新疆某鐵選礦廠鋼球補加制度優化

符 云 董永斌 林俊領

(新疆寶地礦業股份有限公司)

鋼球作為磨機的主要磨礦介質，在確保充填率一定的情況下，鋼球配比是影響磨礦效率的關鍵所在，磨礦過程包含沖擊和磨剝兩大過程，不同大小的鋼球具有不同的磨礦作用， 不同的產品粒度要求，決定不同的鋼球配比。總的來說，大的鋼球沖擊力強，適宜大塊磨礦，小的鋼球磨剝作用強，適宜細粒度磨礦，如何達到最佳的磨礦效果，需要不同尺寸的鋼球進行配比[1-2]。

經過選礦廠近兩年破碎系統的技改項目，新圓錐破碎設備的投入使用及采用兩段干磁預選拋廢流程，球磨機的入磨粒度已經發生了較大改變。因此，配合選礦廠將現球磨機入磨礦石進行粒度組成分析，進行球磨機鋼球配比優化的計算及研究。

選礦廠為一段磨礦，使用MQG2130濕式格子型球磨機，給礦粒度為-12 mm含量95%以上，采用GS20螺旋分級機與球磨機組成閉路磨礦，目前分級溢流粒度為-0.074 mm粒級含量80%。現有球磨機鋼球配比初裝球制度分別為φ100 mm、φ80 mm、φ60 mm，初裝比例為4∶3∶3，補加球制度為φ100 mm∶φ80 mm∶φ60 mm = 4∶3∶3。

1 入磨原礦粒度組成

1.1 技改前后原礦粒度對比分析

由于球磨機的入磨粒度已經發生了較大改變，將改造后的原礦粒度組成與改造前的原礦粒度組成進行對比，對比結果見表1。

由表1可知，技術改造前后原礦的粒度組成變化較大，+10 mm粒級含量降低了23.17個百分點，而-5 mm粒級升高了6.74個百分點，即大顆粒減

表1 技改造前后原礦粒度組成對比結果

注：以上數據采集日期為2014年6月與2015年4月。

少，細粒級含量增加。

1.2 磨機全給礦粒度分析

取磨機全給礦(新給礦+返砂，返砂比250%)試樣進行篩析，根據篩析結果作粒度累積曲線。可知磨機新給礦dmax= 10.62≈11 mm(磨機給礦95%過篩粒度)，-0.074 mm粒級含量為16.07%。磨機全給礦粒度篩析結果見表2。

表2 磨機全給礦粒度篩析結果

2 新鋼球配比制度的理論計算及結果

2.1 初裝球(球磨機內球比)計算

綜合參考國內外生產實踐，在計算鋼球直徑時，如果盡可能考慮影響計算鋼球尺寸的各種因素，則對精確求出鋼球尺寸大有益處。因此，決定采用球徑半理論公式為磨機鋼球球徑計算的方法。根據段希祥教授推導出的球徑半理論公式(1)，結合礦石性質及選礦廠實際磨機情況，計算出的不同給礦粒級情況下鋼球直徑尺寸，見表3。

(1)

表3 不同入磨粒度鋼球直徑計算結果

按照返砂比為250%的比例，將分級機返砂與球磨機入料混合形成新給礦進行粒度組成篩析試驗，其中新給礦中扣除不需要磨細的-0.074 mm粒級產率，折算出待磨給礦粒度組，然后按照相應比例分成4個組，由4個組的產率，按照偏大一點的原則處理，確定初裝球的比例，結果見表4。

表4 按返砂比250%計算的鋼球直徑

根據表3、表4，計算鋼球球徑及直徑取整，選礦廠初裝球比例為φ100 mm∶φ80 mm∶φ60 mm∶φ40 mm=3∶2∶3∶12。

2.2 補加球確定

由于鋼球的不斷磨損，需定期向球磨機內補加一種或幾種不同尺寸的鋼球，使球磨機內鋼球的充填率和各種尺寸鋼球的比例大致保持不變。

此次鋼球配比采用球徑半理論公式計算球徑，指導初裝球的配比，并以初裝球作為補球計算的依據，繪制磨機初裝球的球荷粒度正累積特性曲線，用作圖方法確定補加球后的球荷正累積特性曲線，依據此曲線得出各種補加球的比例。其理論依據是：磨礦中各種球均被磨損，大球的沖擊磨損大但研磨磨損小，小球的沖擊磨損小但研磨磨損大，可以認為大球及小球的磨損速度相當。因此，將初裝球的球荷曲線向左下平行移動即可得磨損后的球荷曲線，而向右上平行移動即可得補加后的球荷曲線。

將計算所得初裝球的累積球荷特性曲線作為球徑尺寸的函數，繪制初裝球曲線，鋼球補加曲線見圖1。

小直徑鋼球可由大球磨損而得到，同時考慮到球的種類多時補加麻煩及管理復雜，實際補球時只補加3種不同尺寸鋼球，從φ60 mm球徑開始補加，以此為起點作初裝球曲線的平行線，即得補加球的累積球荷曲線，見圖1。由補加球曲線上可查出φ100 mm、φ80 mm、φ60 mm 3種球的補加百分率分別為25%、15%、60%，比例為5∶3∶12。故決定補加φ100 mm、φ80mm和φ60 mm 3種球，補加球的單耗按0.6 kg/t計算，若按1 000 t/d計，日補加鋼球為1 000×0.6=600 kg，每臺磨機補加1/2×600=300 kg，即φ100 mm球補加75 kg、φ80 mm球補加45 kg及φ60 mm球補加180 kg。

圖1 鋼球補加曲線

3 結 語

(1)采用精確度較高的段式球徑半理論公式計算球徑，指導初裝球的配球，再通過作圖法確定補加球方案，確定出新的鋼球制度：初裝球比例φ100 mm∶φ80mm∶φ60mm∶φ40mm=3∶2∶3∶12，補加球比例φ100 mm∶φ80 mm∶φ60 mm=5∶3∶12。

(2)此次鋼球配比制度的優化主要針對選礦廠礦石性質及球磨機特點，在理論計算、理論分析的基礎上，結合實際生產情況，完成了鋼球配比優化及確定補加球制度的計算。但以上數據僅為理論計算所得為擬鋼球補加方案，未經試驗論證，后期仍需要在現場進行試行，通過連續考察統計一段時間(2個月左右)的處理量、補加鋼球的數量以及磨機運轉電耗，計算調整出新的最佳補加球制度。可有效提高磨機效率，在一定范圍內降低鋼球消耗與磨機電耗，達到節能降耗的目的。

[1] 段希祥.選擇性磨礦及其應用[M].北京：冶金工業出版社，1995.

[2] 曹亦俊，段希祥.球磨機裝補球理論的現狀及發展趨勢[J].有色金屬，1999(4)：34-38.

[3] 嚴劉學，史廣全，劉安平，等.梅山鐵礦提高磨礦產品均勻性試驗[J].現代礦業，2014，30(4): 130-132.