高壓輥磨機(jī)在赤峰柴礦公司的試驗(yàn)應(yīng)用

摘要：針對(duì)赤峰柴礦公司生產(chǎn)中常規(guī)破碎工藝生產(chǎn)能力低、產(chǎn)品粒度粗等問(wèn)題，在半工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用高壓輥磨閉路篩分工藝，取得了良好的生產(chǎn)效果。生產(chǎn)實(shí)踐證明：該工藝性能匹配合理，有效改善了選冶系統(tǒng)能耗結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了生產(chǎn)指標(biāo)，提高了生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)成本，破碎生產(chǎn)能力提高了50 %，產(chǎn)品粒度P90由-11 mm 降至-6 mm，選冶生產(chǎn)成本降低了11.16 %，年節(jié)約成本近千萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：高壓輥磨機(jī);黃金礦山;破碎;閉路篩分;降本增效

中圖分類(lèi)號(hào)：TD952文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）08-0067-04doi：10.11792/hj20210814

引 言

在礦物加工領(lǐng)域，碎磨作業(yè)流程選擇與設(shè)備配置直接影響礦物解離度，進(jìn)而影響質(zhì)量和成本指標(biāo)。高壓輥磨機(jī)利用粒群粉碎原理，具有設(shè)備作業(yè)率高、處理能力大、粉碎比大、節(jié)能、土建投資小等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。為了解決球磨機(jī)效率低、能耗大等問(wèn)題，各行業(yè)開(kāi)始應(yīng)用高壓輥磨機(jī)[3]。20世紀(jì)80年代高壓輥磨機(jī)被引入國(guó)內(nèi)，先期主要應(yīng)用于建材水泥的粉磨、有色金屬及貴金屬礦石的粉碎、鐵精礦球團(tuán)廠的細(xì)磨等領(lǐng)域[4]。近些年高壓輥磨機(jī)因其優(yōu)異的性能在國(guó)內(nèi)逐漸得到黃金行業(yè)的認(rèn)可和重視，高壓輥磨機(jī)工藝適應(yīng)性強(qiáng)，可大幅度提高入磨物料的粉礦率和可磨性，顯著提升產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)降本增效[5]。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展積淀，目前其制造及使用技術(shù)已經(jīng)很成熟，設(shè)備大型化和自動(dòng)化程度較高。俄羅斯查帕德諾依（Zapadnoye）礦是全球首家成功將高壓輥磨機(jī)（1 000 mm×900 mm，驅(qū)動(dòng)功率2×400 kW）應(yīng)用于破碎生產(chǎn)流程的黃金礦山;第二家應(yīng)用高壓輥磨機(jī)（1 000 mm×500 mm）的黃金礦山是澳大利亞維多利亞州的本迪溝（Bendigo）金礦;山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦于2012年成功將高壓輥磨機(jī)（1 400 mm×1 100 mm，驅(qū)動(dòng)功率2×560 kW）應(yīng)用于碎磨流程[6]。目前，黃金礦山高壓輥磨機(jī)大都應(yīng)用于開(kāi)路流程，邊料返回閉路流程應(yīng)用較少。

山東黃金赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司（下稱(chēng)“赤峰柴礦公司”）原常規(guī)破碎采用兩段一閉路工藝流程。粗碎采用1臺(tái)C80顎式破碎機(jī)，細(xì)碎采用1臺(tái)HP300圓錐破碎機(jī)，篩分采用1臺(tái)2YKR2060H圓振動(dòng)篩。其供礦粒度350～0 mm，最終產(chǎn)品粒度-11 mm 占90 %。該流程生產(chǎn)能力低，只有80 t/h，產(chǎn)品粒度粗，產(chǎn)能低效逐漸制約了赤峰柴礦公司的高質(zhì)量發(fā)展。鑒于此，經(jīng)多方論證，決定在原破碎系統(tǒng)中增加1臺(tái)高壓輥磨機(jī)作為細(xì)碎設(shè)備，使產(chǎn)品粒度P90（排料中小于某一粒級(jí)的占比為90 %）穩(wěn)定降低至-6 mm，實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造與生產(chǎn)無(wú)縫銜接，達(dá)到多碎少磨的目的，且在提高磨礦效率的同時(shí)降本增效。

1 半工業(yè)試驗(yàn)

赤峰柴礦公司礦石類(lèi)型為蝕變巖型、石英脈型，賦礦圍巖主要為蝕變巖，礦石平均密度為2.81 g/cm3，礦石中等偏硬，普氏硬度系數(shù)為12～18。礦石中金礦物絕大部分為自然金，少量銀金礦;金屬礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦，少量鈦鐵礦、黃銅礦、鋯石等;非金屬礦物主要為石英、鈉長(zhǎng)石、透閃石-陽(yáng)起石、透輝石-鈣鐵輝石、白云母、鉀長(zhǎng)石等。

