黑色金属、有色金属、非金属等各种矿石中常含泥，泥主要来源于矿床中的粘土矿物或被粘土团聚、风化成细颗粒的矿石；某些粘土矿物的风化或蚀变产物；采矿过程中压碎的造泥矿物和地下矿井中坍塌的填充材料。矿石中的含泥量会影响破碎、选矿过程的顺利进行和分选指标。
国内外对破碎和粉磨工艺做了大量的研究工作，如破碎-棒磨-球磨、破碎-球磨-球磨、破碎-棒磨-球磨、破碎-单级球磨、单级自磨、自磨-球磨、自磨-球磨、单级半自磨和半自磨-球磨。许多矿山在建设初期就充分考虑了矿石泥化对工艺流程的影响，许多矿山由于采矿条件等方面的变化，不得不考虑改造磨矿系统，生产过程中矿石泥化或泥化严重。目前国内外选矿厂通常采用(半)自磨工艺或洗矿工艺解决矿泥问题，部分矿山升级破碎设备解决矿泥问题。
一、(半)自磨工艺
泥浆容易堵塞、破碎、筛分，难以采用常规的研磨工艺，往往造成工艺不畅。自磨或半自磨工艺最有效。自磨和半自磨技术已成为矿物加工中碎磨技术的发展趋势，是西方矿业国家大型选矿厂新建和改造中常用的碎磨工艺。自20世纪80年代以来，在国外许多新的选矿厂项目中，无论最终采用自磨还是半自磨技术，都被认为是设计中的一个重要方案。一些原本采用传统磨矿工艺的选矿厂也在技术改造中扩建或改造为自磨或半自磨。
(A)(半)自磨技术
自磨就是用矿石磨矿或球磨(半自磨)来处理矿石。自磨技术的关键设备是自磨机，它是一种兼有破碎和研磨功能的粉磨设备。其工作原理是利用被处理物质(如矿石)本身作为介质。物料在转速适宜的圆筒内，被离心力和摩擦力带到一定高度后，在重力的作用下，物料以下落或抛掷的状态运动，相互之间产生冲击和研磨，物料以解理方式破碎，达到粉碎的目的。半自磨机的机理与全自磨机基本相同。半自磨中添加部分钢球的目的是补充矿石中研磨介质的不足；第二，研磨临界颗粒(坚硬的石头)；三是适应性强，无论矿石粒度、硬度、湿度等。，能成功研磨任何物料，生产出粒度合格的研磨产品；四是提高自磨机的处理能力；第五，稳定生产运行，减少波动，避免肚子胀。
在几十年的实践中，人们积累了丰富的自磨技术经验。目前自磨工艺有几种:单级自磨工艺、自磨-球磨工艺、自磨-破碎工艺、自磨-砾石磨工艺、单级半自磨工艺、半自磨-球磨工艺、半自磨-球磨-破碎工艺等等。
(2)国内外应用
自1932年制造出世界上第一台自磨机以来，矿石自磨技术不断得到试验和应用，现已取得很大进展。特别是近20年来，半自磨& # 8722；球磨技术已经成为发展最快的研磨技术。随着制造能力和自动控制技术的不断发展，自磨机正朝着超大型化和高度自动化的方向发展。据统计，仅美卓的自磨和半自磨设备在全球的总装机功率就已超过110万马力。目前世界上正在运行的选矿厂中装机容量超过15000HP的(半)自磨机有24台，全部是1987年以后投产的，其中装机容量超过20000HP的有10台是1996年以后投产的。目前世界上最大的半自磨机是美卓公司生产的12.2m×7.31m，装机功率21000kW。安装在智利Collahuasi铜矿，系统处理能力达到65000t/d，2005年第一季度投产。
