在礦物加工領域，常規普通臥式球磨機由于采用沖擊粉磨方式進行磨礦，應用于礦物的細磨或超細磨，能量利用率低，磨礦能耗費用是相當高的。攪拌球磨機采用摩擦研磨施力為主的磨礦，而摩擦研磨是細磨或超細磨礦最有效的粉磨方式，能量利用率高。最近十幾年來超細攪拌球磨機得到了迅速的發展，在冶金、礦業、非金屬礦物材料、化工、陶瓷和新材料領域廣泛地應用。超細攪拌球磨機是一種高效節能的超細粉碎設備，隨著攪拌球磨設備的大型化和攪拌球磨技術的不斷完善，攪拌球磨機將在金屬礦山再磨或細磨作業中越來越普遍應用。大型螺旋攪拌球磨機將在金屬礦山再磨或細磨作業中越來越普遍應用，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1立式螺旋攪拌磨礦機的基本原理和技術特點
立式螺旋攪拌磨礦機的結構由筒體、螺旋攪拌器、傳動裝置和機架等組成，見圖l。筒體內充滿一定的磨礦介質（鋼球、瓷球和礫石）。螺旋攪拌器經減速機驅動作緩慢旋轉，磨礦介質和物料在筒體內作整體的多維循環運動和自轉運動，物料在磨礦介質質量壓力和螺旋回轉產生的擠壓力下利用摩擦，少量的沖擊擠壓和剪切被有效地粉磨（圖2）。
由于立式螺旋攪拌磨礦機具有獨特的結構和工作參數，因此具有如下顯著特點。
(1)磨剝離。粉磨作用以磨剝離為主，少量的沖擊和剪切作用。這樣可以保持物料原有品格形狀，充分利用能量有效研磨物料。因為在細磨和超細磨礦中，摩擦研磨磨礦是最有效的粉磨方式。
(2)擦洗。采用小介質球，快速研磨浮選精礦、中礦或尾礦，可搓洗有用礦物表面粘附的雜質，為浮選提供良好的選別環境，顯著提高精礦品位和回收率。
(3)分層研磨。在磨礦區域，介質表面壓力是由介質質量壓力和離心運動產生的擠壓力組成，因為轉速低，介質表面壓力可近似為介質質量壓力。
介質表面壓力從磨機簡體由上到下逐漸增大，在介質充填的最底層磨礦作用最強烈。粗顆粒由于沉降在磨機筒體下部而得到有效磨礦。
(4)內部分級。濕法磨礦時，在介質充填之上是攪拌分級區域，物料按自然沉降和離心沉降分級，減少了過粉磨。
(5)獨有的介質運動規律。介質的均衡運動，介質的多維運動和介質的自轉運動把攪拌器傳輸的能量均勻彌散地研磨物料。
2立式螺旋攪拌磨礦機的設計研制
由于影響立式螺旋攪拌磨礦機的磨礦過程因素很多，例如被磨物料的性質和被磨物料所處的狀態、希望產品細度、以及機械結構諸因素等。單純從理論上進行設計還不太可能。進行必要的理論分析和數值模擬分析，通過實驗室磨機的大量試驗，包括各種機型和物料的細磨再磨試驗，結合選礦工藝精選的試驗考察，再借鑒已經運轉的工業型磨機所獲得的大量經驗數據相結合，經濟地確定大型立式螺旋攪拌磨礦機的基本結構和參數。
2.1立式螺旋攪拌磨礦機流場斂值仿真分析
采用計算機流場數值模擬技術與傳統分析相結合的放大設計原則。首先根據傳統分析，接應力強度、能量輸入放大原則，即從攪拌器結構、攪拌器軸功率和所需研磨滯留時間出發，按相似比例放大基準設計大型超細攪拌磨機的結構和工作參數，然后進行數值模擬，模擬出磨機內流場速度分布、速度梯度等相關信息，見圖3。進行綜合分析優化其結構和參數，確定立式螺旋攪拌磨礦機的優化機型（如螺旋參數，轉速及間距等）。
2.2大型立式螺旋攪拌磨礦機參數設計
(1)簡體。簡體高度影響介質表面壓力，介質表面壓力隨簡體高度增加而逐步增大，當超過一定高度后，變化極小。根據國外設備的基本情況及我們的大量經驗數據，筒體徑高比取1：3一1:4。筒體襯板采用高合金鋼、橡膠襯板或剛玉襯，特殊行業可根據具體作業要求設計。簡體上須合理設置有獨特方便的給料口、排料口、排球口及清洗口等。簡體在是否設置大開門的問題上，20世紀80年代中期進行了詳細的方案分析和比較’JM -1200型以下均不必設置大開門，主要解決了密封問題，更換螺旋體需拆卸螺栓過多而且生銹（礦漿有腐蝕性更差）．直接從上部松開8個螺栓即可吊出更換，極為方便，經大量設備應用證明符合我國國情，受到礦山一線技術人員和工人好評。
