半自磨工艺在某钼矿的应用分析与台效优化.pdf

第 48 卷 2020 年第 10 期 编辑 翟晓华 破磨 44 在半自磨机衬板应用过程中，提升条的结构变化对其 磨损速率起决定性作用，而材料组织的均匀性也有一 定的影响。 4 结论 通过对半自磨机衬板的实际磨损情况的测量及离 散元法模拟磨损分析，证明使用离散元方法模拟的可 靠性。 1 使用离散元法对衬板的磨损模拟可以预测衬 板的磨损位置，指导衬板的设计，为复合提升条的排 布提供参考，对衬板进行结构优化，提高其使用寿 命。 2 半自磨机筒体提升条使用过程中的磨损速率 是不均匀的，其结构变化起决定性作用，材料组织的 均匀性也有一定的影响。 参 考 文 献 [1] 邹声勇，尹润生．粉磨工艺及设备的发展 [J]．矿山机械， 2004，32969-71. [2] 陈佳侠，张会友，刁晓刚，等．国外某铜矿半自磨机铸钢衬 板失效分析 [J]．铸造，2020，695443-448. [3] 刘建平，姬建钢，陈松战，等．一种半自磨机筒体衬板的优 化设计 [J]．矿山机械，2014，421081-83. [4] 喻 晓，王成伟，赵 魏，等．激光三维扫描技术在矿用磨 机上的应用 [J]．矿山机械，45841-44. □ 收稿日期2020-07-22  半自磨工艺在某钼矿的应用 分析与台效优化 陈 冲1,2，张 旺1,2，谭文才1,2 1洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039 2矿山重型装备国家重点实验室 河南洛阳 471039 摘要介绍了半自磨碎磨工艺在某钼矿的应用情况，对其在实际生产过程中的问题进行了分析，同 时介绍了生产实践中提高半自磨台效的有效措施，并取得了较好的效果，最后对现存问题进行了展 望分析。 关键词半自磨工艺；碎磨工艺；台效优化 中图分类号TD453 文献标志码B 文章编号1001-3954202010-0044-04 Analysis on application of semi-autogenous grinding process in a molybdenum mine and efficiency improvement CHEN Chong1,2, ZHANG Wang1,2, TAN Wencai1,2 1Luoyang Mining Machinery Engineering Design Institute Co., Ltd., Luoyang 471039, Henan, China 2State Key Laboratory of Mining Heavy Equipment, Luoyang 471039, Henan, China AbstractThe paper introduced the application of semi-autogenous grinding comminution process in a molybdenum mine, and analyzed the problems existing during actual production. At the same time, it introduced the effective measures to improve the semi-autogenous grinding efficiency during production practice, and the application of the improvement measures obtained excellent results. Finally, existing problems were analyzed. Key Wordssemi-autogenous grinding process; comminution process; efficiency improvement 众 所周知，碎磨工艺在选矿厂中占据十分重要 的地位，但它却是一个高投资、高能耗、高备 件消耗的工艺。