以破代磨技改方案在漓鐵選礦中的應用實踐

吳 瑛 王增良 陳 惠

(1.紹興市冶金機械制造有限公司；2.浙江漓鐵集團有限公司；3.紹興市工貿國資有限公司)

浙江漓鐵集團有限公司選礦廠由于自磨系統能耗高，采用以破代磨技改方案按原礦處理100萬t/a的規模進行改造，設計采用三段一閉路破碎—預先篩分(篩上干選)—高壓輥磨系統+濕篩閉路—磨前粗磁預選流程替代原有的一段粗碎—自磨—頑石細碎—細碎產品粗磨—濕篩磨前預選流程，細磨精選流程保持不變。通過高壓輥磨工藝系統替代自磨機工藝系統改變了以往能耗高的現狀，達到了企業節能降耗、降本增效的目的。

1 工藝流程設計、改造方案及實施過程

1.1 工藝流程設計

選礦廠原有生產工藝流程為：自產原礦一段破碎—自磨—頑石破碎—磁選—分級—球磨—磁選—磁聚—過濾—自產精粉，共3個系列。實際處理能力自產原礦為108萬t/a，年產全鐵品位為64.5%的鐵精粉79萬t(合并進口秘魯粗礦加工)。原自磨系統選礦生產工藝流程見圖1。

圖1 原自磨系統選礦生產工藝流程

通過試驗研究及設備選型，改造確定采用新工藝流程：破碎系統采用三段一閉路破碎、預先拋廢流程；高壓輥磨系統采用高壓輥磨+濕篩閉路、磨前預選流程；主廠房系統采用一段磨礦分級、階段磁選流程。

此次技改方案新增主要設備有粗碎JC1150顎式破碎機2臺、2470圓振洗礦篩1臺、CC300圓錐破碎機1臺、2460圓振篩1臺，CC400圓錐破碎機1臺、GLGY14060高壓輥磨機1臺，帶式除鐵器4臺，永磁除鐵器4臺，磁滑輪2只等。同時，拆除2臺5518濕式自磨機和停用1臺2736格子形球磨機。技改方案設計選礦工藝指標見表1。

表1 以破代磨技改設計選礦工藝指標

1.2 以破代磨工藝設計及改造方案

(1)井下礦石經開采、提升、運輸至粗碎車間原礦倉，礦石(<500 mm)通過JC1150顎式破碎機破碎，調小棒條篩間隙和破碎排礦口至礦石塊度-200 mm。粗碎后產物與棒條篩篩下產物合并經皮帶輸送除鐵后轉運至大塊干選機進行拋廢，廢石進入廢石5#筒倉，拋廢后礦石進入1#～4#圓筒倉貯存，貯量3 000 t。

(2)粗碎產品通過4 m3礦車運至原礦倉，倉貯量4 800 t，礦石經皮帶輸送除鐵后至2470雙層洗礦振動篩，再進入中碎CC300圓錐破碎機開路破碎，排料粒度-70 mm，洗礦+2 mm篩上及破碎排料經返礦皮帶除鐵和磁滑頭輪拋廢后進入原料倉作為細碎原料。-2 mm篩下產品礦漿匯總輥磨篩下進入1次磁選系統選別。

(3)中碎產品經給礦機給入2460雙層振動篩預先檢查篩分，篩上物料進入細碎CC400圓錐破碎機閉路破碎，破碎篩下-15 mm 產品經除鐵和磁滑頭輪拋廢后進入輥磨原料倉。

(4)細碎產品從輥磨原料倉放入新增的輥給皮帶除鐵后轉至高壓輥磨機料倉，經高壓輥磨機破碎后進入3層直線篩篩分，篩上產品經篩下皮帶除鐵，轉到返礦皮帶除鐵和磁滑頭輪拋廢后，轉入輥給皮帶閉路輥磨。篩下-3 mm 產品進入泵池，輸送至1次磁選選別，后段細磨精選工藝不變。

1.3 初驗及試運行情況

由于設計初期未能充分考慮原礦含泥量，以及初期選擇的洗礦篩所需洗礦要求計算不足，直到2015年4月拆除1538洗礦篩，完成2470洗礦篩安裝后，技改工藝流程實現了順暢生產。2015年8月實現精礦粉產量7.04萬t，精礦鐵品位為64.73%，精礦細度為-0.074 mm 83.06%，尾礦鐵品位為7.44%，自產礦電單耗為22.67 kWh/t，實現達質達產。

