某銅礦磨礦流程設(shè)計(jì)及優(yōu)化

祖大磊，王新昌，李 琦，張興麗

1洛陽(yáng)理工學(xué)院 河南洛陽(yáng) 471023

2中信重工機(jī)械股份有限公司 河南洛陽(yáng) 471039

某銅礦磨礦流程要求采用半自磨流程，處理能力為 3 000 t/d，磨機(jī)車間為 24 h 工作制，即小時(shí)處理能力為 125 t/h，球磨產(chǎn)品粒度 -74 μm（-200目）通過率為 90%（P80≈52 μm）。客戶要求按單系列半自磨流程進(jìn)行設(shè)備選型，考慮到礦石性質(zhì)較軟、礦山規(guī)模較小，為了簡(jiǎn)化工藝流程，選擇單段半自磨流程（SSAG），該流程的優(yōu)勢(shì)在于流程短、便于管理，固定投資成本和運(yùn)行成本較低。

1 礦石性質(zhì)及磨礦流程計(jì)算

根據(jù)該銅礦項(xiàng)目要求，對(duì)該礦礦樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室礦石碎磨特性評(píng)估，完成了 JK 落重試驗(yàn)（DW）、SMC和球磨功指數(shù)試驗(yàn)，以評(píng)估礦石的可碎性和可磨性，為磨礦流程的計(jì)算提供依據(jù)[1-2]。礦石碎磨特性評(píng)估結(jié)果如表 1 所列。

表 1 礦石碎磨特性評(píng)估結(jié)果Tab.1 Evaluation results of ore breaking and grinding properties

參數(shù)A×b表示礦石的抗沖擊破碎能力，A×b值越小，說明礦石越難破碎；反之，說明礦石越易破碎。DWi表示礦石的抗沖擊能力，其值越小表示礦石越軟。將表 1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比可知，對(duì)于半自磨機(jī)，礦石可破碎性屬于很軟的范圍；對(duì)于球磨機(jī)，其可磨性屬于中等范圍。

由于礦樣的破碎性質(zhì)屬于很軟的范圍，且礦樣的相對(duì)密度分布沒有出現(xiàn)雙峰跡象，表明在半自磨機(jī)內(nèi)不易聚集高密度的難磨粒子。

根據(jù)礦石性質(zhì)可以預(yù)估半自磨機(jī)的給料粒度，一段破碎機(jī)緊邊排礦口為 140 mm，如果實(shí)際有變化，磨礦系統(tǒng)處理能力也將有所變化，最終計(jì)算模擬結(jié)果為半自磨給料產(chǎn)品粒度F80=80 mm。

根據(jù)項(xiàng)目要求和礦石性質(zhì)，應(yīng)用 JK SimMet 模擬方法和 SMCC 計(jì)算程序，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，對(duì)項(xiàng)目磨礦流程進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。

2 投產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)

該磨礦流程成功運(yùn)行 9 個(gè)多月后，半自磨系統(tǒng)的處理能力已經(jīng)達(dá)到 4 000 t/d，磨礦系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2 所列。

表2 磨礦系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.2 Operation data of grinding system

客戶計(jì)劃增加半自磨系統(tǒng)的處理能力，要求先對(duì)該半自磨系統(tǒng)的最大處理能力進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)磨礦系統(tǒng)工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，半自磨機(jī)的運(yùn)行功率為 1 000 kW，裝機(jī)功率為 1 600 kW，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率為 62.5%，磨礦噸功耗為 6.0 kW·h/t。根據(jù)半自磨機(jī)支取功率計(jì)算模型可計(jì)算得到，半自磨機(jī)在 14.3 r/min 的轉(zhuǎn)速、27% 的總充填率、18% 的鋼球充填率下，其小齒輪處傳動(dòng)功率約為 1 390 kW，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行功率約為 1 440 kW，負(fù)荷率達(dá)到 90%。此時(shí)磨機(jī)的支取功率達(dá)到最大，處理量為最大。對(duì)于現(xiàn)有礦石性質(zhì)，根據(jù)磨礦噸功耗 6.0 kW·h/t，則磨機(jī)最大運(yùn)行功率 1 440 kW 時(shí)的處理量為 240 t/h，即 5 760 t/d。

