鑫匯公司選礦廠碎礦工藝技術改造實踐

顧延君 陳艷濱 李全良 王偉 滿曉飛

摘要：鑫匯公司選礦廠設計處理能力為2 000 t/d，隨著開采深度不斷增加，礦石硬度增大，在現有工藝流程情況下，處理能力大大降低，僅為1 600 t/d，對選礦廠正常生產及經濟效益產生了不利影響。為此，對選礦廠破碎工藝進行了技術改造，通過增設高壓輥磨機，并增大振動篩篩孔尺寸，降低了入磨粒度，實現了“多碎少磨”，選礦廠處理能力提高了30.11 %，達2 100 t/d，同時降低了能耗，電耗由24.04 kW·h/t降低為17.92 kW·h/t，降低了25.45 %，取得了顯著的經濟效益。

關鍵詞：高壓輥磨機;開路破碎;多碎少磨;節能降耗;技術改造

中圖分類號：TD928.2文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）12-0074-05doi：10.11792/hj20211216

山東黃金礦業（鑫匯）有限公司（下稱“鑫匯公司”）由于開采過程中礦石性質的變化，導致磨礦處理量不能達到選礦廠生產要求，因此為滿足生產需求進行了技術改造。若要提高選礦廠處理能力：一是根據“多碎少磨”的節能原則[1]，減小礦石入磨粒度，從而提高磨礦處理能力;二是在入磨粒度保持不變的情況下，通過增加磨機數量來提高磨礦處理效率。經過現場調研和勘察，最有效可行的方案為減小礦石入磨粒度。雖然通過減小篩孔尺寸來控制破碎產物粒度比較簡單直接，但由于礦石中含水含泥量大，減小篩孔尺寸會造成振動篩篩孔堵塞，從而導致破碎工段生產能力大幅下降，生產不能穩定運行。鑒于此，鑫匯公司通過增設高壓輥磨機，提高了破碎物料細粒級占比，并且破碎后物料無需通過小篩孔振動篩來檢查篩分即可直接進入磨礦分級處理系統，提高了處理能力，取得了較好的技術改造效果。

1 生產現狀

鑫匯公司選礦廠設計處理能力2 000 t/d，目前處理能力為1 600 t/d，破碎工藝流程為三段一閉路[2]，粗碎采用1臺C80顎式破碎機，中碎采用1臺GP100圓錐破碎機，細碎采用1臺HP300圓錐破碎機，檢查篩分采用1臺YKR2445圓振動篩，篩下產品粒度為-20 mm。隨著開采深度的不斷增加，礦石硬度增大，同時入選礦石中難單體解離的小顆粒金占比明顯增高，實際生產中需降低處理量來提高磨礦細度以保證工藝指標。這2方面原因導致磨礦處理量不能達到選礦廠產能要求。鑫匯公司生產工藝流程見圖1。

2 技術改造方案

為提高選礦廠處理能力，鑫匯公司技術人員查閱了大量的文獻資料并進行了調研考察，利用“多碎少磨”的節能原則進行技術改造[3]，即降低礦石入磨粒度，從而提高磨機處理能力。經過現場勘察，最終提出在現有破碎篩分系統與磨礦系統之間增設高壓輥磨機的方案。高壓輥磨機的理論基礎為層壓粉碎原理，其是一種擠滿式給料的料層粉磨設備。高壓輥磨機的特點是生產能力大、能量轉換率高、破碎比大、單位能耗低、流程配置簡單、產品中有大量細粒和微細粒級，有利于實現“多碎少磨”，且對含泥礦石有一定的適應性。同時，其磨礦產品中粗粒內部產生了豐富的應力裂紋，有利于礦物在磨礦時單體解離，可顯著提高磨機處理能力。技術改造主要考慮以下2方面問題：