2 系統運行測試結果

以破代磨技改項目于2015年2月6日投入試生產以來，2014年下半年和2015年6—8月對系統各設備和工藝流程進行了全方面生產測試。

2.1 粗碎工序測定

粗碎工序主要保證井下出窿原礦的處理，同時保證CC300中碎工序符合給礦粒度要求，根據CC300設備性能要求，最大給料粒度必須在215 mm以下。

(1)2014年6—7月，對原有600 mm×900 mm顎式破碎機進行棒條篩篩孔和排礦口調整，1#破碎機棒條篩篩孔調至200 mm，排礦口調整至130 mm；2#破碎機棒條篩篩孔保持300 mm，排礦口保持200 mm。在處理能力80 t/h時，由于1#破碎機排礦粒度變小，拋廢品位及磁性鐵含量比2#破碎機排礦低很多；二者拋廢產率基本接近，均達11%。

(2)2014年10月對JC1150顎式破碎機產品進行濕篩，進行粒徑組成分析，測得-15 mm粒級含量占34.33%。為了檢驗JC1150破碎機礦石塊度情況(格篩為100 mm，破碎機排礦口為110 mm)，確保符合CC300給礦粒度要求。2014年10月在粗碎排料皮帶上隨機取樣對破碎產品最大粒徑進行測量。測得最大塊平均粒徑為166 mm且每次平均粒度均未超過200 mm，符合中碎CC300給礦粒度要求。

(3)對JC1150和600 mm×900 mm顎式破碎機生產能力進行了比較，根據2015年1—8月生產工藝數據統計，JC1150顎破和600 mm×900 mm顎破實際生產能力分別為298.88、180.39 t/h，粗碎改造達到設計要求。JC1150和600 mm×900 mm顎式破碎機生產能力見表2。

2.2 CC300中碎和CC400細碎圓錐破碎能力測定

粗碎后礦石中-3 mm粒級含量占15.99%，含泥量較大，會影響中細碎圓錐破碎作業；CC300和CC400圓錐破碎機試生產過程經歷了3個階段：第1階段2014年9月11日至2014年11月7日未洗礦，CC300圓錐破碎機無法生產；第2階段2014年11月15日至2015年5月3日，安裝了1538洗礦篩，輔以圓筒篩，洗礦能力不夠且洗礦未能一步到位；第3階段2015年4月7日安裝2470洗礦篩后，洗礦一步到位，能力足夠，保證了CC300圓錐破碎和高壓輥磨機正常作業。根據2015年7—9月生產統計，CC300和CC400圓錐破碎生產能力見表3。

表2 1# JC1150和2# 600 mm×900 mm顎式破碎機生產能力

表3 CC300和CC400圓錐破碎機生產能力

由表3可知，CC300中碎破碎機和CC400細碎破碎機平均生產能力分別達250、190 t/h。相關粒度組成測定：CC300中碎破碎機和CC400細碎破碎機排礦產品取樣平均粒徑分別為31.10、23.05 mm；2470洗礦篩篩下產品平均粒徑為0.937 mm，-0.074 mm占27.05%，結合原礦篩析結果測得2470洗礦篩篩下量占總給礦量的10%；2460振動篩篩下產品平均粒徑為11.29 mm，-0.074 mm占2.96%；采用2470洗礦篩用于洗礦工序后，中破和細破改造達到設計要求。

2.3 GLGY14060高壓輥磨機測定

GLGY14060高壓輥磨機測試結果表明：平均給料粒度為11.29 mm的細碎物料經高壓輥磨后物料平均粒度為3.66 mm，-0.074 mm粒級含量為16.75%，輥磨后物料通過三層直線振動篩分級，篩下物料平均粒度為1.16 mm，-0.074 mm粒級含量為21.97%，返礦平均粒度為7.13 mm，-0.074 mm粒級含量為1.49%，其篩分量效率為80.76%。

停止CC300和CC400破碎機(不含洗礦篩下)時，1次磁選機精礦平均粒徑為1.01 mm，平均鐵品位為43.21 mm，-0.074 mm粒級平均含量為23.07%。CC300和CC400破碎作業(含洗礦篩下)時，1次磁選機精礦平均粒徑為0.96 mm，平均鐵品位為41.51 mm，-0.074 mm粒級平均含量為19.51%。

