第一篇：冬瓜山銅礦提高半自磨機處理能力的生產(chǎn)實踐

冬瓜山銅礦提高半自磨機處理能力的生產(chǎn)實踐

◆ 鄧禾淼

(銅陵有色集團控股有限公司 冬瓜山銅礦，安徽銅陵 244031)

摘要：介紹冬瓜山銅礦選礦廠使用的半自磨機的技術(shù)特點及應(yīng)用情況，并對該半自磨機在試生產(chǎn)出現(xiàn)的處理能力不高問題進行了分析研究，最終通過一系列優(yōu)化措施使半自磨機的處理能力由最初的250t/h提高到550t/h。

關(guān)鍵詞：半自磨；銅礦；破碎；循環(huán)負荷

選礦流程的關(guān)鍵作業(yè)之一是磨礦，傳統(tǒng)的磨礦流程經(jīng)多年的生產(chǎn)實踐檢驗，表現(xiàn)出工藝流程長、所用設(shè)備數(shù)量和型號多、金屬消耗量大、基建投資和生產(chǎn)費用高的特點，而半自磨回路流程簡單，簡化了兩段破碎及篩分設(shè)備，配置簡單，投資省，在國內(nèi)外已被越來越多的礦山所采用。

冬瓜山銅礦是安徽銅都銅業(yè)公司所屬后勁礦山，選礦廠所處理的礦石為冬瓜山礦段10000t/d和獅子山礦段3000t/d的混合礦石，是我國目前國內(nèi)單系列處理能力最大的選礦廠，主要大型設(shè)備依靠進口，如Φ8.53m×4m半自磨機、130m3浮選機、Φ24m高效濃密機等機電一體化設(shè)備等，均屬國際先進水平的產(chǎn)品，設(shè)備處理能力大，自動化水平及技術(shù)含量高，在國內(nèi)礦山屬首次應(yīng)用；同時引入了基于PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)的世界先進水平的選礦自動化系統(tǒng)和PROSCON 2100NT的選礦智能控制工具，并于2004年10月投入試生產(chǎn)。礦石性質(zhì)

冬瓜山礦段礦石為熱液蝕變強烈的變質(zhì)原生硫化銅礦，按礦物組成可分為8種自然類型，其中含銅滑石蛇紋石類型礦石，位于礦體下部，約占礦石總量的30%，經(jīng)磨礦后容易泥化；主要含銅金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及磁鐵礦等。獅子山礦段礦石類型較簡單，主要為含銅矽卡巖型礦石。冬瓜山礦石的邦德磨礦功指數(shù)為14.73kW?h/t，礦石硬度f=13～15；與冬瓜山礦石相比，獅子山礦石硬度更高，其可磨度系數(shù)為冬瓜山礦石的0.7。原礦含水量約3%；含泥量根據(jù)來礦中含銅磁黃鐵礦、滑石、蛇紋石的比例而定。碎磨工藝流程

井下出窿的礦石粒度為-250mm，礦石密度3.2t/m3，礦石松散系數(shù)1.6，通過主井提升至地表，由皮帶輸送至選礦廠粗礦倉，選礦廠碎磨系統(tǒng)采用半自磨+球磨和旋流器控制分級工藝，粗礦倉下部采用8臺電振放礦機放礦，通過皮帶給人一臺半自磨機，半自磨機排礦端設(shè)有圓筒篩，篩上產(chǎn)物通過皮帶再返回半自磨機。粗磨球磨機為兩臺Φ5.03m×8.3m溢流型球磨機，由3300kW低速同步電機驅(qū)動，半自磨機篩下產(chǎn)物和球磨機的排礦給人粗磨泵池，通過兩臺16/14渣漿泵分別給入兩組Φ660mm的旋流器組進行分級，每組安裝6臺旋流器，通常工作4-5臺，旋流器溢流進入浮選，沉砂給入粗磨球磨機再磨，半自磨機給料粒度為-250mm，設(shè)計排料粒度為-2.5mm(P80)。旋流器最終溢流濃度為30%-35%，磨礦細度70%-75%-74μm。半自磨機技術(shù)特點