据统计，碎磨过程消耗的能量占整个 作者简介陈 冲，男，1989 年生，硕士，助理工程师，主要 从事选矿工艺及选矿智能化研究工作。 万方数据 第 48 卷 2020 年第 10 期 破 磨 编辑 翟晓华 45 含量约为 60。 2 碎磨工艺问题分析 从试车开始半自磨机运行一直不稳定，由于对半 自磨机操作缺乏经验，系统给料粒度波动大，半自磨 机涨肚、衬板断裂情况时有发生，运转率较低，台效 不达标，严重影响了选矿厂的生产。 2.1 半自磨机涨肚过程判断分析 关于半自磨机涨肚的判断，传统方法主要以听声 音为主，声音沉闷，表明物料在磨机中堆积，预示着 即将涨肚或者已经涨肚。随着大型设备检测技术的发 展，许多运行参数得以在线测量，用于实时判断设备 运行状态，例如磨音装置。由于此现场未安装磨音系 统，主要依靠半自磨机运行压力 轴承油压 和运行功 率对其运行状态进行判断分析。 典型的半自磨机涨肚过程如图 2 所示。在涨肚 刚开始时，半自磨功率和压力同步上升，直到功率增 大到某个值 11 000 kW 后突然出现下降，此时压力 继续上升。功率下降的速度越快，压力上升的速度越 快，半自磨机内部物料不断累积，综合充填率过高， 无法正常磨矿，直至出现下料口堵塞，此时半自磨功 率值最小，压力值最大。立即停止给料，半自磨机功 率上升，压力下降，说明半自磨机恢复磨矿作业。 同时可以发现，磨机在较高的功率下运行，虽 然可以实现较高的处理能力，但是这种情况极易出现 涨肚。涨肚对磨矿效率造成很大影响，从涨肚停矿到 恢复正常给矿大约需要 1 2 h，影响班台效 50 t/h 以 上，所以对涨肚过程进行提前判断十分必要。 2.2 顽石返回对半自磨机运行的影响分析 半自磨机在运行过程中会产生一些顽石，也叫难 磨粒子或临界粒子，其粒径一般在 25 70 mm，随着 矿浆一起从排料端排出，经过振动筛分级，筛上产品 图 2 涨肚过程中功率和压力变化趋势 Fig. 2 Variation trend of power and pressure during swelling process 选矿厂总能耗的 50 以上[1]。随着矿产资源的不断消 耗，矿石品位不断降低，大规模选厂不断涌现，新 的大型设备和工艺也在不断发展完善。SABC 碎磨工 艺 半自磨 球磨 顽石破碎 已经在国外应用 30 多 年，在国内许多大型矿山也都有应用，它具有流程简 单、先进可靠、适应性强、处理量大及破碎比高等优 点，但其能耗高，据统计，SABC 流程较常规三段一 闭路破碎 球磨流程的能耗高 12 20[2]。下面就 半自磨工艺在某钼矿的应用及半自磨机台效提升进行 分析探讨。 1 碎磨工艺介绍 某钼矿选矿厂于 2015 年 6 月开始带料试车生 产，设计原矿处理量 2 万 t/d，年处理能力 660 万 t。 碎磨工艺采用典型的 SABC 工艺，如图 1 所示。 采用 SABC 碎磨工艺粗碎后产品 ≤250 mm 通 过板式给矿机给到长距离带式输送机上，然后运至选 矿厂的 2 个粗矿仓进行贮存。粗矿仓有效容量为 2 万 t，用于调节选矿厂与采矿生产的不均衡性。 粗矿仓下设 8 台 1 500 mm4 500 mm 重板给矿 机向 1 号带式输送机给矿，然后由 2 号带式输送机 向 1 台 φ10.37 m5.19 m 半自磨机供矿，半自磨机装 机功率 25 586 kW。半自磨机排矿经直线振动筛分 级，筛下产物进入矿浆池，筛上产物通过 3 号和 4 号 带式输送机输送至顽石破碎厂房顽石仓。顽石破碎采 用 2 台 HP400 圆锥破碎机，破碎产品通过 5 号带式输 送机输送至 2 号带式输送机返回半自磨机。