1）由于礦石含泥量大，小篩孔易堵塞，以及考慮到目前場地空間的限制，新增高壓輥磨機采用不增加檢查篩分的開路破碎工藝。

2）鑫匯公司選礦廠在處理淺部礦石時最大生產能力可達到2 000 t/d，在礦石有用金屬含量基本不變的情況下，可以認為其磨礦后續作業能滿足當前技術改造后達產需要，因此本次技術改造設計主要集中在磨礦工藝前的破碎工藝。

2.1 破碎工藝

根據鑫匯公司要求，技術改造既要達到不影響現有破碎系統生產，又要實現提高處理量的目的。為此，確定的技術改造方案為：

1）高壓輥磨破碎廠房建設及設備安裝獨立進行，原破碎系統轉運篩下物料的皮帶輸送機安裝犁式卸料器且將槽型托輥更換為平型托輥，新舊皮帶廊銜接部分建設在現破碎系統停車期間進行，從而不會影響現破碎系統及其他工段的正常生產。

2）技術改造后正常生產時，現有篩下物料皮帶輸送機通過新增的犁式卸料器將篩下物料卸至新增1#皮帶輸送機，給入高壓輥磨機進行開路破碎，破碎后產品通過2#皮帶輸送機轉運至原有篩下物料皮帶輸送機輸送至粉礦倉。當高壓輥磨機檢修時，抬起犁式卸料器，篩下物料通過原有篩下物料皮帶輸送機直接輸送至粉礦倉。破碎系統采用計算機聯鎖控制。

2.2 電力及自動化

1）用電負荷。本次技術改造用電設備總裝機容量為649.6 kW，工作容量為649.6 kW，采用需用系數法計算負荷為：有功功率383.9 kW，無功功率99.16 kW（補償后），視在功率396.5 kVA，無一級負荷。

2）供配電方案。選礦廠有一座10 kV配電室，電源引自礦區35/10 kV總降壓變電所。毗鄰新破碎廠房建一座10/0.4 kV變電所，電源單回路引自選礦廠10 kV配電室，變電所內設1臺S11-630/10/0.4 kV變壓器，GKD低壓開關柜，供新破碎廠房用電。

2.3 其他設施

1）技術改造用水主要為高壓輥磨破碎廠房地面沖洗用水及冷卻系統用水，水源來自選礦廠現有生產給水。

2）通風除塵。在高壓輥磨機給料口、排料口及皮帶輸送機轉運點設置除塵點，配備除塵系統。

3）土建工程。高壓輥磨破碎廠房采用鋼結構，基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎，設16 t電動單梁起重機。高壓輥磨設備基礎直接落在持力層上，設2層鋼平臺。

本次新建高壓輥磨破碎廠房位于選礦廠內道路上，廠房北側東西方向考慮通車，南側放置高壓輥磨機及平臺。新增1#皮帶廊、2#皮帶廊跨度較大，立柱過多，會影響道路行車，因此新增的1#皮帶廊、2#皮帶廊采用鋼桁架結構，柱下獨立基礎。新建配電室及監控室采用砌體結構，墻下條形基礎。工業設施建筑面積383 m2，新建（構）筑物體積2 652 m3。

2.4 技術改造特點

本次技術改造，鑫匯公司突破了金礦老舊選礦廠提產擴能的瓶頸，大大提高了選礦廠的日處理量并節約了生產成本。技術改造特點有：

1）突破了老舊車間的空間限制，在無法添置新的磨礦處理設備及不影響生產的情況下，改造破碎工藝，以“多碎少磨”的技術思路實現了磨礦處理量的增加，對行業內老舊礦山改造具有示范作用。

2）在破碎工藝流程中的篩分系統后新增高壓輥磨機進行開路破碎，突破了金礦破碎工藝中的閉路處理思路，消除了破碎處理過程中堵料的風險，同時極大提高了破碎處理量。

3）深部礦石硬度大、難磨，新增高壓輥磨機破碎處理設備實現了堅硬礦石的細碎，解決了深部礦石處理低效的難題。

4）安裝犁式卸料器，在日常高壓輥磨機正常工作時其可將振動篩篩下物料轉運輸送至高壓輥磨機中進行高效細碎;當高壓輥磨機需要進行檢修維護時，抬起犁式卸料器，篩下物料可通過原有篩下物料皮帶輸送機直接輸送至粉礦倉，保證了選礦廠破碎處理系統可以連續工作。

