半自磨機在硫化鉛鋅礦選礦中的應(yīng)用與研究

張樹軍

（云南金鼎鋅業(yè)有限責(zé)任公司一選廠，云南 怒江 671400）

半自磨機在硫化鉛鋅礦選礦中的應(yīng)用與研究

張樹軍

（云南金鼎鋅業(yè)有限責(zé)任公司一選廠，云南 怒江 671400）

為推動半自磨機在硫化鉛鋅礦選礦中的應(yīng)用，本文通過JK 落重試驗、JKSimMet軟件模擬的方式等方式對半自磨機進(jìn)行選型，并把采用半自磨機的SABC 磨礦流程與三段破碎流程方案對比。結(jié)果表明：采用包含半自磨機的SABC 流程的磨機選型結(jié)果是合理的，研究確定選用的裝機總功率為3900kW，其中一臺裝機功率為1300KW ，型號為φ6.0 m×2.5m (F/ F) 半自磨機，兩臺單臺裝機功率1300 kW φ6.0 m×3.5 m (F/F) 球磨機。

半自磨機；硫化鉛鋅礦；選礦

隨著開礦技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，針對不同礦物自身特點和選礦的要求，研究單位設(shè)計制造了多種磨碎設(shè)備。由于半自磨具有工藝流程環(huán)節(jié)少、項目投資低和管理方便等優(yōu)點，半自磨機逐漸在選礦中被應(yīng)用。在進(jìn)行半自磨機選擇時，必須充分的考慮多方面因素的影響，需要據(jù)所選礦石的特性參數(shù)來研究預(yù)選工藝是否具有可行性。如果經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)方案具有可行性，則可以根據(jù)礦石特征數(shù)據(jù)，通過JKSimMet軟件模擬選擇最佳的工藝流程中磨機規(guī)格及裝機功率等參數(shù)。為了研究半自磨機在硫化鉛鋅礦中應(yīng)用是否具有合理性，本文對通過JK 落重試驗、JKSimMet軟件模擬對硫化鉛鋅礦選礦中半自磨機規(guī)格進(jìn)行了研究，并通過SABC與3CB流程功耗對比對半自磨機的可行性進(jìn)行了研究，以期推動半自磨機在硫化鉛鋅礦選礦中的應(yīng)用。

1 材料和方法

1.1 材料

某硫化鉛鋅礦原礦100kg；落重試驗設(shè)備；磨損試驗機及JKSimMet軟件等。

1.2 方法

1.2.1 礦石性質(zhì)試驗

JK DWT 或JK 落重試驗 (Drop Weight Test)是由澳大利亞昆士蘭大學(xué)的礦物研究中心 (JKMRC)研究的一種礦石性質(zhì)試驗方法，也是目前該領(lǐng)域內(nèi)最為常用的方法之一。JK DWT試驗大概需要100kg的原礦石，該試驗是通過礦石落重試驗設(shè)備模擬半自磨/自磨機內(nèi)礦石的碎磨情況，獲得相應(yīng)的礦石特性相關(guān)參數(shù)，試驗所需的裝置見圖1和圖2。通過礦物處理模擬軟件，可以利用礦石落重試驗得到與礦石特性相關(guān)的參數(shù)，結(jié)合設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)等運行JKSimMet軟件模擬，獲得工藝系統(tǒng)中半自磨機的性能情況。

圖1 落重試驗設(shè)備

圖2 磨損試驗機

JK DWT 能提供以下四個方面的礦石特性參數(shù)：

(1)參數(shù)A和b是用來表征被測礦石抵抗沖擊破碎能力強弱的。參數(shù)A×b的值越大，礦石就越容易破碎，反之則不易破碎。參數(shù)A×b與半自磨機中鋼球和礦石之間、礦石和礦石之間的沖擊破碎機理相對應(yīng)。

(2)參數(shù)ta是用來表征礦石抵抗研磨破碎能力大小的，它與半自磨機中鋼球同礦石之間、礦石痛礦石之間的磨剝破碎機理的對應(yīng)。參數(shù)ta值越大，表示礦石抵抗研磨能力越弱。

(3)參數(shù)SG是礦石的密度，該參數(shù)可用于半自磨機/自磨機工藝流程的選擇。

(4)能耗與破碎程度的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以用于建立能耗和破碎粒度分布關(guān)系。

半自磨機的選型依據(jù)主要來源于JK DWT試驗所得的A、b、ta、SG 等參數(shù)。

1.2.2 磨機選型

JKSimMet軟件是由JK MRC開發(fā)研制的，涵蓋了選礦中多個過程的數(shù)學(xué)模型。半自選礦廠的磨機進(jìn)行選型時，磨機/自磨機的性能以通過JKSimMet軟件利用可落重試驗等得到的礦石特征參數(shù)進(jìn)行預(yù)測。此外，通過該軟件能對生產(chǎn)流程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把相關(guān)工藝的工藝參數(shù)進(jìn)行適度的優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而使選礦廠的在低能耗、高產(chǎn)能的最佳狀態(tài)下進(jìn)行生產(chǎn)。