1.1 原礦粒度組成

原礦經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)破碎至-20 mm后混勻、縮分、取樣，樣品進(jìn)行粒度組成、密度分析，測(cè)得原礦密度為2.81 g/cm3。試驗(yàn)用原礦粒度組成分析結(jié)果見(jiàn)表1。

1.2 開(kāi)路試驗(yàn)

赤峰柴礦公司高壓輥磨一次開(kāi)路試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室1臺(tái)GM100/25 型金屬礦用高壓輥磨機(jī)進(jìn)行，輥?zhàn)又睆綖? 000 mm，輥寬為250 mm，處理量為60～100 t/h。開(kāi)路試驗(yàn)設(shè)置高壓輥磨機(jī)工作壓力分別為

8.0 MPa、10.0 MPa、12.0 MPa，轉(zhuǎn)速為 20 r/min。在不同工作壓力條件下進(jìn)行高壓輥磨試驗(yàn)，高壓輥磨結(jié)束后，收集輥壓產(chǎn)品，將物料混勻、縮分、取樣，進(jìn)行粒度組成分析。開(kāi)路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，不同工作壓力下的電耗情況見(jiàn)表2，物料負(fù)累積曲線見(jiàn)圖2，物料粒度組成分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表2、圖2、表3可知：在高壓輥磨機(jī)工作壓力為8.0 MPa、10.0 MPa、12.0 MPa時(shí)，-5.000 mm 粒級(jí)產(chǎn)率分別為 69.84 %、75.53 %、75.91 %，-0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率分別為7.90 %、8.53 %、8.67 %;試驗(yàn)輥壓數(shù)據(jù)表明，不同工作壓力下的輥壓產(chǎn)品細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率逐漸升高，高壓輥磨機(jī)對(duì)赤峰柴礦公司礦石有較好的擠壓效果。在不同工作壓力下高壓輥磨機(jī)輥壓產(chǎn)品粒度組成差異小，但高工作壓力下的能耗較高，隨著工作壓力的增大電耗依次為 1.81 kW·h/t、2.21 kW·h/t、2.71 kW·h/t。因此，根據(jù)不同工作壓力下電耗及輥壓產(chǎn)品粒度分布結(jié)果，推薦最佳工作壓力為 10.0 MPa。

1.3 閉路篩分試驗(yàn)

根據(jù)開(kāi)路條件試驗(yàn)設(shè)定高壓輥磨閉路試驗(yàn)工作壓力為 10.0 MPa，每次給料量10.00 kg，每次高壓輥磨結(jié)束后，收集輥壓產(chǎn)品，用振動(dòng)篩（篩孔為 5 mm×5 mm）篩分，稱(chēng)量篩上、篩下物料，保留篩下物料，篩上物料返回與新給料混勻，重新給入高壓輥磨機(jī);重復(fù)以上試驗(yàn)流程，直至篩下物料質(zhì)量接近新給料質(zhì)量或篩下物料不再增加，則該流程達(dá)到平衡。將循環(huán)平衡后的篩下物料縮分、取樣，進(jìn)行粒度組成分析。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，高壓輥磨閉路篩分循環(huán)負(fù)荷見(jiàn)表4，最終篩下物料粒度組成分析結(jié)果見(jiàn)表5。

由表4數(shù)據(jù)分析計(jì)算得出：該礦石在高壓輥磨閉路篩分試驗(yàn)第 3 次達(dá)到平衡，篩上物料循環(huán)質(zhì)量為 4.06 kg，計(jì)算得到高壓輥磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷為 40.60 %。由表5可知：在高壓輥磨機(jī)工作壓力10.0 MPa下，閉路篩分循環(huán)試驗(yàn)平衡時(shí)的篩下物料中-0.500 mm粒級(jí)產(chǎn)率為31.71 %， -0.074 mm 粒級(jí)產(chǎn)率為 11.05 %。

試驗(yàn)推薦閉路篩分工藝流程中高壓輥磨機(jī)工作壓力10.0 MPa，篩孔孔徑5 mm，循環(huán)負(fù)荷40.60 %。

2 高壓輥磨閉路篩分工藝應(yīng)用

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、設(shè)計(jì)要求、生產(chǎn)現(xiàn)狀，赤峰柴礦公司經(jīng)多次內(nèi)外部論證，最終確定選冶整體技術(shù)改造思路是邊生產(chǎn)邊改造?？紤]到破碎需新增一段高壓輥磨機(jī)及篩分廠房建設(shè)，以及設(shè)備的采購(gòu)周期，首先對(duì)破碎系統(tǒng)進(jìn)行高壓輥磨閉路篩分工藝改造，使其能與經(jīng)營(yíng)目標(biāo)匹配。