5）料倉增加稱重傳感器，并將實時參數與變頻器頻率相關聯，實現礦料多破碎處理增速、礦料少破碎處理減速的自動反饋調節。

6）控制室與生產車間相互獨立，控制室內可實現對所有皮帶的自動控制，所有工作參數均完成可視化。在控制室內可利用工控機掌控生產流程，極大地改善了員工的工作環境，提高了操作安全系數并便于對整個生產系統進行把控。

7）破碎工段供礦充足，提高了合格粒級含量，為磨礦、浮選工段正常穩定生產提供了堅實保障，達產以來車間各工段匹配更加流暢，工藝配置更加合理，處理能力大幅提升，生產指標穩定。

3 應用效果

3.1 改造后工藝流程

改造后工藝流程見圖2。

3.2 粒級分布對比

2019年12月30日選礦廠對新安裝的高壓輥磨機進行帶料生產，輥間隙初始設定為6 mm，形成穩定工作壓力后高壓輥磨機主油缸壓力為8.5 MPa，輥間隙為22 mm。礦石為-570 m深部礦石，給料為振動篩篩下物料，粒度為-（12 mm×20 mm）。達產時未優化篩孔尺寸，具體粒級分布見表1，高壓輥磨機破碎排料粒級分布見表2。

由表1、表2可知：高壓輥磨機排料中+10.000 mm粒級占13.85 %，較給料降低了15.50百分點;而-10.000 mm粒級，高壓輥磨機排料產率提高到86.15 %。粒級達到設計預期效果，即-10.000 mm粒級占80 %以上。

由于高壓輥磨機給料粒度及物料破碎效果受振動篩篩孔尺寸控制，為分析在不同給料粒度條件下高壓輥磨機的破碎效果（高壓輥磨機最大給料粒度設計為30 mm），采用篩孔為12 mm×20 mm、18 mm×20 mm、18 mm×25 mm的振動篩進行了試驗。高壓輥磨機給料及排料粒級分析結果見表3。

由表3可知：隨著振動篩篩孔尺寸的增加，高壓輥磨機給料中細粒級含量不斷降低，粗粒級含量不斷增加。其中，篩孔為12 mm×20 mm時給料中-2.000 mm產率為25.08 %，篩孔為18 mm×20 mm時給料中-2.000 mm產率為22.59 %，篩孔為18 mm×25 mm時給料中-2.000 mm產率為19.07 %。對應的排料中-2.000 mm粒級產率分別為48.42 %、49.10 %、47.46 %。

可見，在振動篩篩孔由12 mm×20 mm增加至18 mm×20 mm與18 mm×25 mm時，雖然給料粒度變粗，但由于高壓輥磨機是基于層壓粉碎原理設計的一種粉碎設備，其特點是高壓、慢速、滿料，在適當增加給料的情況下，可有效增加給料壓力，提高破碎效果。因此，達到擠滿給料時，篩孔18 mm×20 mm、18 mm×25 mm與12 mm×20 mm的處理效果基本相同。

3.3 處理能力

振動篩篩孔尺寸決定了破碎工藝流程的處理能力。對不同篩孔尺寸條件下的破碎系統處理能力進行測定，結果見表4。

由表4可知：篩孔由12 mm×20 mm增加至18 mm×20 mm時，破碎系統處理能力由120 t/h提高至140 t/h，提高了16.66 %;由18 mm×20 mm增加至18 mm×25 mm時，破碎系統處理能力由140 t/h提高至180 t/h，提高了28.57 %。由表3、表4可知：在破碎系統振動篩篩孔由12 mm×20 mm增加至18 mm×20 mm后，高壓輥磨機產品粒度變化不大，但破碎系統處理能力大幅度增加;當篩孔為18 mm×25 mm時，破碎系統運行效果最佳。由于破碎工段產能大、供礦充足、物料細粒級含量增加，可為磨礦工段提升產能提供堅實保障。