冬瓜山銅礦使用的半自磨機是國內(nèi)首次引進的大型磨礦設(shè)備，半自磨機規(guī)格為ф28英寸×13英寸，由一臺4850kW低速同步電機驅(qū)動，傳動方式為目前先進的LCI變頻調(diào)速傳動，同時帶有定速旁路運行系統(tǒng)。這種傳動方式可以最大限度減少大型電機起動時對電網(wǎng)的沖擊，同時具有較好的調(diào)節(jié)半自磨機工作負荷的能力。電機通過空氣離合器及齒輪結(jié)構(gòu)驅(qū)動磨機筒體旋轉(zhuǎn)，磨機設(shè)計轉(zhuǎn)速為11.04r/min(75%臨界轉(zhuǎn)速)，一般運行轉(zhuǎn)速為8.66～11.6r/min(60%～80%臨界轉(zhuǎn)速)，磨機帶有完善的運行監(jiān)測功能和先進的PLC控制程序，可實現(xiàn)對磨機運行過程中電機功率、電流、潤滑系統(tǒng)油量、溫度及中空軸壓力等各參數(shù)的實時監(jiān)測，同時可傳輸至選礦廠主控室的DCS系統(tǒng)。

磨機配有電耳系統(tǒng)，可以監(jiān)測磨機內(nèi)的聲響趨勢，判斷磨機是否過載、空載或保持穩(wěn)定的負荷。

半自磨機襯板為鉻-鉬鋼合金襯板，筒體襯板為高/低聯(lián)合提升條形式，可有效提升鋼球及礦石，襯板帶有橡膠襯墊，有助于襯板定位，減少襯板下的礦漿。排料端襯板由錐型帶槽排料格子板和盲板、橡膠芯板組成，排出的礦漿由礦漿提升條排入與排料中空軸連接在一起的圓筒篩，圓筒篩篩孔為長圓形孔，尺寸為1/2英寸寬、1.5英寸長。

半自磨機設(shè)計鋼球充填率為8%～12%，設(shè)計綜合充填率為24%～30%，給礦中+150mm級別含量不小于20%，以保證有效的磨礦介質(zhì)。半自磨機鋼球采用鍛造鋼球，球徑130、120、100、80mm。補加球徑130mm，每天兩次，鋼球消耗約0.5～0.7kg/t原礦。

半自磨機處理量通過設(shè)在皮帶輸送機上的皮帶秤(給礦皮帶和返礦皮帶各一個)進行測量；根據(jù)半自磨機PLC的信息(速度、壓力、電耳等信號)，可以判斷進料的礦石性質(zhì)，通過DCS系統(tǒng)調(diào)整半自磨機給礦量或設(shè)定穩(wěn)定的給礦量，半自磨機的給水通過設(shè)定的比值自動添加，保證半自磨的磨礦濃度始終穩(wěn)定。在生產(chǎn)過程中保證半自磨機的綜合充填率是穩(wěn)定半自磨工藝生產(chǎn)的關(guān)鍵。球磨機主要的控制回路有旋流器給礦濃度的比例給水調(diào)節(jié)、泵池液位自動調(diào)節(jié)、旋流器壓力自動調(diào)節(jié)等回路。半自磨設(shè)備的生產(chǎn)調(diào)試及達產(chǎn)節(jié)能綜述

半自磨安裝調(diào)試結(jié)束后即投入試運行，并進行了各方面的工藝及控制調(diào)試工作，但在前兩個月試生產(chǎn)時間里，半自磨并沒有像預(yù)想的那樣很快達到設(shè)計能力，相反只有設(shè)計能力的一半左右，半自磨機的返砂量也很小，通過流程考察發(fā)現(xiàn)，圓筒篩下產(chǎn)品很細，最高時細度可達50%-74μm，遠遠超過目標細度(20%-74μm)，對此進行了以下幾方面的研究。