从1956年开始，我国开始研究干式自磨机，并于1965年进行了湿式自磨实验。至今已在铁矿、铜矿、金矿、铀矿、磨料厂得到应用，自磨机规格也发展到7.5m不过，和国外自磨技术的发展过程一样，我们也有过惨痛的教训。由于测试不充分，设计不合理，开工率低，功耗高。在20世纪80年代中期，在常规研磨工艺和自研磨工艺之间存在长时间的争论。自磨技术在国内几乎处于停滞状态。近年来，自磨技术在国内复兴，在含泥、含水矿石使常规粉磨工艺不畅、生产不正常的矿山，自磨技术再次得到应用。但与国外相比，整体技术水平相差甚远。到目前为止，国内最大的自磨机是安装在安徽铜陵铜都铜业公司的美卓8.53m×3.96m半自磨机，于2004年10月投产。
(3 )(半)自磨工艺的特点
自磨是指将磨好的矿石放入磨机中作为研磨介质进行研磨，半自磨是指在自磨的基础上向磨机中添加少量钢球(6%~14%)，以弥补矿石作为介质的不足。开采的矿石经破碎机破碎至小于250 ~ 300毫米后，直接进入(半)自磨机-球磨机的粉磨回路。因此，当矿石适应这两种工艺时，与常规碎磨工艺相比，(半)自磨工艺具有以下特点:
1.该工艺简单，易于操作。半磨工艺省去了常规的二次和三次破碎筛分作业，解决了常规工艺在处理湿粘矿石时容易导致工艺不佳的难题，省去了破碎产生的粉尘的回收和处理，为整个工艺的控制自动化创造了条件。半自磨-球磨系列的生产能力可达65 000t/d，而常规磨单系列的生产能力不超过15 000 t/d
2.投资和运营费用低。(半)自磨兼具冲击破碎和磨矿的磨矿特性，使其设备不断大型化，为降低大型选矿厂的投资和运行成本提供了更大的空空间。与常规粉磨工艺相比，在同等价格下，(半)自磨工艺在基建投资和占地面积上更有优势，因为省去了中细磨车间、筛分车间和若干条皮带输送机及其相应的除尘设备和设施。从运行成本来看，与常规粉磨工艺相比，(半)自磨工艺的单位能耗较高，但其金属消耗较低。美国皮马选矿厂采用常规磨矿工艺和半自磨工艺处理同一矿石，从1974年到1977年进行了4年的对比。结果表明，与常规工艺相比，半自磨工艺电耗高15.5%，衬板消耗低6.7%，钢球消耗低14.5%，平均钢耗低13.5%，总生产成本低。冬瓜山铜矿选矿厂碎磨工艺主要设备对比见表1，综合指标对比见表2。
3.矿浆的电化学性能得到改善，有利于矿物分离。与常规磨矿工艺相比，当矿石本身作为磨矿介质时，处理复杂硫化矿石时，铜、镍、钴、金、钼、铅、锌等矿物的浮选回收率相应提高。可能是以钢球为研磨介质时，剥蚀下来的Fe2+容易在矿浆中形成Fe (OH) 2，Fe (OH) 2吸附在矿物表面，造成矿物表面的电化学性质。半自磨工艺，特别是对于多金属矿石，可以减少磨矿介质对矿物浮选的不利影响。
4.要求自动控制水平高。自磨机的磨矿效率受磨矿性质的影响很大。因为矿石性质随矿体、矿段、成因变化很大，给矿粒度、含泥量的变化都会导致磨机处理能力的波动。因此，要求可以调整给矿量和磨矿量，以适应矿石性质(硬度和粒度)的变化。在生产实践中，为了更好地稳定(半)自磨机的工作状态，除了可以灵活调节(半)自磨机的给矿量外，大部分(半)自磨机都采用了变速驱动装置，可以根据给矿的硬度和粒度来调节磨机速度，从而保持磨矿产品的性能稳定。例如，在奇诺选矿厂，两年的生产统计表明，由于矿石硬度的影响，半自磨机的给矿量从275 t/h到1175 t/h不等，因此，自磨机生产的稳定性远远超出人工控制。
5.不是所有的矿石都适合自磨。矿石的性质和变化对自磨效率影响最大。不是所有的矿石都适合自磨过程，有些矿石会干扰自磨，使自磨效率低。根据自磨功指数，矿石大致可分为:
软矿-自磨功指数小于7或8，处理时应加入钢球或硬矿。
自磨——自磨功指数在8-12之间，不加球自磨效率一直很高。
中等-自磨功指数在12-18之间，可加入少量钢球进行高效研磨。
硬矿石——如果自磨功指数大于18，则需要添加钢球或排出砾石进行二次磨矿或破碎后返回(半)自磨机。
除了矿石性质是否适合自磨外，矿床中矿石性质的变化对自磨也有很大影响。因此，自磨技术的应用一般需要小试、半工业试验甚至工业试验。
冬瓜山铜矿选矿厂碎磨工艺主要设备比较
在处理含泥量较多的氧化矿或其他含泥量和水分较多的矿石时，容易堵塞破碎筛分设备、矿仓、溜槽和漏斗，会显著降低破碎机的生产能力，甚至影响正常生产。这时就需要考虑在破碎工序设置洗矿设施。一般来说，当原矿含水量大于5%，含泥量大于5%~8%时，应考虑洗矿，以开路破碎为宜。
(一)洗涤技术
从矿石中除去粘土的过程叫做洗矿。设置洗矿作业的目的是:
1.防止堵塞:处理含泥和水较多的矿石时，容易堵塞矿仓、溜槽、漏斗、破碎筛分设备等。这将降低破碎和筛分设备的产量。堵塞严重时，生产无法正常进行，这时往往要考虑洗矿。
2.获得精矿:有些矿石通过洗矿可以富集有用矿物，获得合格的精矿，如一些沉积锰矿、磷灰石矿和氧化铁矿。
3.提高产品质量:冶炼用石灰石可以通过洗矿去除矿泥，提高质量，满足冶炼要求。
根据破碎和分散泥浆材料的方法，洗涤设备可分为两类。一种是利用高压水流的动力破碎和分散泥状物料，如冲洗溜槽、水力冲洗沉淀和各种平面筛网。或在低压水流中，含泥物质因矿块与机械表面的摩擦而破碎，如洗缸机、擦洗机等。其次，完全取决于设备的机械功能，如槽式洗矿机、机械分级机、冲击式洗矿机等。
洗矿设备的选择和处理能力主要取决于矿石的可选性。矿石可选性可以用粘土塑性指数、洗涤时间、比能耗和洗涤效率来评价。矿石可选性与洗矿设备选择的关系见表3。
表3矿石可选性
(2)国内外应用
国内外洗矿工艺和设备基本相同。除了常用的洗矿溜槽、水力洗矿机、平筛、圆筒洗矿机和槽式洗矿机外，前苏联还用撞击式洗矿机和塔式洗矿机两种洗矿设备对部分铁锰矿进行了洗矿，这两种洗矿设备的特点是工作平稳、洗矿充分、磨矿剥离少。日本有一种类似浮选机的摩擦式洗矿机，主要用于处理破碎的硅酸盐物料，以去除泥状杂质对硅酸盐分选的影响。
我国长江中下游的有色金属矿山一般都有洗矿设施。这是因为原矿中不同程度地含有粘土矿物和造泥矿物，且地处温暖潮湿多雨地区，导致原矿进入选矿厂后含有泥和水，甚至结块成团。很容易堵塞所有生产环节(漏斗、出矿口、筛孔等。)，使生产过程不能顺利进行，影响正常运行。很多选矿厂投产后被迫增建选矿设施。对于氧化矿石和混合矿石，除了含有较多的泥和水外，还有一定量的可溶性金属离子需要回收。泥浆和可溶性金属离子不仅影响磨矿过程的顺利进行和金属零件的腐蚀，还会干扰分选作业，降低产品质量。
目前国内广泛采用的洗矿工艺是:振动筛或洗矿筛-螺旋分级机-浓缩机。洗出的物料多为粗碎后的产品或粗碎前的筛下产品。待洗矿石粒度小于200毫米，采用连续设置或重叠的两级振动筛或洗矿筛。第一部分是重型振动筛，筛孔为50 (75)毫米；第二段是普通结构的平面振动筛，筛孔为15 (20) mm，在料斗内和筛面上喷高压水(水压为0.6~1kPa)。两个振动筛的筛网上的物料聚集在一起进行破碎。第二阶段的筛下物与洗涤水混合形成纸浆，纸浆进入螺旋分级机。分级机的粗砂可直接输送到粉矿仓或直接进入球磨机，分级机溢流进入浓缩机。浓缩机溢流作为洗涤水返回，其中一部分需要进一步回收金属离子。浓缩机底流可以直接输送到分选操作。如果粒度较粗，将被输送至单独的煤泥处理系统。