2470洗礦篩篩下產品選別試驗結果表明：篩下產物鐵品位為18%，選精鐵品位為58.5%，選尾鐵品位為8.18%，產率為19.79%，鐵回收率為63.83%。2470洗礦篩篩下產品品位低，可磨可選性好，但產率較低；輥磨篩下產品品位較高，可磨可選性差，但產率較高。由此需注意2470洗礦篩開與不開時對生產調節中的影響。

1次磁選尾礦測定平均鐵品位為6.90%與自磨系統時尾礦鐵品位接近。

2.4 自產系統細磨精選精礦測定

測得自產3次磁精平均細度為-0.074 mm 88.47%、平均鐵品位為58.67%(含粗粉溢流)。

2.5 測定后選礦生產工藝數質量流程

以破代磨技改工藝數質量流程見圖2。

以破代磨技改選礦工藝年自產原礦處理量100萬t；年粗粉處理量46.26萬t；年產鐵精礦粉74.02萬t，其中年自產鐵精礦粉31萬t，鐵精礦品位為64.80%，細度為-0.074 mm 82%；年干拋廢石量19.34萬t。

圖2 以破代磨技改選礦工藝數質量流程

2.6 工藝流程測試評價

(1)JC1150顎式破碎機能力達298 t/h，且排礦粒度組成均符合CC300圓錐破碎機的給礦要求。只要大塊干拋產率控制在10%以下，拋廢鐵品位可控在9.0%以下，生產時間每天約10 h，粗碎工序能力足夠。

(2)CC300圓錐破碎機中碎能力由于2470洗礦篩能力擴大后，處理能力達250 t/h且洗礦效果較好，符合輥磨機入料水分≤5%要求。拋廢產率為13.73%，廢石鐵品位在9.0%以下，生產時間每天約10 h，中碎工序能力足夠。

(3)CC400圓錐細碎機能力達190 t/h，2460振動篩能力匹配，生產時間每天約10 h，中碎工序能力足夠。

(4)技改后自產精礦細度比技改前降低4個百分點，總精礦細度比技改前降低1.7個百分點。

(5)技改后總尾礦磁性鐵含量為1.50%,比技改前1.24%提高了0.26個百分點。

(6)高壓輥磨處理能力為106 t/h，可實現輥縫≥24 mm，輥壓≥10.1 MPa，輥磨排料-0.074 mm粒級含量≥16%，直線振動篩篩下物料-0.074 mm粒級含量≥20%。

(7)以破代磨技改流程與自磨流程測試數據比較：直線振動篩篩下進入1次磁選物料粒度比自磨系統下增粗0.6 mm；1次磁選精礦-0.074 mm含量降低23個百分點；1次磁選精礦品位降低3～5個百分點；1次磁選精礦產率增加6.89個百分點。

(8)以破代磨技改后最終拋廢產率為19.34%，與原自磨系統基本相同。

3 工程投資

3.1 技改工程總投資

以破代磨技改工程總投資見表4。

表4 以破代磨技改工程總投資 萬元

由表4可知，建筑工程投資243.52萬元，設備設施投資1 560萬元，工程總投資1 803.52萬元。

3.2 裝機容量

技改前自磨系統裝機容量為2 760.8 kW，技改后輥磨系統裝機容量為2 124.25 kW，減少636.55 kW，下降了23.06個百分點。

4 技改前后指標對比分析

2015年2月6日高壓輥磨機新流程試生產以來，鐵精礦粉干劑班產量最高達到860 t；2015年8月實現精礦產量為70 372 t，鐵品位為64.59%、細度 -0.074 mm 83.06%，水分為10.62%、尾礦鐵品位為7.27%，自產礦電單耗為22.67 kWh/t，基本實現達產、達質、達效目標。

4.1 電單耗對比

自磨與輥磨系統自產礦加工電單耗對比結果見表5。

表5 自磨系統與輥磨系統自產礦加工電單耗對比

注：2015年輥磨系統自產礦電單耗21.58 kWh/t，2013年自磨系統自產礦電單耗25.83 kWh/t。

由表5可知，2015年輥磨系統與2013年自磨系統相比全年剔除粗碎加工電耗后的自產礦電單耗為25.83 kWh/t，下降了4.25 kWh/t，下降了16.45個百分點，選礦廠自產礦電單耗明顯下降。按年處理自產礦100萬t計算，可節電425萬kWh，按0.7元/kWh計算，可節約電費297.5萬元/a。

