利用JKSimMet模擬軟件對磨礦分級作業優化分析

孫忠梅

(1.北京科技大學 土木與環境工程學院， 北京 100083； 2.紫金礦業集團股份有限公司 礦冶設計研究院， 福建 上杭 364200)

利用JKSimMet模擬軟件對磨礦分級作業優化分析

孫忠梅1，2

(1.北京科技大學 土木與環境工程學院， 北京 100083； 2.紫金礦業集團股份有限公司 礦冶設計研究院， 福建 上杭 364200)

磨礦分級作業在選礦廠中的作用舉足輕重，本文通過對某銅選廠磨礦分級系統進行考察，利用JKSimMet軟件對考察結果進行分析討論，從磨機給礦粒度、磨礦濃度、旋流器溢流濃度、鋼球直徑等方面進行了物料平衡、模擬計算和優化分析，最終得出選廠改造的合理化建議。

JKSimMet； 磨礦； 分級； 流程考查

某銅礦浮選廠處理能力為8000 t/d，現場磨礦作業采用一段磨礦，入磨粒度為-25 mm(大于19 mm產率為0.21%)，磨礦產品經過四臺直徑為660 mm的旋流器進行分級，最終得到產品粒度為 -0.074 mm 63%左右。

試驗通過對磨礦分級作業的考查，利用JKSimMet軟件對現有磨礦分級系統進行分析，為該礦浮選廠提高磨礦分級效率，進而提高選礦綜合回收率提供技術方案。

1 JKSimMet軟件介紹

JKSimMet是澳大利亞昆士蘭大學所屬研究機構JKMRC經50年研究開發推出的軟件產品，致力于礦物加工過程的建模和模擬技術研究，特別是在研究破碎磨礦和分級模型方面有一定的突破，通過一些原創模型的建立以及相關應用軟件的研發和推廣，在國際礦物加工數學模型和過程模擬研究領域有較大的影響力。JKSimMet已廣泛應用于美國、澳大利亞、英國、加拿大、南非、智利、俄羅斯等國礦業公司。

JKSimMet軟件中內置的單元作業模型包括破碎機、球磨機、棒磨機、自磨和半自磨機、高壓對輥磨機、震動篩(單層或雙層)、DSM 篩、水力旋流器、簡單的分級效率曲線、浮選、分樣器等。該軟件可以在IBM微型計算機及其兼容機上使用。軟件主要進行的工作有：(1)確定工藝流程和設備選型；(2)選擇工藝模型；(3)確定數據，包括設備、處理量和外型尺寸等；(4)用生產現場實際數據來調整模型以適合某一特定作業；(5)過程模擬；(6)模擬結果會以流程圖、表格及曲線圖等多種形式表示。

JKSimMet特別適合于優化生產現場現有的破碎磨礦流程。通過利用軟件分析實際生產的運行數據，進行物料平衡、模型建議以及數據模擬，找出生產中薄弱環節并加以改進。磨礦分級的優化，使產品更好地滿足后續選別作業的要求。對于采用多段分級的回路，進行模擬計算研究是優化回路結構的有效方法。應用JKSimMet軟件也有利于提高新建選廠的設計水平。

2 現場磨礦分級作業流程考查

2.1 磨礦分級作業考查流程

現場磨礦分級流程根據生產情況，對磨礦機和旋流器共設計了4個取樣點，詳細考查的流程及取樣點設置見圖1。

2.2 取樣方法

根據取樣點的不同，自行設計制造不同的取樣器，每個作業點分別取三次樣，取樣時間間隔為20 min，分別對三次取樣結果進行數據統計分析，最終取平均值作為各作業點的考查結果。

圖1 取樣流程及取樣點設置

3 數據整理

3.1 各作業取樣點礦漿濃度計算

JKSimMet軟件在磨礦分級優化中，礦漿濃度是一個非常重要的考查參數，各作業點取樣的代表性直接影響考查及優化的結果。本次考查的旋流器機組由四個組成，分別標為2#、8#、5#和10#旋流器。流程考查中流程考查各作業點礦漿濃度計算結果見表1。

表1 各作業點礦漿濃度

續表1

由表1可知，各作業點分別取了3次平行樣，從3次數據顯示，取樣各作業點濃度均在誤差范圍內。僅磨機排礦口第一次取樣偏差稍大些。

3.2 各取樣點篩分結果

各作業點的粒度組成會影響各設備及后續浮選的效果，對各作業點進行了標準套篩篩分，其結果見表2。

由表2試驗結果可知，磨機給礦粒度基本上小于-19 mm，大于19 mm粒級的產率為0.21%，這種給礦粒度偏大。小于10 mm粒級的產率約為70%左右。

表2 各作業點篩分負累積產率結果

3.3 現場使用的磨礦分級設備

浮選廠采用的是球磨機型號為Ф5320 mm×8500 mm球磨機，磨機充填率為27%～28%，內加最大鋼球為直徑100 mm。旋流器采用Ф660型，沉砂口直徑120 mm，溢流口直徑220 mm。旋流器給料壓力0.08～0.09 MPa。

