半自磨球磨磨礦回路設備計算及選型(續)

楊松榮

(中國黃金集團建設有限公司， 北京 100101)

4 經驗方法

對20世紀80年代以來生產礦山采用半自磨機的生產實例進行了統計，并與半自磨機選擇計算中常用的礦石性質參數進行了相關性分析。從統計的數據(如圖6、圖7所示)看，各參數之間相關強度不同，有強有弱，如邦德功指數(Wi)與研磨指數(Ai)則基本不相關(圖7)。由于礦石磨礦最基本的因素是功率、容積和處理能力，因此，在沒有成熟的計算方法的情況下，試圖從生產實踐中的半自磨機+球磨機的基本回路配置的角度來找到一些可借鑒的關系。

給定的磨礦回路，在給礦粒度一定的條件下，磨機規格越大(容積越大)，裝機功率越大，其處理能力也就越大。對于特定的礦山，由于礦石性質的限定，其磨礦回路則有了各自的特點：單段自磨或半自磨，半自磨+球磨(或自磨+礫磨)，有無頑石破碎，一段或二段頑石破碎，半自磨與球磨的臺數比,頑石破碎后的返回地點(半自磨機或球磨機)等。

在此，選取基本磨礦回路的半(自磨)+球(礫)磨的二段磨礦回路作為分析的基本單元，采用每天單位磨機裝機功率的處理能力(t/kWd)(暫且簡稱“功率能力”，以qN表示)和每天單位磨機容積的處理能力(t/m3d)(暫且簡稱“容積能力”，以qv表示)以及單位容積的裝機功率(kW/m3)(暫且簡稱“功率強度”)進行統計比較，同時考慮了以下因素：

(1)由于二段磨礦之間的負荷平衡可以通過格子板開孔大小、篩孔規格以及循環負荷返回地點等措施進行調節，故在此不考慮前后二段磨礦的功率分配事項，計算中采用的均為前后二段磨機的總功率和總容積。

圖6 不同礦山的ta、Axb、磨礦功指數、功率能力之間相關關系

圖7 邦德功指數與研磨指數之間相關關系

(2)磨機容積和功率的計算均采用通用的磨機標定規格數據，如φ10.97m×6.1m半自磨機，安裝功率13 235kW，分別以此數據計算該磨機的容積和功率。

(3)處理能力以選礦廠的日處理能力為基數進行計算，個別礦山生產能力采用設計數據，但投產后已經超過設計能力，數據仍按設計能力處理。

(4)由于頑石破碎在磨礦回路中所占功耗的比重很小(2%～4%)，且各礦山之間差別大，故沒有考慮。

(5)各種礦石性質差異很大，沒有考慮各個磨礦回路之間的給礦和排礦粒度差異。

(6)處理不同礦石的礦山之間按金屬品種分類，如銅、金、鐵、鎳、鉬等。

分析共采用了117個完整的半自磨+球磨回路，除所有礦山參與綜合分析外，還對銅、金、鐵、鎳、鉬分別進行了比較，結果如圖8至圖13所示。

從圖8中可以看出，絕大多數磨礦回路的功率能力(圖8a)在0.75～1.75t/kWd，絕大多數的容積能力(圖8b)在10～40t/m3d，磨機的功率強度則絕大多數在20～25kW/m3。

通過功率能力、容積能力、功率強度及相互關系圖，對特定礦山的礦石性質，可以很容易地分析出其半自磨+球磨回路的功率或磨機規格是否合適。例如分別位于圖8a、圖8b、圖8c、圖8d中的A、B、C、D四個點是同一組數據，是First Quantum的Kansanshi銅礦處理氧化礦回路的數據，其功率能力為4.09t/kWd(A點)，容積能力為100t/m3d(B點)，其功率強度為24.48kW/m3(C點)，是合適范圍，這說明該磨礦回路的功率和磨機規格是匹配的，是合適的，只是由于礦石太軟，故處理能力非常大，從圖8d的回歸方程曲線上其位于最上端(D點)。

圖8 不同礦山的功率能力、容積能力、功率強度及其相關關系

采用了117個磨礦回路的數據，包括半自磨+球磨回路、半自磨回路、自磨+球磨回路、自磨+礫磨回路，采用最小二乘法回歸后得到的方程為

qv=24.828 79qN-2.809 75

(8)

式中：qv——磨礦回路中磨機的容積能力，t/m3d；

qN——磨礦回路中磨機的功率能力，t/kWd。

式(8)可以簡化為

qv=24.83qN-2.81

(9)