4.2 物耗對比

自磨與輥磨系統自產礦加工物耗對比見表6。

由表6可知，以破代磨技改后剔除廢石加工物耗，自產礦物耗為8.41元/t，同2013年剔除粗碎加工物耗后的自產礦物耗9.01元/t比較，物耗下降0.6元/t。按年處理自產礦100萬t計算，可節約物耗60萬元/a。

若將輥磨機對輥物耗計入月度消耗，按對輥價格120萬元，使用周期18個月計算，2015年4—9月將增加物耗40萬元，同時剔除2015年4—9月技改后折舊增加48.6萬元，技改后自產礦物耗為8.23元/t，同2013年剔除粗碎加工物耗后的自產礦物耗9.01元/t比較，自產礦物耗降低0.78元/t。

4.3 實現減員增效

技改后選廠減少崗位操作人員6人，減少機修人員5人，合計減員11人。按工資6萬元/人計，可減少工資支出66萬元/a。

4.4 存在問題及改進措施

(1)由于新增洗礦作業用水量大幅增加，因此需加強流程中的水量控制，繼續實施各路污水進行回用造漿以減少用水量，最終實施篩下1臺8吋泵系統揚送，實現兩崗并一達到減員、降耗的目的。

表6 自磨與輥磨系統自產礦加工物耗對比

注：2015年輥磨系統自產礦物耗8.41元/t，2013年自磨系統自產礦物耗9.01元/t。

(2)因輥磨機排礦物料較之前自磨物料流動性變差，直線振動篩-3 mm篩下產物易造成直線篩和管道磨損導致流程堵塞，且在試車過程中磨礦細度未能達到設計要求。通過直線振動篩的改進完善，2層篩改為3層篩，規格為上7 mm、中4.5 mm、下2.5 mm，基本解決了直線篩磨損嚴重造成管道堵塞等問題，脫泥、脫水效果有所改善，但未達到最佳篩分效果，還需繼續改進完善。

(3)輥磨產品緩沖倉方案已形成但尚未實施，在實際生產過程中輥磨因故障或其他原因停車時，會對生產流程的穩定造成一定影響，導致產品質量波動較大。同時，由于14060高壓輥磨機采用變頻控制未設置受礦倉，輥磨機效能未能充分發揮，還需進一步完善工藝。

(4)此次技改已對CC300圓錐破碎機進行了防塵改造，CC400圓錐破碎機和高壓輥磨機雖已進行灑水防塵作業，但效果一般，仍需繼續改進完善。

5 結 論

(1)漓鐵選礦廠針對自磨系統能耗高的問題，將原有粗碎—自磨頑石破磨—球磨—階段分選流程改為三段一閉路破碎—預先篩分—高壓輥磨+濕篩閉路—磨前預選流程；以低能耗高壓輥磨系統替代原高能耗自磨機、頑石格子球磨系統，實現了節能降耗。

(2)以破代磨技改方案在老廠房內設計、施工和改造，克服了施工中的許多困難，目前屬國內首例，后續仍需完善提高。

(3)以破代磨技改新工藝2015年8月實現精礦產量70 372 t，鐵品位64.59%、細度-0.074 mm 83.06%、水分10.62%、尾礦鐵品位7.27%，自產礦電單耗22.67 kWh/t，除精礦細度較技改前下降2個百分點，其余指標均達到方案設計和考核要求，可完成設計74萬t/a以上的鐵精礦粉產量，基本實現達產、達質、達效。

(4)經分析確定了主要設備參數：JC1150顎式破碎機排礦口130 mm，棒條篩110 mm，排礦塊度<200 mm；CC300圓錐破碎機排礦塊度<70 mm，CC400排礦圓錐破碎機排礦塊度<40 mm；2460振動篩上24 mm、下18 mm；2470洗礦篩上25 mm×35 mm、篩下2 mm；1555直線振動篩篩上7 mm、中4.5 mm、下2.5 mm；14060高壓輥磨機原始輥縫20 mm，工作輥縫≥24 mm，輥壓≥10.1 MPa。

(5)該技改工程實際投資1 803.52萬元，按年產100萬t自產礦計算，年可節約成本453.19萬元，其中減少電費297.5萬元/a、減少物耗60萬元/a、減少人工支出66萬元/a、增加干選尾礦收入127萬元/a，折舊97.31萬元/a，預計4a可收回成本，實現了能耗、物耗和人力成本的下降，為企業降本增效奠定了基礎。