直线振动 筛筛下产品进入矿浆池，通过 2 台 550NZJA-MR 渣 浆泵扬送至 2 组 10-φ710 水力旋流器组，旋流器沉砂 给入 1 台 φ7.32 m12 m 溢流型球磨机，旋流器溢流 自流到选别系统搅拌槽，最终磨矿细度 -0.074 mm 图 1 某钼矿 SABC 碎磨工艺 Fig. 1 SABC comminution process in a molybdenum mine 万方数据 第 48 卷 2020 年第 10 期 编辑 翟晓华 破磨 46 即顽石。这种粒径的矿石不具备介质的作用，同时又 需要更大的矿石或钢球撞击才能使其破碎，因而在半 自磨机中的可磨度较差，不断积累而占用半自磨机的 有效体积，造成半自磨机生产效率降低、能耗上升， 对于硬度较大的矿石更为明显。现场通过圆锥破碎机 对顽石进行破碎，然后返回半自磨机，由于除铁效果 不好，造成圆锥破碎机频繁过铁，对破碎机造成很大 伤害。为了解决这一问题，不得不放大排矿口尺寸， 顽石破碎机失去破碎效果，顽石返回半自磨机，给半 自磨机造成更大的负担。 半自磨机功率和压力、顽石返回量和排出量对 比如图 3 所示，在半自磨机新给矿量保持不变的情况 下，分析顽石返回对半自磨机运行的影响。 由图 3 可以看出在新给矿量和顽石返回量基本 不变的情况下，半自磨机功率和压力逐渐上升，顽石 排出量先维持在 100 t/h，随着物料的积累，顽石排 出量突然增大至 150 t/h 左右，随后进入涨肚形成阶 段，顽石排出量大幅下降；顽石的排出量比顽石返回 量少 50 t/h 左右，说明顽石在半自磨中累积，同时新 给矿中也在不断产生新的顽石，两者共同作用造成半 自磨机综合充填率不断增大，压力持续上升，功率出 现下降。顽石的积累不断恶化磨矿效果，只有通过减 矿甚至停矿，才能使半自磨机恢复正常状态，这对半 自磨机台效造成很大的影响。 2.3 半自磨机衬板断裂问题分析 半自磨机衬板断裂情况在现场时有发生，严重 影响其运行的稳定性，其运转率一直维持在 70 左 右。图 4 反映了半自磨筒体衬板和排料格子板的断裂 情况。筒体衬板断裂导致衬板掉块，筒体漏浆，块状 衬板随筒体一起运动，对筒体衬板造成更大的磨损， 导致格子板肋条断裂，造成大量钢球排出。 分析其原因，主要有 3 个方面 1 衬板质量原因 由于现场采用第三方衬板， 且先后更换过数家衬板，其质量无法保证，衬板断裂 现象时有发生。为了提高衬板使用寿命，现场主要采 用增加提升条高度、提高格子板肋条强度等措施。 2 矿石性质原因 由于矿石性质多变，硬度变 化大，在矿石粒度偏大的情况下，采用直径更大的钢 球会对衬板造成更大的冲击，使衬板磨损严重。现场 主要采用稳定给矿性质、减少给矿大块含量的方法来 解决。 3 人工操作原因 由于操作人员水平有限，半 自磨机运行稳定性较差，现场未安装磨音系统，靠人 工判断磨机内部充填情况；供料系统故障较多，造成 供料中断，更加大了钢球对衬板的冲击，特别是在半 自磨机内部混合填充率低的情况下。针对这种情况， 主要通过加强操作人员培训，解决供料系统的问题， 以保证半自磨机运行稳定。 3 半自磨机台效优化措施及效果 为了实现最终达产目标，选厂针对半自磨工艺中 存在的问题，以提高半自磨机台效为目标，采取了多 种措施，最终取得了较好的效果，同时积累了宝贵的 现场实践经验。 3.1 半自磨机台效优化措施 1 控制半自磨机给料粒度 露天采矿汽车运 输矿石至旋回破碎机，由于给料粒度偏大，旋回破碎 机排料直接进入半自磨机，导致半自磨机的给矿粒度 图 3 顽石返回对半自磨机运行的影响 Fig. 3 Influence of pebble return on operation of semi-autogenous grinding mill 图 4 半自磨机衬板断裂情况 Fig. 4 Fracture of liner of semi-autogenous grinding mill 万方数据 第 48 卷 2020 年第 10 期 破 磨 编辑 翟晓华 47 偏粗，甚至有大块矿石堵塞下矿口的情况。