唐新民

（銅陵有色銅山礦業(yè)公司，安徽 銅陵 244000）

眾所周知，格子球磨機的充填率比溢流球磨機多，處理能力高。用給送料器和出料器的兩專利件，把安慶銅礦現(xiàn)用的2臺φ3.2m×4.5m格子球磨機改為新型溢流球磨機，則可獲得更好的經(jīng)濟效益[1]。

1 安慶銅礦磨礦生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 安慶銅礦生產(chǎn)現(xiàn)狀

銅陵有色安慶銅礦選礦廠，生產(chǎn)規(guī)模100萬t/a，原礦硬度系數(shù)14左右。采用常規(guī)“三段一閉路”碎礦生產(chǎn)流程，產(chǎn)品粒度＜16mm占100%，＜8mm占60%以上，平均粒度7.2mm左右?，F(xiàn)用2臺φ3.2m×4.5m格子型球磨機，筒體回轉(zhuǎn)自重質(zhì)量G0=120t，轉(zhuǎn)速18.5r/min。目前按4∶3∶3比例裝φ120、φ100和φ75mm鋼球共65t，每天按1.1kg/t單耗補加φ120mm鋼球；裝球率45%左右，實際混合充填率46%左右；負荷770kW左右，處理量65t/h左右。球磨機排礦漿濃度80%左右，在出料排礦漿槽內(nèi)加水，流入φ2.4m雙螺旋分級機槽下部溢流區(qū)，沉淀分級。分級機溢流礦漿為磨礦產(chǎn)品，濃度30%左右，粒度＜0.074mm占65%以上，平均粒度0.07mm左右，球磨單耗11.9kW·h/t左右。破粉碎效果比值為7.2÷0.07÷11.9≈8.6t/(kW·h)左右。

1.2 球磨機給進料和出料裝置存在的問題

1.2.1 給進料裝置存在的問題

安慶銅礦球磨機采用笨重的聯(lián)合給料器。鋼球和礦石由下礦漏斗溜入給料盆灌入進料口入筒體，分級機返砂比為4左右的返砂量，用回轉(zhuǎn)半徑為2.8m的勺頭鏟取，螺旋提升灌入進料口入筒體。聯(lián)合給料器自重質(zhì)量達15t，其中與筒體一起的回轉(zhuǎn)自重質(zhì)量11t左右。給料盆和進料口與筒體相通，筒體內(nèi)實際充填率50%以上，進料端就會出現(xiàn)吐礦石(漿)和滲漏。

1.2.2 出料裝置存在的問題

φ3.2m×4.5m格子球磨機，由出料大小格子板、中心襯板和出料提升斗，構(gòu)成強制間斷排礦的出料裝置。球磨機運轉(zhuǎn)，鋼球和礦漿緊貼格子板滑滾動，其中小于篩孔的碎小鋼球和礦粒，隨礦漿由格子板篩孔流入轉(zhuǎn)到底部的提升斗內(nèi)沉淀，提升斗轉(zhuǎn)動到斗內(nèi)礦漿面高于筒體內(nèi)的礦漿面時，其上層粒度小的礦粒隨礦漿從格子板篩孔流回筒體再破磨粉碎。造成格子型球磨機磨礦產(chǎn)品粒度＜0.01mm的難選微粒較多。既影響選礦經(jīng)濟技術(shù)指標的提高，又減少了處理量。其出料端自重質(zhì)量比同規(guī)格溢流球磨機多10t左右。

1.3 φ2.4m雙螺旋分級機存在的問題

球磨機排出礦漿加水流入分級機槽下部的沉淀分級區(qū)，下沉的鋼球和粗礦粒由2根長達14m左右螺旋沿機槽向上推送，到聯(lián)合給料器的下礦箱；在推送入返砂溜槽的過程中，有不少粗礦粒隨礦漿從螺旋葉片上部和兩側(cè)下流回分級機的沉淀分級區(qū)內(nèi)，其下流方向和分級機溢流排礦方向相同，且下流處到溢流排礦處的距離很短，只有0.5m左右，造成分級機的沉淀分級效果較差。

2 φ3.2m×4.5m格子球磨機的改造

2000年，銅山磷肥廠只在φ1.8m×3m的溢流球磨機進料口內(nèi)增焊內(nèi)徑為φ150mm的送料螺旋葉片，在出料口增焊高50mm內(nèi)徑φ250mm的返砂螺旋葉片，去掉圓筒篩；在出料口端焊固一塊內(nèi)徑φ180mm的礦漿擋板，出料口由φ350mm縮小為φ180mm。按不排空停車初始，鋼球和礦石(漿)從擋礦板φ180mm排礦口擠出推算，實際充填率增加到58%左右。鋼球由φ80mm加大到φ100mm和φ120mm，處理量由3t/h分別增加到6.1t/h和7.8t/h，負荷下降10kW左右。基本符合文獻[1]所述計算，并能長期安全正常運轉(zhuǎn)。