3 磨礦系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 問題分析

單段半自磨流程比起半自磨 — 球磨流程，簡(jiǎn)化了流程配置，可節(jié)省項(xiàng)目投資，但是應(yīng)用卻較少，主要原因是其控制難度較大。它采用 2 次閉路（分別采用篩子和旋流器閉路），返砂量較大（有的流程返砂量能達(dá)到 300%），可能會(huì)出現(xiàn)磨機(jī)“漲肚”或礦漿池現(xiàn)象。因此在設(shè)計(jì)半自磨機(jī)排料端的礦漿提升器時(shí)，需要對(duì)礦漿提升能力進(jìn)行準(zhǔn)確核算，在選擇渣漿泵及管道等輔助設(shè)備時(shí)，也要對(duì)礦漿流量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，渣漿泵及管道的選型要合理。

由于單段半自磨流程的產(chǎn)品粒度較細(xì)且較難準(zhǔn)確控制，所以旋流器的規(guī)格選擇也非常重要。溢流端產(chǎn)品粒度波動(dòng)會(huì)對(duì)旋流器底流端沉砂量造成很大影響，從而影響半自磨系統(tǒng)的穩(wěn)定性。結(jié)合本項(xiàng)目，由于磨礦產(chǎn)品P80=52 μm，當(dāng)P80＜75 μm 時(shí)，旋流器的底流返砂量對(duì)于磨礦產(chǎn)品粒度的變化非常敏感，且由于半自磨機(jī)內(nèi)缺少磨礦介質(zhì)，使整個(gè)回路的返砂量大大增加，加上格子孔和提升器的限制，容易在磨機(jī)筒體內(nèi)形成礦漿池。當(dāng)繼續(xù)增加半自磨系統(tǒng)的處理量（4 000 t/d 或者更高）時(shí)，其內(nèi)部礦漿池礦漿面過高而從進(jìn)料端溢出。

3.2 優(yōu)化措施

半自磨機(jī)格子孔開孔尺寸過小或者是開孔比例不足，易造成礦漿排礦速度降低，不能滿足礦漿的流速，從而造成礦漿過多并從進(jìn)料口溢出；當(dāng)鋼球的充填率過高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鋼球堵塞格子孔的現(xiàn)象；當(dāng)?shù)V漿通過格子孔進(jìn)入礦漿提升器后，經(jīng)過簸箕板的提升，礦漿流至排料口流出，如果礦漿提升器的能力不足，礦漿堵在礦漿提升器中而排不出筒體，也會(huì)在磨機(jī)筒體內(nèi)出現(xiàn)礦漿池現(xiàn)象。

因此，建議先改造格子孔的開孔位置并增加格子孔的開孔率，判斷礦漿排礦不暢的問題是否能夠解決；然后再進(jìn)一步分析是否需要改造礦漿提升器，以優(yōu)化礦漿提升器簸箕板的提升能力；最后，待礦漿池現(xiàn)象解決后，進(jìn)一步提高鋼球的充填率并改變鋼球的直徑及配比，實(shí)現(xiàn)增加處理能力的目的。

4 結(jié)論

（1）在一定的條件下，小型選廠可以考慮選用單段半自磨磨礦流程，能夠滿足工藝要求，同時(shí)在設(shè)備管理和投資成本方面具有優(yōu)勢(shì)。

（2）單段半自磨磨礦工藝流程對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和操作水平有較高要求，要求原礦的礦石性質(zhì)變化幅度較小，磨礦細(xì)度不小于 75 μm，這樣有利于磨礦系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。