圖9 不同銅礦山的功率能力、容積能力、功率強度及其相關關系

該回歸方程曲線(圖8d)的物理意義為：自左至右沿曲線方向，所處理的礦石由硬變軟，即左下端的數據表示磨礦回路所處理的礦石是最硬(最難磨)的，而右上端的數據表明磨礦回路所處理的礦石是最軟(最易磨)的，故爐渣磨礦的幾組數據位于該曲線的左下端。同時，如果某個磨礦回路的qv與qN的坐標點位于曲線的左上方且偏離太大(異常)，則說明該磨礦回路的磨機裝機功率過大，磨機規格顯得小，導致磨機的功率強度過高；同理，如果某個磨礦回路的qv與qN的坐標點位于曲線的右下方且偏離太大(異常)，則說明該磨礦回路的磨機裝機功率過小，磨機規格顯大，導致磨機的功率強度過低。

同理，銅礦、金礦、鐵礦、鎳礦、鉬礦磨礦回路的功率能力、容積能力、功率強度及相關關系分別如圖9、圖10、圖11、圖12、圖13所示。

圖10 不同金礦山的功率能力、容積能力、功率強度及其相關關系

圖11 不同鐵礦山的功率能力、容積能力、功率強度及其相關關系

圖12 不同鎳礦山的功率能力、容積能力、功率強度及其相關關系

圖13 不同鉬礦山的功率能力、容積能力、功率強度及其相關關系

從圖中可以看出，銅礦山磨礦回路的容積能力和功率能力之間的相關性很好；金礦山的該指標很差；鉬、鐵礦山的該指標看起來不錯，但因其實例太少，代表性不強。實際應用中建議功率能力可以參考相同金屬品種的指標，相關關系建議參考圖8及圖9指標。

5 計算實例

某斑巖金銅礦擬設計一處理能力為17Mt/a選礦廠，設計擬采用半自磨+球磨工藝，該礦的礦石性質屬硬礦石，邦德球磨功指數為17.1kW·h/t，設計擬采用半自磨機與球磨機臺數為1∶2配置，計算所需磨機規格及安裝功率。

半自磨+球磨回路的有效運轉率按94%計算，則該磨礦回路的日處理能力為49 500t。參照圖9a中銅礦山磨礦回路的功率能力中間值約為1.3t/kWd，設計的銅礦石屬硬礦石邦德球磨功指數為17.1kW·h/t，因此在功率能力的取值上按從低考慮，故擬取值1.25t/kWd，則磨礦回路所需安裝功率為49 500÷1.25=39 600kW。

根據目前的生產實踐，半自磨機與球磨機的功率分配大都為1∶1，且考慮大型半自磨機和球磨機的成熟使用的規格，半自磨機的安裝功率選取為20 000kW，每臺球磨機的安裝功率為9 800kW。半自磨機選取包繞式電機，單臺球磨機選用雙齒輪電機驅動，每臺電機安裝功率為4 900kW。

參照磨機制造廠家(或礦山實際使用的磨機規格)預選取12.2m×6.7m半自磨機，安裝功率20 000kW；球磨機為6.71m×11.73m，安裝功率為4 900kW×2。

根據選取的半自磨機和球磨機，計算該磨礦回路的容積能力為30.71t/m3d。

按照圖9d中回歸方程，在功率能力qN為1.25t/kWd時，其容積能力qv為29.44t/m3d，差別很小，故半自磨機規格及安裝功率不變，即選用12.2m×6.7m半自磨機一臺，安裝功率為20 000kW；6.71m×11.73m球磨機二臺，每臺安裝功率為4 900kW×2。

同時，對于大規模生產的礦山，由于礦石性質的變化對磨礦回路穩定運行影響極其敏感，建議半自磨+球磨工藝要采用頑石破碎。頑石破碎對磨礦回路起輔助作用，但不可或缺。該礦山頑石破碎按頑石循環量25%計算，可選用MP800型破碎機二臺(一用一備)。

6 結論

半自磨+球磨磨礦回路的設備選擇計算方法相比于常規碎磨流程中球磨機的選別計算則復雜得多，但其對于磨礦所需體積和功率則是相通的，只是不同的計算方法選取的基點不同，故采用實際生產數據回歸所得到的方程有其局限性，其代表性強，卻無法采用個體礦山的數據準確進行計算，但其可以參照類似生產礦山的數據進行準確的評估，且其隨著生產礦山的不斷增加和生產數據的陸續加入，其預測的準確度也會越來越高。