2.1 給進料裝置的改造

以φ3.2m×4.5m格子球磨機進料口的外形配裝尺寸，設(shè)計制作全推送給送料器的專利件(見圖1)，鋼球和礦石由下礦漏斗直接流入給送料器專利件內(nèi)[2]。

圖1 φ3.2m×4.5m球磨機全推送給送料器

2.2 出料裝置的改造

以φ3.2m×4.5m格子球磨機出料口的外形配裝尺寸和動態(tài)充填率(45%～50%)設(shè)計制作螺旋溢流分級出料器(見圖2)，拆除出料大小格子和中心襯板，用鐵板焊封出料端蓋上的螺釘孔，把現(xiàn)用格子型改為新型溢流球磨機[3]。

圖2 φ3.2m×4.5m球磨機螺旋溢流分級出料器

2.3 設(shè)備改造后的優(yōu)點

(1)進料端不吐礦和不滲漏。

鋼球和礦石由下料漏斗直接流入給送料器內(nèi)，被全推送給送料器螺旋葉片全部推送入筒體[4]。其全推送螺旋葉片內(nèi)孔焊固封閉的鋼管，對筒體實施全封閉。開車或停車時，筒體內(nèi)的鋼球和礦漿都不能從螺旋葉片上部返回給送料器內(nèi)。就可杜絕進料端不吐礦和不滲漏。

(2)出料端不跑粗。

出料器專利件，在縮小溢流球磨機出料口及內(nèi)增設(shè)返砂螺旋的基礎(chǔ)上，增設(shè)圓錐沉淀區(qū)和端篩板，可確保實際充填率增加到60%以上，出料端不跑粗。

(3)分級效果更好。

在出料器端篩板中心，插入一根內(nèi)徑φ70mm的水管，按目前分級機溢流濃度30%在出料器內(nèi)加水。筒體內(nèi)的鋼球和礦粒(漿)流入出料器的螺旋分級沉淀區(qū)，它們在由內(nèi)向外流出過程中，自重由大到小沉淀，下沉的鋼球和粗礦粒由返砂螺旋葉片全部及時推送返回筒體再破磨粉碎。粒度較小的礦粒隨礦漿從返砂螺旋葉片上部繼續(xù)向外流入圓錐沉淀區(qū)。在圓錐沉淀區(qū)內(nèi)，較粗礦粒再下沉，沿錐面下流回到螺旋分級沉淀區(qū)，也被返砂螺旋葉片返送回筒體再破磨粉碎，上層粒度小的礦粒才隨溢流礦漿從端篩板篩孔流出。在螺旋溢流分級過程中，溢流方向與粗粒返回方向相反，且溢流沉淀距離是出料器的全長(即1.3m)，而φ2.4m雙螺旋分級機溢流沉淀距離只有0.5m左右。因此，出料器的分級效果優(yōu)于φ2.4m雙螺旋分級機。

(4)克服了難選微粒過多的弊端。

使用格子型球磨機強制間斷排礦過程中，進入提升斗內(nèi)大部分粒度＜0.074mm，合格礦粒從格子板篩孔流回筒體再破磨粉碎造成＜0.01mm難選微粒過多。用出料器專利件，將其強制間斷排礦改為沉淀溢流連續(xù)排礦的新型溢流球磨機，杜絕粒度＜0.074mm，合格礦粒返回筒體再破磨粉碎，確保＜0.01mm微粒成倍減少。

(5)可有效破磨粉碎“頑石”。

礦石在筒體內(nèi)破磨粉碎后，隨礦漿從出料端流出來，其排礦粒度比給礦粒小得多。其中，硬度較大且難磨的較大的礦粒被稱作為“頑石”。安慶銅礦現(xiàn)用螺旋分級機，將這些“頑石”推送入分級機返礦流槽，由球磨機聯(lián)合給料器灌入筒體進料端，與給礦一起破磨粉碎。改用出料器專利件，把格子球磨機改為溢流球磨機，停用螺旋分級機，由筒體流出的礦漿中，礦粒在出料器內(nèi)由大到小沉淀。這些下沉的“頑石”被出料器內(nèi)返砂螺旋葉片全部推送入筒體出料端破磨粉碎。球磨機的磨礦能力主要決定于鋼球沖擊破碎和研磨粉碎礦石的力度和機率。若筒體的進料端和出料端鋼球大小相同，則磨礦能力相等[1]。據(jù)長期考察，球磨機筒體內(nèi)各種球徑的鋼球個數(shù)基本相同，進料端和出料端的球礦體積比均為1.5左右。從筒體襯板磨損狀況分析，鋼球在離心力和重力的作用下擠向筒體，最大鋼球緊貼襯板，由筒體壁向內(nèi)大小排列，做相對滑滾動和拋落運動。筒體的進料端和出料端基本都是φ100mm等各種球徑的鋼球，磨礦能力基本相同。因此，停用分級機，把這些粒度比給礦粒度小許多的“頑石”直接推送入筒體出料端，比目前送入進料端破磨粉碎到合格粒度更合理有效。