4 JKSimMet軟件物料平衡計算

將流程考查采集的數據進行JKSimMet物料平衡計算，分析了目前生產各作業的情況，并針對問題進行了詳細的分析。

根據流程考查結果，繪制的考查流程圖及平衡后物料結果見圖2。將考查數據結果進行JKSimMet軟件計算，經過物料平衡后的結果見表3。對物料平衡后各點試驗值進行進行JKSimMet軟件繪制成圖形見圖3。

圖2 JKSimMet軟件繪制的考查流程圖及平衡后物料結果

作業數據標準方差平衡后處理量(t/h)平衡后標準方差(t/h)實驗值處理量(t/h)實驗值標準方差(t/h)給料59.2718770.000——旋流器沉砂13.6815371.04115375.000溢流20.853400.07493400.100給礦給料4.3713400.07493400.100產品0.000————球磨機給料54.7518770.00018771.000產品62.30187710.4318771.000

圖3 物料平衡后各點JKSimMet軟件繪制圖

5 結果與討論

通過現場流程考查和JKSimMet軟件的平衡計算，對球磨機和旋流器進行了分析和討論，具體結果及建議如下：

(1) 由現場流程考查結果可以看出，磨礦給料粒度基本小于19 mm，其中小于10 mm粒級約占70%，粒度偏粗。建議增加破碎工段效率，使進磨礦機的粒度小于15 mm，達到P80為10 mm。磨機濃度73.38%，對球磨機的磨礦效率有較大影響。旋流器的選擇上過大，為了保證粒度必須加水來控制，造成了旋流器溢流濃度低。旋流器溢流濃度(進浮選作業濃度)僅有28%，這樣的濃度對浮選時間影響較大。按每小時處理礦量340 t計算，礦漿濃度由28%提高至40%，礦漿量由1214 m3減少至850 m3，即每小時減少364 m3。浮選時間也因此會延長原來的1.43倍，浮選時間的延長對浮選作業回收率影響意義重大。另外，從流程考察數據分析，僅10號旋流器沉砂濃度為76%，其它3臺濃度均達到了80%，濃度高。建議控制旋流器沉砂濃度在75%左右為宜。

(2) 通過JKSimMet軟件物料平衡計算可以得出，磨礦機返砂比達到了4.52，理論上選礦廠通常使用較好的循環負荷為3.5左右。

(3) 由圖3物料平衡后各點JKSimMet圖可知，5～10 mm粗粒級時，球磨機產品與旋流器沉砂有部分接近重合了，說明這部分粒級的物料在磨機和旋流器形成了一個死循環，說明在實際生產中加小球意義不大。

6 優化與分析

(1) 根據選礦廠“多碎少磨”的原理，入球磨機粒度減小至15 mm，這樣磨機的產能將增加6.09%。

(2) 嚴格控制磨機的加水量，以控制磨礦濃度在78%～80%為宜。

(3) 增加旋流器溢流濃度至40%，這樣可以大大增加后續浮選作業的浮選時間，有利于浮選作業回收率的提高。

(4) 適當調節循環負荷，使旋流器的分級效率達到最優。

(5) 球磨機中只補加直徑100 mm的鋼球，減少球磨機產品與旋流器沉砂重合部分的粒級，即減少這部分粒級在磨機和旋流器形成一個死循環的量，盡而降低循環負荷。

[1] GY, P.M. Sampling of particulate materials[J]. Theory and Practice, 1982,(2):16-23.

[2] LYMAN, G.J. Application of gy’s sampling theory to coal[J]. International Journal of Mineral Processing，1986,17:1-22.

[3] LYNCH, A.J. Mineral Crushing and Grinding Circuits[M]. 1977.

Optimization Analysis of Grinding and Classification Circuit Using JKSimMet Software

SUN Zhong-mei1，2

(1.School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China； 2.Mining and Metallurgical Design and Research Institute of Zijin Mining Group Co., Ltd. Shanghang 364200, China)

Grinding and classification are very important unit operations in any mineral processing plant. This paper reports an investigation of grinding and classification system in a copper concentrator. By analyzing the survey results using JKSimMet software, from the mill feed size, grinding concentration, concentration of cyclone overflow, ball size and so on, has carried on the mass balance, simulation and optimization analysis. Finally, mill plant transformation rationalization proposals are obtained.

JKSimMet；grinding；classification；process investigation

2014-05-12

孫忠梅(1976-)，女，黑龍江呼蘭人，高級工程師，博士研究生，主要從事銅鉛鋅等有色金屬礦和金銀等貴金屬礦的選礦工藝開發研究與應用，以及選礦過程模擬與優化工作，現任紫金礦業集團礦冶設計研究院礦加所副所長。

TP273

B

1003-8884(2014)05-0001-05