中國粉體網訊 中國是鋼鐵生產大國，鐵礦石作為我國經濟發展的戰略資源，每年約80%依賴進口。2022年，鐵礦石進口量雖有所下降，但仍超過了11億噸，總進口金額達1280.97億美元。奈何，我國的金屬礦產資源具有貧、雜、細的特點，且地質開采工藝復雜，同國外相比，生產成本明顯較高。
地主家有余糧也不經造
為了有用礦物解離度增加，大多數礦物都需要進行細磨。充分單體解離、粒度均勻性好以及過粉碎輕的磨礦產品是選礦追求的目標，然而，由于磨礦過程的復雜性，我國選礦廠都存在過磨情況。根據過粉碎造成浮選回收率損失5%計算，將造成每年全國有色金屬選礦廠經濟價值達到幾百億元。
選礦生產流程
而恰恰在整個選礦流程中，磨礦占比較重。據測算，選礦廠粉碎作業占投資的60%，生成運營費用也到40%以上。其中，磨礦占運營成本的30-50%，而襯板磨損和介質消耗占磨礦運營成本的一半左右，在某些情況下，磨礦介質消耗占磨礦運營成本的40-45%。而絕大部分有色金屬選礦廠都采用鋼球作為細磨介質，鋼球在磨礦過程中能耗大、易產生鐵質污染，對后面的選別作業也造成影響。
這些原因造就生產成本增高，甚至浪費了不少礦產資源。地主家有余糧，也經不住這般折騰！因此，尋找既能節能降耗，又能節約礦資源的新型磨礦介質，一直是磨礦行業的追求。
納米陶瓷球成節能降耗“新寵”
陶瓷材料具有很好的耐磨、耐腐、耐熱等特性，近年來，陶瓷球作為新型磨礦介質開始嶄露頭角。通過實踐也證明，隨著高強耐磨、高韌抗碎、表面磨削力強、內外性能一致的納米陶瓷球在金屬礦細磨領域的成功應用，其為金屬礦山選廠細磨（0.074～0.038 mm）作業的節能降耗及產品粒度改善帶來了革命性變化，可助力金屬礦產資源開發，提升國家金屬礦產戰略資源安全儲備能力。
納米陶瓷球，圖源：景德鎮百特威爾新材料有限公司
1、納米陶瓷球的材料特性
納米陶瓷球主要以氧化鋁為主要成分的工程應用陶瓷，所有生產納米陶瓷球的原料全部加工至-100nm，在高速離心狀態下以“滾雪球”的方式成型，然后在自動化、智能化控制的爐窯條件下燒結為最終成品。
不同材料磨礦介質應用性能對比
納米陶瓷研磨體區別于傳統氧化鋁陶瓷，其具有高強度、高耐磨性、研磨效率高、低消耗的特性。
2、納米陶瓷球的細磨特性
納米陶瓷球對細顆粒的破碎作用力主要包括擠壓、剪切、擦洗和沖擊四種方式。
研磨介質對細粒物料的破碎作用力
硬度：陶瓷球表面硬度高，與物料接觸后產生的擠壓磨削能力比鋼球要強，所以納米陶瓷球的磨礦效率和耐磨性高于鋼球，從而降低球磨機的塔磨機的運轉負荷，實現節能降耗。
重量：納米陶瓷球比重約為鋼球比重的一半，在確保磨細產品的同時可有效較少礦石的過磨。
降損：陶瓷球內外硬度均勻，磨損后始終呈圓形，表面光滑，對襯板的沖擊磨損降低，延長球磨機和塔磨機襯板的使用壽命，縮短維檢周期，節省購置費用。
增質：納米陶瓷球研磨介質的應用，可避免鐵質污染，實現精礦品位和回收率雙提高。
3、納米陶瓷球在磨礦設備中的細磨特性
納米陶瓷球自身脆性特質，在選礦實踐中，無論是第二、第三段磨礦還是粗精礦再磨，使用球磨機磨礦以采用30-40mm為宜，這就意味著納米陶瓷球的直徑不應大于同等工況的鋼球直徑。
高鉻鋼球是立式攪拌機的傳統研磨介質，其硬度、耐磨性能良好，但納米陶瓷的硬度較傳統高鉻鋼球更高，且球體更硬。
納米陶瓷球與高鉻鋼球性能對比
正因為納米陶瓷球的高耐磨、高耐撞擊、內外強度一致的性能，在塔磨運行半年后，納米陶瓷球也依然堅挺。
運行半年后的納米陶瓷球
納米陶瓷球密度比鋼球比重輕近一半，與鋼球相同填充磨礦，是達不到粉碎磨礦效果的，那么將鋼球替換為納米陶瓷球，須提高納米陶瓷球的充填率，增大有效磨礦的表面積，提升磨礦效率，增加磨礦細度，穩步提升指標。
納米陶瓷球帶來的材料革命
在磨礦介質中，非金屬研磨介質，硬度高，但密度小，破碎過程中攜帶的能量密度小，細磨效果不如金屬介質。另外，非金屬介質脆性大，磨礦過程中的磨損及破碎率均較高，介質消耗較大。
從金屬礦上選廠的應用實踐中表明，使用納米陶瓷球磨礦大幅度降低選礦廠的介質消耗成本和磨機電耗成本，為選別提供更好的磨礦分級產品粒度，減少過磨和泥化，改善精礦過濾和尾礦濃縮效果。
此外，其效果主要體現在可節省磨礦分級作業的介質能耗，促進有用礦物的單體解離，延長球磨機襯板和塔磨機螺旋襯板的使用壽命和更換周期，有效降低成本。
可以說，納米陶瓷球帶來了金屬礦山細磨介質的材料革命，也顛覆了對非金屬研磨介質的看法。在降低金屬礦山企業成本及提高資源利用同時，還可助力我國2030年實現“碳達峰”和2060年“碳中和”的碳減排戰略。
參考資源：
周洪林：納米陶瓷球在金屬礦細磨中的應用及前景
徐今冬等：不同磨礦介質對細粒磁鐵礦磨礦效果的影響
廖寧寧：納米陶瓷球在立式磨機中的磨礦性能研究
（中國粉體網編輯整理/空青）
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