在矿物加工领域，常规普通卧式球磨机由于采用冲击粉磨方式进行磨矿，应用于矿物的细磨或超细磨，能量利用率低，磨矿能耗费用是相当高的。搅拌球磨机采用摩擦研磨施力为主的磨矿，而摩擦研磨是细磨或超细磨矿最有效的粉磨方式，能量利用率高。最近十几年来超细搅拌球磨机得到了迅速的发展，在冶金、矿业、非金属矿物材料、化工、陶瓷和新材料领域广泛地应用。超细搅拌球磨机是一种高效节能的超细粉碎设备，随着搅拌球磨设备的大型化和搅拌球磨技术的不断完善，搅拌球磨机将在金属矿山再磨或细磨作业中越来越普遍应用。大型螺旋搅拌球磨机将在金属矿山再磨或细磨作业中越来越普遍应用，富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机机械设备。
1立式螺旋搅拌磨矿机的基本原理和技术特点
立式螺旋搅拌磨矿机的结构由筒体、螺旋搅拌器、传动装置和机架等组成，见图l。筒体内充满一定的磨矿介质（钢球、瓷球和砾石）。螺旋搅拌器经减速机驱动作缓慢旋转，磨矿介质和物料在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动，物料在磨矿介质质量压力和螺旋回转产生的挤压力下利用摩擦，少量的冲击挤压和剪切被有效地粉磨（图2）。
由于立式螺旋搅拌磨矿机具有独特的结构和工作参数，因此具有如下显著特点。
(1)磨剥离。粉磨作用以磨剥离为主，少量的冲击和剪切作用。这样可以保持物料原有品格形状，充分利用能量有效研磨物料。因为在细磨和超细磨矿中，摩擦研磨磨矿是最有效的粉磨方式。
(2)擦洗。采用小介质球，快速研磨浮选精矿、中矿或尾矿，可搓洗有用矿物表面粘附的杂质，为浮选提供良好的选别环境，显著提高精矿品位和回收率。
(3)分层研磨。在磨矿区域，介质表面压力是由介质质量压力和离心运动产生的挤压力组成，因为转速低，介质表面压力可近似为介质质量压力。
介质表面压力从磨机简体由上到下逐渐增大，在介质充填的最底层磨矿作用最强烈。粗颗粒由于沉降在磨机筒体下部而得到有效磨矿。
(4)内部分级。湿法磨矿时，在介质充填之上是搅拌分级区域，物料按自然沉降和离心沉降分级，减少了过粉磨。
(5)独有的介质运动规律。介质的均衡运动，介质的多维运动和介质的自转运动把搅拌器传输的能量均匀弥散地研磨物料。
2立式螺旋搅拌磨矿机的设计研制
由于影响立式螺旋搅拌磨矿机的磨矿过程因素很多，例如被磨物料的性质和被磨物料所处的状态、希望产品细度、以及机械结构诸因素等。单纯从理论上进行设计还不太可能。进行必要的理论分析和数值模拟分析，通过实验室磨机的大量试验，包括各种机型和物料的细磨再磨试验，结合选矿工艺精选的试验考察，再借鉴已经运转的工业型磨机所获得的大量经验数据相结合，经济地确定大型立式螺旋搅拌磨矿机的基本结构和参数。
2.1立式螺旋搅拌磨矿机流场敛值仿真分析
采用计算机流场数值模拟技术与传统分析相结合的放大设计原则。首先根据传统分析，接应力强度、能量输入放大原则，即从搅拌器结构、搅拌器轴功率和所需研磨滞留时间出发，按相似比例放大基准设计大型超细搅拌磨机的结构和工作参数，然后进行数值模拟，模拟出磨机内流场速度分布、速度梯度等相关信息，见图3。进行综合分析优化其结构和参数，确定立式螺旋搅拌磨矿机的优化机型（如螺旋参数，转速及间距等）。
2.2大型立式螺旋搅拌磨矿机参数设计
(1)简体。简体高度影响介质表面压力，介质表面压力随简体高度增加而逐步增大，当超过一定高度后，变化极小。根据国外设备的基本情况及我们的大量经验数据，筒体径高比取1：3一1:4。筒体衬板采用高合金钢、橡胶衬板或刚玉衬，特殊行业可根据具体作业要求设计。简体上须合理设置有独特方便的给料口、排料口、排球口及清洗口等。简体在是否设置大开门的问题上，20世纪80年代中期进行了详细的方案分析和比较’JM -1200型以下均不必设置大开门，主要解决了密封问题，更换螺旋体需拆卸螺栓过多而且生锈（矿浆有腐蚀性更差）．直接从上部松开8个螺栓即可吊出更换，极为方便，经大量设备应用证明符合我国国情，受到矿山一线技术人员和工人好评。