(2)螺旋攪拌器。螺旋攪拌器是該設備的關鍵部件，采用組裝螺旋體結構和螺旋環片結構，較好地解決了啟動問題和磨損問題。螺旋參數，包括螺旋外徑，螺旋導程和螺旋頭數是影響整個磨機的性能參數。在大量的試驗研究基礎上，對其進行了正確地確定，而不是簡單地、機械地仿造。螺旋外徑的確定原則是螺旋外徑至筒體內壁的間隙應滿足不卡球，充分利用能量傳送給介質球運動和筒壁磨損低。該間隙大小還與轉速、介質尺寸和螺旋升角有關。螺旋升角直接影響介質運動規律，確定的原則應是介質徑向速度和切向速度的比例分配。螺旋升角在螺旋面上自內向外逐漸變小，設計時一般取螺旋中徑處升角：
式中，A。為螺旋中徑處升角；L為螺旋導程；d。為螺旋中徑。
螺旋頭數的選擇主要考慮了能量的輸送頻率，同時也考慮了螺旋體的受力情況及設備穩定性，設計時采用雙頭螺旋，解決了受力均勻和整機穩定可靠，振動小和噪音低。
螺旋葉片結構經過多次改進，在選廠已方便拆卸更換，加上應用高耐磨合金材料，使用壽命長。
(3)傳動裝置。根據用戶需求：采用皮帶和擺線行星減速機或齒輪減速箱傳動，較好地達到螺旋轉速工作范圍。
2.3立式螺旋攪拌磨礦機的工藝流程特點
(1)開路流程。①頂部給礦，底部排礦；②底部給礦，頂部排礦；③頂部給礦，頂部排礦。
(2)閉路流程。①濕式用圓錐水力分級機、振動篩或水力旋流器分級；②于式用離心空氣分級機分級。
立式螺旋攪拌磨礦機典型的工藝流程見圖4。
3立式螺旋攪拌磨礦機在礦山再磨作業中的應用
長沙礦冶研究院從20世紀70年代末就著手立式螺旋攪拌磨礦機（簡稱立磨機或稱塔磨機）的研制，20世紀80年代先后在實驗室和中試研制了JM- 230，JM -260和JM—460立式螺旋攪拌磨礦機，在此基礎上進行了廣泛的工作參數和物料的細磨再磨試驗，終于在1989年12月JM -500型立式螺旋攪拌磨礦機通過了湖南省科委組織的鑒定，1990年JM -1000型濕式立式螺旋攪拌磨礦機通過了原冶金工業部和國家黃金管理總局組織的鑒定。獲得國家專利4項。結合中國國情大膽創新，設計了各種材質、各種型號的具有自有知識產權的立式螺旋攪拌磨礦機，最近4年來在礦山的大量工作得到了選礦專家、領導的肯定，已在金川、德興、金堆城、洛鋁集團、中國黃金、福建紫金等大型礦山應用300多臺套。并由此得到國家自然基金重點項目，科技部院所基金項目和國家“十一五”科技支撐計劃資助。
3.1立式螺旋攪拌磨礦機在鐵精礦再磨中的應用
由于難選鐵礦屬于貧細雜礦石，所以其組成十分復雜，采用傳統選礦回收提高品位有很大的難度，磨礦細度是一個關鍵因素。如祁東鐵礦磨礦細度—38um≥95%～98%，出西太鋼袁家利鐵礦- 38I_Lm≥95%，還有柿竹園有色金屬礦，汝陽鉬礦等尾礦中回收鐵精礦，磨礦細度都要求- 38um≥95%，鐵精礦品位才能達到65%，因此再磨或細磨的設備選擇至關重要。
我國許多礦山工業生產鐵精礦都使用普通臥式球磨機磨礦，因普通臥式球密機磨礦效率低、產品粒度達不到要求、礦物沒有達到單體解離，所以鐵品位只能在53%一55%之間。立式螺旋攪拌磨礦機是鐵礦再磨或細磨最具有發展前景、能量利用率高、產品粒度細的一種細磨設備，另外，由于該設備結構簡單、操作維護方便，從而被廣泛應用于黃金礦、有色金屬礦、金屬礦和磁性材料等工業生產中。
柿竹園有色金屬礦鐵精礦再磨多年來都是采用普通臥式球磨機，磨礦粒度一直都是-43um占60%，鐵品位在53%~55%之間，磨礦細度達不到，鐵精礦品位不能提高。經過多次試驗，柿竹園有色金屬礦鐵精礦再磨設備采用長沙礦冶研究院研制的立式螺旋攪拌磨礦機（圖5）。從2005開始在柿竹園有色金屬礦尾礦回收鐵精礦生產線上應用，磨礦粒度-38um達到95.10%，鐵精礦品位達到65%以上，提高了鐵精礦品位，經濟效益顯著。
3.2立式螺旋攪拌磨礦機在金銀礦再磨中的應用