3.4 磨礦效果

分別取高壓輥磨機給料與排料產品，采用實驗室球磨機進行磨礦細度試驗，測定2個樣品在相同磨礦時間條件下，新生成-0.074 mm粒級含量。試驗結果見表5。

由表5可知：經過高壓輥磨機破碎后的產品更易磨，相同磨礦時間下，產品中新生成-0.074 mm粒級產率相比振動篩篩下物料直接磨礦最高可提高11.12百分點，磨礦效果更好。原因是高壓輥磨產品微裂紋較多，更易磨，在達到相同磨礦細度的前提下，可節約磨礦能耗。達產1年來選礦廠處理能力由1 600 t/d提高到2 100 t/d，月平均處理能力達到5.9萬t，提產30.11 %。磨礦系統月平均處理能力見表6。

3.5 節能效果

在應用高壓輥磨機后，破碎作業噸礦電耗升高了52.88 %，主要原因是增加了高壓輥磨機，裝機容量增加500 kW。由于處理能力的提升，磨礦、浮選、尾礦輸送等作業噸礦電耗均下降。改造前選礦廠電耗為24.04 kW·h/t，改造后電耗為17.92 kW·h/t，應用高壓輥磨機后選礦廠噸礦總電耗降低25.45 %，年可節省電耗440.6萬kW·h，節省費用308.5萬元。

4 結 語

鑫匯公司選礦廠通過技術改造，將高壓輥磨機設置于破碎篩分系統和磨礦系統之間，取得了預期生產效果。技術改造完成后，破碎工段生產處理能力提高30 %，破碎產品-10.000 mm粒級產率提高至86.15 %，選礦廠處理能力提高了30.11 %。選礦廠電耗由24.04 kW·h/t降低為17.92 kW·h/t，降低了25.45 %，節約了電力資源，降低了對環境的破壞及能源的消耗;且在提高磨機處理能力后對浮選指標無明顯影響，實現了“多碎少磨”、提高磨機處理能力和節能降耗的目的，并提高了設備運轉率。鑫匯公司年均營業收入新增5 198.17萬元，每年可多向國家和地方上交稅金178.37萬元，肩負起企業造福一方的責任;又由于控制室和生產車間相互獨立，員工受噪聲及粉塵侵害的風險極大降低，操作安全系數大大增加，保證了員工的健康。

[參 考 文 獻]

[1] 韓旭.選礦工藝流程與設備改進[J].黃金，2007，28（11）：37-40.

[2] 張德良，郝建貞，王金法，等.鑫匯公司選礦廠破碎工藝改造實踐[J].金屬礦山，2009（12）：170-171.

[3] 張宏權.提高破碎機碎礦效能的分析與應用[J].設備管理與維修，2019（12）：109-111.

Renovation practice of the crushing technology in the

ore-dressing plant of Xinhui company

Gu Yanjun，Chen Yanbin，Li Quanliang，Wang Wei，Man Xiaofei

（Shandong Gold Mining Industry（Xinhui）Co.，Ltd.）

Abstract：The design capacity of the ore-dressing plant of Xinhui company is 2 000 t/d.With increasing mining depth，the ore hardness increases.With the current flowsheet，capacity is greatly reduced to only 1 600 t/d，adversely affecting normal production and economic profits of the ore-dressing plant.Therefore，technical renovation of the crushing process in the ore-dressing plant was carried out.By adding high pressure roller mill，and at the same time，enlarging the screen size of the vibration screen the initial fineness is reduced，realizing "more crushing less gridning"，improving the capacity of the ore-dressing plant by 30.11 %.The capacity of the plant reaches 2 100 t/d and the power consumption is reduced by 25.45 % from 24.04 kW·h/t to 17.92 kW·h/t.The renovation has achieved significant economic profits.

Keywords：high pressure roller mill;open-circuit crushing;more crushing less grinding;energy saving and consumption reduction;technical renovation