(2)螺旋搅拌器。螺旋搅拌器是该设备的关键部件，采用组装螺旋体结构和螺旋环片结构，较好地解决了启动问题和磨损问题。螺旋参数，包括螺旋外径，螺旋导程和螺旋头数是影响整个磨机的性能参数。在大量的试验研究基础上，对其进行了正确地确定，而不是简单地、机械地仿造。螺旋外径的确定原则是螺旋外径至筒体内壁的间隙应满足不卡球，充分利用能量传送给介质球运动和筒壁磨损低。该间隙大小还与转速、介质尺寸和螺旋升角有关。螺旋升角直接影响介质运动规律，确定的原则应是介质径向速度和切向速度的比例分配。螺旋升角在螺旋面上自内向外逐渐变小，设计时一般取螺旋中径处升角：
式中，A。为螺旋中径处升角；L为螺旋导程；d。为螺旋中径。
螺旋头数的选择主要考虑了能量的输送频率，同时也考虑了螺旋体的受力情况及设备稳定性，设计时采用双头螺旋，解决了受力均匀和整机稳定可靠，振动小和噪音低。
螺旋叶片结构经过多次改进，在选厂已方便拆卸更换，加上应用高耐磨合金材料，使用寿命长。
(3)传动装置。根据用户需求：采用皮带和摆线行星减速机或齿轮减速箱传动，较好地达到螺旋转速工作范围。
2.3立式螺旋搅拌磨矿机的工艺流程特点
(1)开路流程。①顶部给矿，底部排矿；②底部给矿，顶部排矿；③顶部给矿，顶部排矿。
(2)闭路流程。①湿式用圆锥水力分级机、振动筛或水力旋流器分级；②于式用离心空气分级机分级。
立式螺旋搅拌磨矿机典型的工艺流程见图4。
3立式螺旋搅拌磨矿机在矿山再磨作业中的应用
长沙矿冶研究院从20世纪70年代末就着手立式螺旋搅拌磨矿机（简称立磨机或称塔磨机）的研制，20世纪80年代先后在实验室和中试研制了JM- 230，JM -260和JM—460立式螺旋搅拌磨矿机，在此基础上进行了广泛的工作参数和物料的细磨再磨试验，终于在1989年12月JM -500型立式螺旋搅拌磨矿机通过了湖南省科委组织的鉴定，1990年JM -1000型湿式立式螺旋搅拌磨矿机通过了原冶金工业部和国家黄金管理总局组织的鉴定�；竦霉易ɡ�4项。结合中国国情大胆创新，设计了各种材质、各种型号的具有自有知识产权的立式螺旋搅拌磨矿机，最近4年来在矿山的大量工作得到了选矿专家、领导的肯定，已在金川、德兴、金堆城、洛铝集团、中国黄金、福建紫金等大型矿山应用300多台套。并由此得到国家自然基金重点项目，科技部院所基金项目和国家“十一五”科技支撑计划资助。
3.1立式螺旋搅拌磨矿机在铁精矿再磨中的应用
由于难选铁矿属于贫细杂矿石，所以其组成十分复杂，采用传统选矿回收提高品位有很大的难度，磨矿细度是一个关键因素。如祁东铁矿磨矿细度—38um≥95%～98%，出西太钢袁家利铁矿- 38I_Lm≥95%，还有柿竹园有色金属矿，汝阳钼矿等尾矿中回收铁精矿，磨矿细度都要求- 38um≥95%，铁精矿品位才能达到65%，因此再磨或细磨的设备选择至关重要。
我国许多矿山工业生产铁精矿都使用普通卧式球磨机磨矿，因普通卧式球密机磨矿效率低、产品粒度达不到要求、矿物没有达到单体解离，所以铁品位只能在53%一55%之间。立式螺旋搅拌磨矿机是铁矿再磨或细磨最具有发展前景、能量利用率高、产品粒度细的一种细磨设备，另外，由于该设备结构简单、操作维护方便，从而被广泛应用于黄金矿、有色金属矿、金属矿和磁性材料等工业生产中。
柿竹园有色金属矿铁精矿再磨多年来都是采用普通卧式球磨机，磨矿粒度一直都是-43um占60%，铁品位在53%~55%之间，磨矿细度达不到，铁精矿品位不能提高。经过多次试验，柿竹园有色金属矿铁精矿再磨设备采用长沙矿冶研究院研制的立式螺旋搅拌磨矿机（图5）。从2005开始在柿竹园有色金属矿尾矿回收铁精矿生产线上应用，磨矿粒度-38um达到95.10%，铁精矿品位达到65%以上，提高了铁精矿品位，经济效益显著。
3.2立式螺旋搅拌磨矿机在金银矿再磨中的应用