3 改造后的新型溢流球磨機節(jié)能降耗效果

3.1 新型溢流球磨機的處理量和能耗

按文獻[1]和溢流濃度30%計算，圖2所示的圓錐沉淀區(qū)的排礦口縮小為φ500mm，對應(yīng)動態(tài)充填率為42%，實際充填率48%，為現(xiàn)用格子球磨機最佳工況。圖2所示的端篩板，同樣按動態(tài)填充率49%和47%設(shè)計密布篩孔為φ13mm和寬13mm圓弧形篩孔的2塊篩板。首先用φ13mm篩孔的篩板做工業(yè)試驗，出料器端篩板排礦漿面若超過中心面，則動態(tài)充填率η0＞50%，改用寬13mm圓弧形篩孔的端篩板，按排礦漿濃度30%和礦漿面核定的動態(tài)充填率(48%≤η0＜50%)正常生產(chǎn)。按上所述，裝φ120mm鋼球、裝球率45%、轉(zhuǎn)速等都相同，分別以筒體回轉(zhuǎn)自重質(zhì)量120t和100t，動態(tài)充填率η01=42%和η02=48%，格子球磨機處理量A1=66.5t/h，負荷N1=780kW，球磨單耗11.7kW·h/t；新型溢流球磨機實際充填率為59.5%，處理量A2=83.5t/h，負荷N2=645kW，磨礦單耗下降到7.7kW·h/t[5]。因此，安慶銅礦用給送料器和出料器的專利件，把現(xiàn)用球磨機改造為新型溢流球磨機，破粉碎效果比值由目前8.6t/(kW·h)，增加到13.7t/(kW·h)以上，處理量增加20%以上，全年可節(jié)電(11.7-7.7+0.4)×100=440萬kW·h以上。

3.2 磨礦產(chǎn)品粒度及選銅回收率

用專利件把現(xiàn)用格子型球磨機改造為新型溢流球磨機，克服了強制間斷排礦造成合格礦粒含量減少和難選微粒增多的弊端，而且出料器專利件的分級效果優(yōu)于φ2.4m雙螺旋分級機。因此，新型溢流球磨機的磨礦產(chǎn)品粒度與目前相比，粒度＜0.074mm的含量由65%增加到70%以上，＜0.01mm難選微粒成倍減少。若磨礦產(chǎn)品粒度＜0.074mm達不到70%以上，可采取減少給礦量和排礦漿濃度低于30%操作而達到；若處理量達不到要求，可加大鋼球而達到。據(jù)銅陵有色幾家選礦廠生產(chǎn)實際，選銅回收率可提高1%以上。按安慶銅礦2011年生產(chǎn)實際和選銅回收率提高0.7%計算，全年可多回收銅66t。

3.3 材料備件消耗

2臺球磨機去掉聯(lián)合給送料器、出料大小格子板和中心襯板，停用2臺φ2.4m雙螺旋分級機，全年減少材料和備件消耗30萬元左右。

綜上所述，安慶銅礦若用給送料器和出料器的專利件把格子型球磨機改造為新型溢流球磨機，則可確保安全環(huán)保運轉(zhuǎn)，磨礦產(chǎn)品粒度更佳，處理量由65t/h增加到80t/h以上，全年可節(jié)電440萬kW·h，年創(chuàng)綜合經(jīng)濟效益500萬元以上。

目前，有不少廠礦采用溢流球磨機配螺旋分級的磨礦系統(tǒng)和二段或三段格子溢流球磨機配螺旋分級的磨礦系統(tǒng)[6]，其中溢流球磨機也可用給送料器和出料器的兩專利件改造為新型溢流球磨機，實際混合充填率由40%增加到60%左右。磨礦產(chǎn)品粒度更佳，可獲得更大的經(jīng)濟效益。

[1]唐新民.提高磨機處理能力和能源利用率的研究[J].礦山機械,2003(1):16-19.

[2]唐新民.磨機全推送給料器:中國,2008200088366[P].2009-01-26.

[3]唐新民.濕式磨機螺旋溢流分級出料器:中國,200920172105X[P].2010-02-03.

[4]唐新民.濕式磨機螺旋給進料裝置設(shè)計[J].礦山機械,2004(1):16-18.

[5]孫維明,唐新民.安慶銅礦破磨生產(chǎn)節(jié)能改造方案[J].礦業(yè)設(shè)備,2012(6):110-113.

[6]姚佳祥,唐新民.周油坊鐵礦破磨生產(chǎn)節(jié)能改造[J].化工礦物與加工,2011(11):33-37.