4.1 礦石粒度和硬度

礦石硬度和粒度組成對于半自磨機來說是影響處理能力的一個重要因素，冬瓜山選礦廠入選礦石中含有的老區(qū)部分礦石其可磨度系數(shù)僅為新區(qū)礦石的0.7，硬度明顯大于新區(qū)礦石，當這部分礦石含量特別多時，會明顯影響半自磨機的處理能力。而粒度組成對于半自磨機的處理能力的影響則非常明顯。給礦中-20mm范圍內(nèi)的礦石破碎比比較小，說明這一級別礦石在半自磨中較難破碎。在生產(chǎn)中井下提升的礦石給人粗礦倉中時發(fā)生了明顯的粒度偏析現(xiàn)象，從給礦電振上可看到，l號、2號、7號井是粉礦為主，5號、6號井較為平均，而3號、4號井則基本上為大塊礦石，因此在生產(chǎn)中電振給礦時必須要兼顧到各臺電振的粒度情況以及礦石硬度的變化，合理進行搭配才能使半自磨機的工作更為平穩(wěn)。

4.2 頑石

由于半自磨機本身的工作特點，在半自磨機生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生一些頑石，也叫難磨粒子或臨界粒子，其粒徑在25～70mm，這種粒徑的礦石不具備作為介質(zhì)的作用，同時又需要更大的礦石或鋼球撞擊它們才能使其破碎，因而在半自磨機中的可磨度較差，會不斷積累而占用半自磨機的有效體積，造成半自磨機生產(chǎn)率降低，能耗上升，對硬度較大的老區(qū)礦石更為顯著。據(jù)文獻報道，頑石循環(huán)所導(dǎo)致的能耗約占磨機功耗的20%左右。在生產(chǎn)中對頑石的處理作了簡單的探索試驗，將半自磨機排出的礦石收集起來，不直接返回到半自磨機，但從試驗結(jié)果來看，較多的頑石并沒有排出來，因而這項措施對提高半自磨機的處理能力沒有產(chǎn)生明顯的效果。

4.3 鋼球類型

在設(shè)備廠商提供的說明書中，并沒有明確所應(yīng)采用的鋼球類型，在最初采購鋼球的時候，也充分考慮到了磨機的直徑較大，對鋼球的抗沖擊性有較高的要求，選用了電爐生產(chǎn)的多元合金鑄造鋼球，但在停車檢查中發(fā)現(xiàn)，這種鑄球仍然存在較嚴重的破碎現(xiàn)象，碎球占用了不少的充填率和能量消耗。為此于2004年12月將鑄造鋼球改為鍛造鋼球，鍛造鋼球的碎球率大大降低。同時采取的另一項措施是定期清除返回皮帶上的碎鋼球，使磨機排出的碎球不再進入循環(huán)，進一步提高磨礦介質(zhì)的效率。

4.4 襯板(格子板)

投產(chǎn)初期，半自磨機等量裝入Φ130mm、Φ110mm、Φ90mm、Φ70mm鋼球共120t，裝球率12%，實際混合充填率21%左右，全速n2=0.79 nc=11.6r/min運轉(zhuǎn)，負荷4200kW左右，處理量250t/h左右。鋼球砸筒體襯板強度大、頻率高。返砂皮帶上，礦石粒度≤20mm占100%，返砂量25t/h左右，其中口12.7mm礦粒仍為6t/h左右。

磨機采用的格子板是襯板孔剖面為退八字錐形孔，在使用中發(fā)現(xiàn)這種格子板存在排礦不暢的缺陷，這種退八字錐形孔的排布不利于聚集在排礦端附近的難磨粒子(頑石)及時排出，使得半自磨機排料粒度很細，返砂粒度也較細。為此，2005年8月，把出料格子板一半篩孔相鄰筋割掉，它們的寬度由20mm加大為70mm，篩孔面積雖增加約25%，但采用這種措施后，只是返砂皮帶上粒度-70mm礦石加大，返砂量增加1倍，50t/h左右。其中-12.7mm粒度礦量并沒有明顯增加，半自磨機處理量仍為280t/h左右。10月12日檢測，半自磨機平均給礦量270t/h，平均負荷4150kW，實際混合充填率21%左右，平均用電單耗15.4kW?h/t。半自磨產(chǎn)品粒度-14mm占98.4%，未達到粒度-12.7mm占100%的標準要求，而-74μm占42.1%，且-40μm微粒占31.9%其含量太大，產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，嚴重影響半自磨機的處理量。開一臺球磨機，平均負荷2720kW，實際混合充填率25%左右，平均磨礦單耗10.1kW?h/t。磨礦產(chǎn)品粒度-74μm只占63.6%，也未達到粒度-74μm占65%～70%的要求。其碎磨用電單耗25.5 kW?h/t。開2臺球磨機，磨礦產(chǎn)品粒度，-74μm占69%左右達標。碎磨單耗高達35kW?h/t。

