫米以内，盘式搅拌器允许入料的初始粒度中等优选5毫米以内，涡轮式搅拌器初始粒度较细优选1毫米以内。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备中的搅拌器若是盘式搅拌器或者棒式搅拌器则三个搅拌轴上的盘和棒优选相互交错排列。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备中的高效研磨工艺及设备其特例可以是单轴高速搅拌产生的高线速度研磨区、外加研磨压强缓冲区、物料粗细分级区进行高效研磨，是本发明工艺方案的简化版。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备中的溢流收集口是指研磨的物料经过粗细分级区分选流出的区域，可以在本分明设备的上部或者搅拌器轴心的下部。本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备中的下部溢流收集口是指研磨的物料经过搅拌轴上安装的离心器粗细分级分选流出的区域。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备中的搅拌轴上安装的离心器用来粗细物料分级分选用的，特别是高比重的物料如铜合金的研磨分离，铅锌合金的研磨分离的等，离心器分级轮主要是由带有多个螺旋叶片组成，叶片尾部的旋转线速度高于其前侧的叶片部分的旋转线速度，主要包括前法兰盘、后法兰盘、多个叶片组成，叶片与前法兰盘、后法兰盘分别相固定连接，相邻的叶片之间具有进料缝，多个叶片的内侧形成空腔，通过其中一个法兰盘和搅拌轴固定，另一个法兰盘套在出料管上和出料管连接，细粉物料必须经叶片旋转选择而自进料缝进入出料管内进入收集口。
本发明的一种矿物的高效研磨工艺及设备主要由机体架、磨筒、搅拌器、底阀、电机、上部的溢流收集口或者搅拌器底部的分级轮收集口，送料泵或者干料送料装置和冷却系统组成。工作时，筒内装有一定数量的研磨介质陶瓷珠，优选景德镇百特威尔耐磨氧化铝球，浆料物料由送料泵吸料，经研磨筒底部送入研磨筒内，电机通过主轴带动搅拌器高速旋转，其转速可达400～2300r/min。研磨介质、物料经由搅拌器的高速转动，赋予研磨氧化铝球以足够的动能，与被研磨的颗粒发生强烈的冲击、剪切、挤压和摩擦作用，对物料进行粉碎和研磨。经磨碎产生合格粒度的物料，通过筒体上部的物料粗细分级区分离装置与研磨介质分离，从出料口排出。由于采用连续进料-研磨一出料，整个生产过程都是连续进行的。如果干料送料，则通过干料送料装置从三个搅拌轴中间入料。
具体实施方式
例1研磨铁矿石，80目铁矿石浆料入料，250目出料。
一种矿物的高效研磨工艺及设备主要由机体架、直径2米高2.5米磨筒、三个棒式搅拌器、直径580厘放氧化铝球筒底门、90KW搅拌电机三台、送料泵装置和水冷却系统组成，棒式搅拌器棒长度30厘米直径7厘米，一周均匀分布3个，分三层每层间距38厘米，搅拌轴长度3米直径120厘米。工作时，筒内装有2米高的景德镇百特威尔生产耐磨氧化铝球规格3～6毫米，其中上部1米高耐磨氧化铝球外加研磨压强缓冲区，干料送料，通过送料泵装置从磨筒底部入料，电机通过主轴带动搅拌器高速旋转，其转速可达400r/min。研磨介质、物料经由搅拌器的高速转动，赋予研磨氧化铝球以足够的动能，与被研磨的颗粒发生强烈的冲击、剪切、挤压和摩擦作用，对物料进行粉碎和研磨。经磨碎产生合格粒度的物料，通过筒 体上部的物料粗细分级区分离装置与研磨介质分离，从出料口排出，研磨料水比工艺按现有技术执行。由于采用连续进料-研磨一出料，整个生产过程都是连续进行的。云南西双版纳一矿区生产每小时约300T铁矿石干料，不同地区铁矿石解理不同则每小时产量也有差异。
例2研磨建筑陶瓷原材料长石粉，2～3目长石干料入料，250目出料。
一种矿物的高效研磨工艺及设备主要由机体架、直径2米高2.5米磨筒并贴有景德镇百特威尔生产的耐磨氧化铝衬件、三个棒式搅拌器、直径280厘米放氧化铝球底阀、90KW搅拌电机三台、干料送料装置及水和加研磨助剂系统、水冷却系统组成，棒式搅拌器棒长度30厘米直径7厘米，一周均匀分布3个，分三层每层间距38厘米，搅拌轴长度3米直径120厘米，搅拌棒及搅拌轴均有耐磨氧化铝衬。工作时，筒内装有2米高的景德镇百特威尔生产耐磨氧化铝球规格5～6毫米，其中上部1米高耐磨氧化铝球外加研磨压强缓冲区，通过干料送料装置从三个搅拌轴中间入料，电机通过主轴带动搅拌器高速旋转，其转速可达500r/min。研磨介质、物料经由搅拌器的高速转动，赋予研磨氧化铝球以足够的动能，与被研磨的颗粒发生强烈的冲击、剪切、挤压和摩擦作用，对物料进行粉碎和研磨。经磨碎产生合格粒度的物料，通过筒体上部的物料粗细分级区分离装置与研磨介质分离，从出料口排出，研磨料水比工艺按现有技术执行。由于采用连续进料-研磨一出料，整个生产过程都是连续进行的。生产每小时约155T长石粉干料。
例3研磨铜合金粉，80目铜合金粉干料入料，250目出料。
一种矿物的高效研磨工艺及设备主要由机体架、直径2米高2.5米磨筒并贴有景德镇百特威尔生产的耐磨氧化铝衬件、三个棒式搅拌器、三个安装在棒式搅拌器底部的3个分级轮，分级轮法兰内孔120厘米，其一与底端轴固定，另一端套在直径80厘米出料管上和出料管连接，直径280厘米放氧化铝球底阀、90KW搅拌电机三台、干料送料装置及水和加研磨助剂系统、水冷却系统组成，棒式搅拌器棒长度30厘米直径7厘米，一周均匀分布3个，分三层每层间距38厘米，搅拌轴长度3米直径120厘米，搅拌棒及搅拌轴均有耐磨氧化铝衬。工作时，筒内装有2米高的景德镇百特威尔生产耐磨氧化铝球规格4～6毫米，其中上部1米高耐磨氧化铝球外加研磨压强缓冲区，通过干料送料装置从三个搅拌轴中间入料，电机通过主轴带动搅拌器高速旋转，其转速可达500r/min。研磨介质、物料经由搅拌器的高速转动，赋予研磨氧化铝球以足够的动能，与被研磨的颗粒发生强烈的冲击、剪切、挤压和摩擦作用，对物料进行粉碎和研磨。经磨碎产生合格粒度的物料，通过筒体搅拌器底部的3个分级轮的物料粗细分级区分离装置与研磨介质分离，从出料口排出，研磨料水比工艺按现有技术执行。由于采用连续进料-研磨一出料，整个生产过程都是连续进行的。生产每小时约65T铜合金粉干料。
上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。