2.1 工藝流程及改造方案

原常規(guī)破碎采用兩段一閉路工藝流程：粗碎采用C80顎式破碎機(jī)，細(xì)碎采用HP300圓錐破碎機(jī)，篩分采用2YKR2060H圓振動(dòng)篩，供礦粒度350～0 mm，最終產(chǎn)品粒度P90為-11 mm。技術(shù)改造方案為：新增高壓輥磨閉路篩分工藝，即在原兩段破碎設(shè)備基礎(chǔ)上增加1臺(tái)140 mm×80 mm高壓輥磨機(jī)，其電動(dòng)機(jī)功率為2×500 kW，與1臺(tái)2USTK3060振動(dòng)篩組成閉路，形成三段兩閉路破碎篩分系統(tǒng)。高壓輥磨機(jī)參數(shù)見(jiàn)表6，高壓輥磨閉路篩分工藝流程見(jiàn)圖4。

2.2 應(yīng)用效果

2020年8月破碎工藝改造為“兩段破碎+高壓輥磨”，并在高壓輥磨后設(shè)置閉路篩，通過(guò)生產(chǎn)調(diào)試，優(yōu)化了入磨粒度，實(shí)現(xiàn)了多碎少磨，同時(shí)合理分配二段磨礦的負(fù)荷，充分挖掘了磨礦流程及系統(tǒng)潛力，選礦能耗與成本大幅降低，實(shí)現(xiàn)了選礦“增產(chǎn)增效、降本增效、提質(zhì)增效”的目的。改造前后破碎工藝產(chǎn)品對(duì)比見(jiàn)表7。

1）多碎少磨，節(jié)能增效。破碎采用高壓輥磨閉路篩分工藝，優(yōu)化了現(xiàn)有二段磨礦工藝負(fù)荷及能力，提高了磨礦效率，改善了選別指標(biāo)，優(yōu)化了選礦能耗。赤峰柴礦公司應(yīng)用高壓輥磨閉路篩分工藝后，破碎生產(chǎn)能力提高50 %，產(chǎn)品粒度P90由-11 mm 降至-6 mm，破碎能耗由總占比的6.80 %增至15.32 %，球磨能耗由總占比的51.87 %降至45.85 %，選礦總能耗降低9.83 %。高壓輥磨閉路篩分工藝應(yīng)用前后能耗構(gòu)成情況見(jiàn)圖5。

2）提質(zhì)提量，降本增效。高壓輥磨閉路篩分工藝應(yīng)用后，通過(guò)對(duì)高壓輥磨機(jī)輥參數(shù)、閉路篩篩面選型的優(yōu)化，以及球磨機(jī)鋼球級(jí)配的優(yōu)化和二段磨礦負(fù)荷均衡分配技術(shù)的調(diào)整，選礦處理量提高了35 %以上，選礦尾礦指標(biāo)同比降低了10 %，選冶生產(chǎn)成本降低了11.16 %，年降低成本近千萬(wàn)元。高壓輥磨閉路篩分工藝應(yīng)用前后能耗對(duì)比見(jiàn)圖6，選冶成本對(duì)比見(jiàn)表8。

3 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，處在轉(zhuǎn)變方式、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換動(dòng)力的攻關(guān)期。對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)施節(jié)能升級(jí)改造，可以賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì)，在綠色轉(zhuǎn)型中形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。赤峰柴礦公司通過(guò)應(yīng)用高壓輥磨閉路篩分工藝，提高了選礦處理量，改善了選別指標(biāo)，優(yōu)化了選礦能耗，降低了生產(chǎn)成本，應(yīng)用效果良好。高壓輥磨機(jī)是高效率設(shè)備，其開(kāi)閉路工藝的選擇與應(yīng)用應(yīng)充分遵循選礦產(chǎn)品及產(chǎn)能的要求，流程選擇要依托工藝技術(shù)特點(diǎn)、設(shè)備能力，充分發(fā)揮高壓輥磨工藝先進(jìn)、高效、節(jié)能的工藝特性。應(yīng)用高壓輥磨閉路篩分工藝的破碎系統(tǒng)本身因裝機(jī)負(fù)荷的增加，破碎能耗及成本會(huì)有一定程度增加，但從全流程統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合考慮選冶整體產(chǎn)能、選冶設(shè)計(jì)及生產(chǎn)技術(shù)改造等，應(yīng)優(yōu)先選擇高壓輥磨閉路篩分工藝，真正踐行“多碎少磨”理念，實(shí)現(xiàn)選冶全流程質(zhì)和量的優(yōu)化，助推礦業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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Experimental application of high pressure roller mill in Chifeng Chaikuang company

Xie Minxiong

（Chifeng Chaihulanzi Gold Mining Co.，Ltd.，Shandong Gold Group Co.，Ltd.）

Abstract：The conventional crushing process has low productivity and coarse product grain in the production of Chifeng Chaikuang company.In light of that，based on semi-industrial test，closed-circuit high pressure roller mill screening process is applied and achieves good production performance.The production practice shows that the process performs fit，effectively improving the energy consumption structure of the metallurgical system，optimizing production index，improving productivity，lowering production cost，with the crushing productivity increased by 50 %，product grain P90 decreased from -11 mm to -6 mm，metallurgical production cost lowered by 11.16 %，saving nearly ten million yuan per year and creating significant social and economic profits.

Keywords：high pressure roller mill;gold mine;crushing;closed-circuit screening;cost-effective