在使用JKSimMet 軟件時，可以通過半自磨機內(nèi)物料的破碎機理與破碎后物料通過格子板排料的關(guān)系建立質(zhì)量平衡方程，進(jìn)而建立預(yù)測的數(shù)學(xué)模型。破碎機理主要考慮落重試驗的參數(shù) A×b（高能破碎）、參數(shù)ta（低能破碎）和破碎表觀函數(shù)等；排料函數(shù)與格子孔或頑石孔大小、開孔率、綜合料漿流體學(xué)以和開孔位置等因素有關(guān)。

圖3 JKSimMet 模擬結(jié)果

2 結(jié)果與分析

2.1 硫化鉛鋅礦特性實驗

2.1.1 硫化鉛鋅礦參數(shù)

硫化鉛鋅礦的自磨機/半自磨機模型參數(shù)見表1。

表1 自磨機/半自磨機參數(shù)表

2.1.2 硫化鉛鋅礦參數(shù)與數(shù)據(jù)庫的對比

硫化鉛鋅礦的A×b的值，在1KWh/t下的值、ta值與JK已測礦石數(shù)據(jù)庫的比較見表2。由表2可知，硫化鉛鋅礦的A×b值為64.3屬于抗沖擊破碎能力中軟的范圍。在JK已有的3096種礦石數(shù)據(jù)中，小于此數(shù)值的礦石有69.9%。硫化鉛鋅礦樣品的ta值為0.59，屬于抗磨蝕能力中軟的范圍。在JK已有的3197種礦石數(shù)據(jù)中，小于此數(shù)值的礦石有64.3%。

2.2 選型結(jié)果

JKSimMet軟件的模擬情況見圖3。選礦廠選擇SABC磨礦流程，研究確定選用的裝機總功率為3900kW，其中一臺裝機功率為1300kW ，型號為φ6.0 m×2.5m (F/F) 半自磨機，兩臺單臺裝機功率1300 kWφ6.0 m×3.5 m (F/F) 球磨機。

表2 試驗數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的比較表

2.3 SABC與3CB流程對比

在3CB系統(tǒng)處理能力為6000 t/d, SABC處理能力為一半，礦產(chǎn)品的最終要求粒度為-200目80%以上，P80為74um的情況下，3CD流程粗磨階段需要兩臺1300kW的破碎機，中碎階段需要一臺1300kW的破碎機，細(xì)磨階段需要兩臺1300kW的破碎機，而SABC流程中用一段式的裝機功率為1300kW的半自磨機代替三個階段。破碎完成之后，3CD流程需要通過球磨機進(jìn)行兩級破碎才能達(dá)到礦石粒度要求，而SABC流程只需要一級研磨即可。

3 討論

澳大利亞昆士蘭大學(xué)JK DWT試驗、美國MacPherson 可磨性試驗和SMC公司的SMC試驗等是當(dāng)前半自磨工藝設(shè)計選型備選的試驗方案。由于JK落重試驗需要的試樣較少，且測定具有簡單快捷的特點；同時，JK DWT試驗?zāi)艿贸鯦KSimMet模擬軟件需要的三個核心參數(shù)ta、A和b，因此，該方法被廣泛應(yīng)用。本研究采用測定過程快捷簡便的JK落重試驗研究了硫化鉛鋅礦的參數(shù)ta、A和b的值，為JK SimMet軟件建模提供基礎(chǔ)礦石性質(zhì)參數(shù)。

JKSimMet軟件可以對碎磨工藝流程方案和功率分配方案進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，分析不同方案的優(yōu)劣。碎磨是選礦廠投資最大和后期功耗最多的部分，優(yōu)化的碎磨流程顯得尤為必有。常用的碎磨工藝方案有三種，其中半自磨/自磨工藝流程，又分為AB、ABC、SAB和SABC等幾工藝流程，但它們均以半自磨機/自磨機為核心。JKSimMet軟件對三種碎磨工藝均具有進(jìn)行一體化分析的能力，是進(jìn)行回路結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要方法，有利于推動回路設(shè)計水平不斷進(jìn)步。

在傳統(tǒng)的3CB 流程中，通常采用兩段式的球磨磨礦工藝流程，以便達(dá)到規(guī)定的磨礦細(xì)度。而在SABC 流程之中，以半自磨機代替3CB 流程的中細(xì)碎，相比細(xì)碎作業(yè)的篩下產(chǎn)品，半自磨機產(chǎn)品要細(xì)得多，因此，僅采用一段球磨就能達(dá)到磨礦的要求。

4 結(jié)語

本研究首先采用 JK DWT試驗，測定了硫化鉛鋅礦的特性參數(shù)，以此為基礎(chǔ)用JKSimMet軟件模擬的方式，與3CB流程進(jìn)行比較分析，進(jìn)而對硫化鉛鋅礦項目的工藝系統(tǒng)性能進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，鉛鋅礦選礦項目采用半自磨機代替3CD流程中三段式破碎機是合理的。

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