金被黄铁矿包裹，以显微金、次显微金或固熔体存在的含金矿石，是难溶浸提金的一类金矿石。立式螺旋搅拌磨矿机在边磨边浸过程中，磨矿介质与矿料之间强烈的剥磨作用，破坏了物料颗粒表面的扩散界面层，从而加快化学反应速度，提高了浸出率。已在福建紫金矿业股份公司、安徽省铜陵朝山金矿、山东乳山金矿、湖南辰州矿业（原湘西金矿）、河南虎沟金矿、陕西中矿生物工程公司、陕西宝鸡地质队、广西福斯银银矿、广西贵港冶炼厂和云南大理黄金冶炼厂等黄金企业中成功应用。
在某黄金冶炼厂，给料粒度较细，给料粒度-325目占70%一85%．要求产品细度- 400目90%_95%。采用先分级后磨矿的工艺。浆料和水加入搅拌桶，砂泵打入水力旋流器分级，合格细度产品溢流排出进入后续作业进行浓密、碳浸或解吸电解。粗粒浆科经高位料槽一定压力给入立式螺旋搅拌磨矿机下部继续细磨，经过上部溢流进入搅拌桶进入下轮分级磨矿。
福建紫金矿业股份有限公司的烧渣给料粒度小于3 mm，产品细度要求达到- 325目占90%一95%，处理量20 ~30 t/d。采用先磨矿后分级工艺。粗粒给料从立式螺旋搅拌磨矿机上部给料口给入，经过磨机磨矿从上部溢流，浆料进入搅拌桶，利用砂泵打入水力旋流器分级，合格细度产品溢流排出进入后续作业进行浓密、碳浸或解吸电解。粗粒浆料给入立式螺旋搅拌磨矿机继续细磨。
3.3立式螺旋搅拌磨矿机在在电解锰和稀土的超细磨矿中的应用
湿磨电解锰片制造四氧化三锰，金瑞新材料科技股份公司氧化锰厂用20多台专用型JM - 600B型细磨电解锰片，给料粒度3mm，产品细度- 500目大于950，贵州松桃锰矿，湖南特种金属材料厂等单位已应用60多台。已在益阳稀土总厂、乐山普而美、上海君太公司和株洲硬质合金钽铌分厂应用细磨独居石和稀土矿，给料80目，产品细度- 400目2950。
3.4立式螺旋搅拌磨矿机在铜矿再磨中的应用
在洛钼集团选钼三公司．2003年对钼精选系统进行了改造。将传统的溢流型再磨球磨机改为立式螺旋搅拌磨矿机。立磨机与水力旋流器闭路作业，旋流器溢流- 200目(0.075um)达95%，送浮选柱精选。钼精矿品位从46.12%提高到49. 88%，最高达到54.44%，选矿回收率由79, 79%提高到84.19%。工艺参数的优化和再磨设备提高了辉铝矿的单体解离度，加上立式螺旋搅拌磨矿机的擦洗作用，为浮选提供了良好的环境。
在栾川地区先后有丰源、三强、大东坡、长青、九扬、沪七、双峰、瑞达、钼城、宏达、鑫川、鑫鑫万吨选厂、洛钼三公司、洛钼万吨选厂、洛铝五千吨选厂、洛钼一公司等矿业公司选厂应用立式螺旋搅拌磨矿机作为再磨设备，另外在陕西，金堆城钼业公司、德兴铜矿、洛南秦岭钼业、九龙矿业、炼石矿业和福秦钼业等选矿厂也采用立式螺旋搅拌磨矿机作为再磨设备，投产后，其钼精矿品位和回收率明显提高。
立式螺旋搅拌磨矿机在钼矿现场使用如图6所
示。上图为在洛钼集团应用的4台（钼矿精选，再磨擦洗），处理量为10000t/d．下图为在栾川宏达矿业应用（钼矿精选，再磨擦洗），处理量为3 000t/d。
3.5大型立式搅拌磨矿机在非矿中的应用
最近又研制成功3600L型大型超细搅拌磨机（功率250 kW．产量2～4 Uh），在太阳纸业高旭化工公司和广东东莞立伟达（台资）公司等企业成功应用，取得了重钙碳酸钙湿法研磨设备大型化生产的突破（图7）．必将促进湿法研磨重钙的品质提高和生产成本的降低。
4结论
大型立式螺旋搅拌磨矿机将会受到金属矿山矿物加工领域更多的关注和重视，已在矿山应用300多台，也将会越来越多的得到应用。国内已基本具备生产满足制造设备的条件，但是要在选厂应用好设备均需要设备研制者和工艺人员密切配合，共同攻关进行大型搅拌球磨机研制及其在金属矿山的应用实践，真正实现金属矿山再磨设备的结构优化、大型化和自动化，显著提高品位和回收率，并达到节能降耗的目标，做最好的塔式搅拌磨机为我国的矿山节能降耗作出贡献。