金被黃鐵礦包裹，以顯微金、次顯微金或固熔體存在的含金礦石，是難溶浸提金的一類金礦石。立式螺旋攪拌磨礦機在邊磨邊浸過程中，磨礦介質與礦料之間強烈的剝磨作用，破壞了物料顆粒表面的擴散界面層，從而加快化學反應速度，提高了浸出率。已在福建紫金礦業股份公司、安徽省銅陵朝山金礦、山東乳山金礦、湖南辰州礦業（原湘西金礦）、河南虎溝金礦、陜西中礦生物工程公司、陜西寶雞地質隊、廣西福斯銀銀礦、廣西貴港冶煉廠和云南大理黃金冶煉廠等黃金企業中成功應用。
在某黃金冶煉廠，給料粒度較細，給料粒度-325目占70%一85%．要求產品細度- 400目90%_95%。采用先分級后磨礦的工藝。漿料和水加入攪拌桶，砂泵打入水力旋流器分級，合格細度產品溢流排出進入后續作業進行濃密、碳浸或解吸電解。粗粒漿科經高位料槽一定壓力給入立式螺旋攪拌磨礦機下部繼續細磨，經過上部溢流進入攪拌桶進入下輪分級磨礦。
福建紫金礦業股份有限公司的燒渣給料粒度小于3 mm，產品細度要求達到- 325目占90%一95%，處理量20 ~30 t/d。采用先磨礦后分級工藝。粗粒給料從立式螺旋攪拌磨礦機上部給料口給入，經過磨機磨礦從上部溢流，漿料進入攪拌桶，利用砂泵打入水力旋流器分級，合格細度產品溢流排出進入后續作業進行濃密、碳浸或解吸電解。粗粒漿料給入立式螺旋攪拌磨礦機繼續細磨。
3.3立式螺旋攪拌磨礦機在在電解錳和稀土的超細磨礦中的應用
濕磨電解錳片制造四氧化三錳，金瑞新材料科技股份公司氧化錳廠用20多臺專用型JM - 600B型細磨電解錳片，給料粒度3mm，產品細度- 500目大于950，貴州松桃錳礦，湖南特種金屬材料廠等單位已應用60多臺。已在益陽稀土總廠、樂山普而美、上海君太公司和株洲硬質合金鉭鈮分廠應用細磨獨居石和稀土礦，給料80目，產品細度- 400目2950。
3.4立式螺旋攪拌磨礦機在銅礦再磨中的應用
在洛鉬集團選鉬三公司．2003年對鉬精選系統進行了改造。將傳統的溢流型再磨球磨機改為立式螺旋攪拌磨礦機。立磨機與水力旋流器閉路作業，旋流器溢流- 200目(0.075um)達95%，送浮選柱精選。鉬精礦品位從46.12%提高到49. 88%，最高達到54.44%，選礦回收率由79, 79%提高到84.19%。工藝參數的優化和再磨設備提高了輝鋁礦的單體解離度，加上立式螺旋攪拌磨礦機的擦洗作用，為浮選提供了良好的環境。
在欒川地區先后有豐源、三強、大東坡、長青、九揚、滬七、雙峰、瑞達、鉬城、宏達、鑫川、鑫鑫萬噸選廠、洛鉬三公司、洛鉬萬噸選廠、洛鋁五千噸選廠、洛鉬一公司等礦業公司選廠應用立式螺旋攪拌磨礦機作為再磨設備，另外在陜西，金堆城鉬業公司、德興銅礦、洛南秦嶺鉬業、九龍礦業、煉石礦業和福秦鉬業等選礦廠也采用立式螺旋攪拌磨礦機作為再磨設備，投產后，其鉬精礦品位和回收率明顯提高。
立式螺旋攪拌磨礦機在鉬礦現場使用如圖6所
示。上圖為在洛鉬集團應用的4臺（鉬礦精選，再磨擦洗），處理量為10000t/d．下圖為在欒川宏達礦業應用（鉬礦精選，再磨擦洗），處理量為3 000t/d。
3.5大型立式攪拌磨礦機在非礦中的應用
最近又研制成功3600L型大型超細攪拌磨機（功率250 kW．產量2～4 Uh），在太陽紙業高旭化工公司和廣東東莞立偉達（臺資）公司等企業成功應用，取得了重鈣碳酸鈣濕法研磨設備大型化生產的突破（圖7）．必將促進濕法研磨重鈣的品質提高和生產成本的降低。
4結論
大型立式螺旋攪拌磨礦機將會受到金屬礦山礦物加工領域更多的關注和重視，已在礦山應用300多臺，也將會越來越多的得到應用。國內已基本具備生產滿足制造設備的條件，但是要在選廠應用好設備均需要設備研制者和工藝人員密切配合，共同攻關進行大型攪拌球磨機研制及其在金屬礦山的應用實踐，真正實現金屬礦山再磨設備的結構優化、大型化和自動化，顯著提高品位和回收率，并達到節能降耗的目標，做最好的塔式攪拌磨機為我國的礦山節能降耗作出貢獻。