為了增強半自磨機的排礦，提高半自磨機的處理能力，增加出料襯板篩孔尺寸，加速礦石的及時排出。通過處理，半自磨機的處理能力有了大幅的提高，處理能力由250t/h提高至350t/h。

4.5鋼球大小

第三階段半自磨機確保實際混合充填率30%，鋼球逐步加大到Φ180mm而達產(chǎn)(2006年11月至2007年5月)：2006年11月初，半自磨機在上述基礎(chǔ)上，補加Φ150mm鋼球，處理量不斷增加，到11月19日，處理量11190t/d，平均466.25t/h，半自磨平均負荷4430kW，平均單耗9.5kW?h/t，實際混合充填率3l%左右。返砂皮帶上，礦石粒度-50mm占100%，返砂量70t/h左右，其中-12.7mm礦粒占lOt/h左右。開2臺球磨機，磨礦產(chǎn)品粒度-74μm占66.3%達標。磨礦用電單耗11.9kW?h/t，碎磨用電單耗21.4kW?h/t，而在11月10日，平均給礦量430t/h，半自磨平均負荷4360kW，實際混合充填率29%左右，半自磨單耗10.1kW?h/t，半自磨產(chǎn)品粒度-10mm占100%，-1.6mm只占12.7%，-74μm占32.94%，-40μm微粒占25.7%。其粒級分布略優(yōu)于前個月。磨礦產(chǎn)品粒度-74μm占67%達標，碎磨用電單耗23kW?h/t。

2007年3月初，半自磨機補加Φ170mm的鋼球，3月7日處理量13380t/d，平均557．5t/h，平均負荷4450kW，實際混合充填率32%左右，半自磨平均單耗8kW?h/t。開兩臺球磨機，磨礦產(chǎn)品粒度達標。實際混合充填率30%左右，磨礦用電單耗10 kW?h/t，碎磨用電單耗18.04kW?h/t。隨后由于礦石硬度變化波動大，半自磨處理能力也隨之波動，很難穩(wěn)定，鑒于此，將補加鋼球尺寸增加到Φ180mm，半自磨處理能力也穩(wěn)定在12000t/d。

以上措施的實施對半自磨機的工藝指標有了較大的提高，半自磨機處理量提高到500t/h，與設(shè)計處理能力接近。半自磨機返砂量約為15%，排礦產(chǎn)品粒度有了較大的改善，-74μm含量由50%降至30%以下。結(jié)語

冬瓜山銅礦半自磨機是我國首次引進大型半自磨設(shè)備，驅(qū)動方式先進、控制系統(tǒng)完善可靠，是一種現(xiàn)代化的高效設(shè)備，配置上取代了傳統(tǒng)的碎礦工藝，大大降低了基建的難度及占地面積，也大大降低了生產(chǎn)中的維護強度和維護量，對選礦綜合成本的降低發(fā)揮了重要的作用，其穩(wěn)定有效的運行也對其他礦山的發(fā)展提供了借鑒。

通過對半自磨機添加鋼球種類、數(shù)量，增大排礦格子板篩孔尺寸等措施的實施，以及對半自磨機的給礦粒度和硬度等影響因素的探索，一定程度上解決了半自磨機排礦不暢的缺點，使半自磨機的處理能力有了很大的提高。而補加Φ180mm的鋼球使得半自磨機處理能力最大能達到550t/h的設(shè)計處理能力。因此增大補加球球徑是提高半自磨機處理能力最有效的途徑。■

參考文獻

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