江西武山铜矿是一个中温热液矽卡岩型大型铜硫矿床，由两条矿带组成:北矿带为含铜黄铁矿矿床，南矿带为含铜矽卡岩矿床。武山铜矿选矿厂90年代以前采用的生产工艺见图1。破碎流程为三段一闭路加洗矿。
图1武山铜矿选矿厂生产流程
(3)洗矿工艺的特点
1.洗矿可以消除煤泥对破碎作业的影响和危害，改善破碎作业的工艺条件，提高作业效率，获得良好的分选指标。但是，要想很好地完成洗矿任务，并不是单一的洗矿机所能胜任的，往往是多种洗矿机、筛分(分级)机、浓密机一起使用。对于大型选矿厂来说，处理湿粘物料，洗矿是一项极其复杂和困难的操作，因此要考虑自磨技术。
2.洗矿过程用水量很大，所以会排出大量污水。在考虑洗矿使用时，必须同时考虑污水的处理和循环利用，否则会对环境产生不良影响。
3.实施洗矿工艺后，应考虑泥砂分离，一般应增加泥浆处理设施，以获得良好的分离指标。鉴于煤泥量的频繁变化，浓密脱水设备和贮存设施应有足够的缓冲能力。
三。破碎设备升级
一些矿山在破碎系统中使用进口的高性能圆锥破碎机处理泥状矿石，也取得了成功。同时，一些矿山由于开采条件的变化，生产过程中矿石出现泥化，破碎过程不再顺畅。为了尽量减少系统改造对正常生产的影响，也考虑升级破碎设备。有些进口圆锥破碎机，由于动锥角陡，破碎腔长，过矿性能好，适合处理含水量和含泥量大的矿石。它在中国的应用也证明了这一点。金川有色金属有限公司6500t/d选矿厂2002年新建时，采用进口圆锥破碎机处理原矿和粘土矿含水量为5%的镍铜矿。细碎机出料口设置为10mm，破碎系统处理能力达到700 t/h，实践证明破碎机处理能力和出矿粒度完全能满足矿山要求。广西平果铝厂二期工程也采用了这种进口圆锥破碎机。平果铝土矿为露天铝土矿，地处南方，雨水较多，含水量较高。矿石含泥量达到40%，要求破碎系统处理能力为236 t/h，破碎系统已运行2年多，生产正常。
中间破碎采用进口可处理含水和含泥矿石的圆锥破碎机，部分泥浆在中间破碎前经过筛分机筛分，然后直接送入粉矿仓。经过中碎后，含泥矿石的表面积增大，水和泥的影响会减弱，对细碎机的影响减小，可以在一定程度上缓解破碎过程的堵塞。
该方案的特点是:
1.用这种方案处理泥状矿石，由于泥没有完全从破碎系统中分离出来，不可能完全解决矿石破碎过程不顺畅的问题，只能在一定程度上得到缓解。当矿石含泥量特别大时，破碎系统可能不顺畅。
2.对于生产过程中出现污泥现象的情况，可以优先考虑该方案，因为系统改造的投资和对生产的影响都比较小。由于进口设备出料粒度更小，生产能力和可靠性更高，还能做到“多碎少磨”，节能降耗。
四。方案比较
解决矿泥问题的三种方案对比见表4。
表4方案比较
破碎磨矿是选矿工艺的重要组成部分，其能耗在选矿厂总能耗以及基建投资和生产成本中占有很大比重。因此，在选矿厂的设计中，磨矿技术是必须研究的重要课题之一。磨矿工艺是根据原矿的最大粒度、最终产品的粒度、各段原矿和破碎产品的粒度特征、原矿的物理力学性质、含泥量、含水量和磨矿规模等。
对于泥质矿石，具体磨矿工艺应参考现有应用实例。在反复试验的基础上，在投资和生产成本之间进行权衡后才能做出决定。