主要控制 措施为优化爆破效果，通过调整孔网参数、降低充填 高度、增加单孔装药量、提高药柱高度、改善爆孔药 量分布等措施，使原矿中粉矿含量增多，大块减少， 以满足半自磨机给料粒度≤250 mm 的要求。 2 提高半自磨机排矿效果 半自磨机通过格 子板进行排矿，排矿格子板 俗称顽石窗 分为两种 一种格间距为 25 30 mm，另外一种格间距为 70 75 mm。在生产中发现，随着格子板受冲击变形，窄 间距格子板间距逐渐缩小，可至 10 mm 以下，严重影 响合格粒度产品的排出。对此，将顽石窗占比从 25 提高至 50，通过提高顽石窗比例来增加排矿口的面 积，从而提高其排矿效果和半自磨机台效。 3 提高半自磨机排矿粒度 顽石窗数目增加 后，顽石排量明显增加，而顽石破碎效果差，造成大 量顽石返回，进而影响半自磨机台效，同时发现球磨 机能力有富余，所以采取扩大振动筛筛孔尺寸的措 施，提高半自磨机排矿粒度。将直线振动筛的筛孔由 10 mm30 mm 调整为 15 mm30 mm，将一部分的 顽石分给球磨机处理，减少顽石的循环量，对半自磨 机台效的提高效果显著。 4 优化钢球充填率与添加方式 设计书上 标明半自磨机的钢球充填率在 8 12。试生产期 间，半自磨机钢球充填率一直保持在 9 12，但 台效一直较低。钢球按照 1 天 2 次定时定量添加，后 来经过不断摸索实践，最终确定钢球充填率 13，综 合充填率在 25 30，并采用区间加球法，根据半 自磨运行功率、轴承压力等不定时加球，钢耗、电耗 出现下降，半自磨机台效明显提升。 5 其他措施 针对大块矿石含量较多，采用 φ150 mm 钢球，效果并不明显，而且对半自磨机衬板 造成很大影响。充分利用顽石破碎机，通过控制破碎 机的排矿口尺寸，实现顽石破碎，确实能够提高半自 磨台效，但是由于过铁问题，顽石破碎机故障频发， 无法正常使用。 3.2 优化效果 经过不断调试和优化，半自磨机台效逐步提升， 运行逐步稳定，笔者认为主要原因是给料粒度降低， 粉矿率提高，这也是“多碎少磨”思想的体现。半自 磨机台效和运转率逐年提升，目前已经实现设计要求 并超产。 4 结语与展望 半自磨工艺处理量大，工艺流程简单，在国内大 型矿山应用广泛，但是同时又有许多缺点。其运行受 多种因素影响，如给料粒度、硬度、顽石返回率以及 其他操作因素，半自磨机涨肚现象、衬板碎裂情况时 有发生。该钼矿目前虽然已经达产甚至超产，但仍然 存在诸多问题，笔者认为应该从以下几个方面进行改 进。 1 提高半自磨机运行稳定性，保证半自磨 机运转率 虽然半自磨机运转率已经有了很大提 高，但仍然不稳定，与国外半自磨工艺以及传统的破 碎磨矿工艺相比，运转率仍然偏低。可通过提高衬板 使用寿命，加强设备管理、设备故障诊断和预测性维 修等措施，保证半自磨机运行稳定。 2 恢复顽石破碎功能 顽石返回对半自磨机 台效造成很大影响，同时也给其运行带来了不稳定 性。文献 [3] 指出用高压辊磨机进行顽石破碎，可以 大大降低其破碎粒度，甚至可以直接进入球磨机再 磨，但是实现这些功能的前提是升级除铁系统，解决 进料过铁的问题。 3 完善半自磨机智能化控制 现场磨机虽然 配备了先进的专家系统，但前期一直未投入使用，目 前仍在调试中，还存在诸多问题。国外很多大型半自 磨机已经实现了智能化、无人化控制，在钢耗、电耗 最低的情况下，实现了处理量最大化。半自磨机智能 控制以保证其负荷稳定为前提，通过自动调节转速以 及给矿量、给水量，使磨机在最佳状态下运行，实现 产品粒度稳定、处理量最大和能耗最低。 参 考 文 献 [1] 常富强，段德华，宋 龑．生产中提高球磨机磨矿效率的方 法 [J]．现代矿业，2011，27381-84. [2] 周玉才，庞 威，焦科诚，等．大型选矿厂 SABC 流程的选 择与优化 [J]．有色矿冶，2017，33241-45. [3] 郑 竞，董节功，张 敏，等．高压辊磨机用于顽石破碎作 业的工艺研究 [J]．矿山机械，2018，46937-42. □ 收稿日期2020-07-27 万方数据