解 釗，裴得金，郭 偉，劉璇遙

（中國黃金集團(tuán)西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩850020）

1 項目背景及目的意義

中國黃金集團(tuán)西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司所屬甲瑪銅多金屬礦是青藏高原岡底斯成礦帶上一個代表性礦床，該礦位于拉薩市墨竹工卡縣甲瑪鄉(xiāng)境內(nèi)，距拉薩市68km，海拔4000～5407m，一期形成采選礦石量6000t/d，已于2010年7月正式投產(chǎn)。目前供礦主要為矽卡巖銅鉬礦，伴生金銀，含有少量鉛鋅。

西藏華泰龍公司在大量實踐研究的基礎(chǔ)上，通過多次工藝改造取得許多極具意義的技術(shù)成果，為西藏礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)利用提供有益參考。

甲瑪多金屬礦碎磨特性與碎磨過程能量分布規(guī)律的優(yōu)化研究的目的意義：①通過碎磨系統(tǒng)能耗分布比例及設(shè)備比能耗的統(tǒng)計與分析，整體上把握碎磨流程能耗分布規(guī)律，為節(jié)能減排、提高產(chǎn)能尋求著力點；②通過對破碎及磨礦分級流程的流程考查，評估碎磨流程中各個設(shè)備的運行狀況，找出碎磨流程的問題所在。

2 工藝及設(shè)備配置

甲瑪銅鉬多金屬礦一期選廠破碎流程為三段一閉路破碎流程，工藝流程圖如圖1所示。采場開采的原礦由汽車運輸至原礦堆場，為輔助供礦系統(tǒng)），對大塊礦石利用液壓沖擊式破碎錘進(jìn)行簡單破碎，然后由鏟車給入一臺C110顎式破碎機(jī)粗碎，粗碎產(chǎn)品由1＃皮帶給入中碎前的料倉，再由皮帶給入一臺HP4圓錐破碎機(jī)破碎，中碎產(chǎn)品由3＃皮帶經(jīng)分料器給入三臺2YKAA2460－AT型振動篩，篩上產(chǎn)品經(jīng)2＃皮帶返回一臺HP500圓錐破碎機(jī)破碎，破碎產(chǎn)品由溜槽合并至3＃皮帶給入振動篩，篩下產(chǎn)品由皮帶輸送至7個容積為1000t的粉礦倉。破碎流程各設(shè)備規(guī)格見表1。

表1 破碎流程各設(shè)備規(guī)格

3 破碎流程粒度考察分析

3.1 取樣點布置

破碎流程取樣點布置如圖1所示，取樣點序號說明和各取樣點考查內(nèi)容如表2所示。

圖1 破碎部分取樣點布置

各取樣點最小取樣重量依據(jù)：M＝kd2，其中，k取值0.1～0.2，粗碎產(chǎn)品粒度按150mm計算，篩分給礦及細(xì)碎給礦粒度均按100mm計算，細(xì)碎產(chǎn)品粒度按17mm計算。取樣說明如表3所示。

3.2 取樣點樣品篩析結(jié)果

各取樣點樣品篩析結(jié)果表3所示。

粗碎產(chǎn)品粒度分布如圖2所示，中碎產(chǎn)品粒度分布如圖3所示，篩分給礦粒度分布如圖4所示，細(xì)碎給礦如圖5所示。細(xì)碎產(chǎn)品中12×26mm以下含量占73.70%。

圖2 粗碎產(chǎn)品粒度分布

圖3 中碎產(chǎn)品粒度分布

圖4 篩分給礦粒度分布

圖2粗碎產(chǎn)品粒度分布所示，粗碎產(chǎn)品P80（中碎給礦F80）約為224mm。含量最多的粒級為－12×26mm，占20.78%，其次為＋200mm－300mm粒級，含量占20.35%。值得指出的是，該產(chǎn)品粒度曲線與標(biāo)準(zhǔn)顎式破碎機(jī)產(chǎn)品粒度曲線差別較大，究其原因，與原礦堆場液壓沖擊式破碎錘的破碎有直接關(guān)系。部分大塊原礦的液壓沖擊式破碎錘的局部破碎，具有很大隨機(jī)及偶然性，其規(guī)律無法預(yù)測，因此給入粗碎顎式破碎機(jī)破碎，其產(chǎn)品的粒度組成曲線自然與標(biāo)準(zhǔn)顎式破碎機(jī)產(chǎn)品粒度組成曲線有所差別。

表2 各取樣點取樣重量及方法

表3 各取樣點樣品篩析結(jié)果（累積）/%

圖3中碎產(chǎn)品粒度分布所示，中碎產(chǎn)品P80約為48.4mm。含量最多的粒級為－12×26mm，占41.41%，其次為＋12×26mm－35mm粒級，含量占21.22%。

篩分給礦為中碎產(chǎn)品與細(xì)碎產(chǎn)品合并的產(chǎn)物，圖4篩分給礦粒度分布所示，篩分給礦F80約為42mm。含量最多的粒級為－12×26mm，占51.90%，其次為＋12×26mm－35mm粒級，含量占22.87%，并且該粒級很大部分為阻礙顆粒（1～1.5倍篩孔尺寸），對其他粒級尤其是難篩粒級的穿層與透篩有阻礙作用，容易卡在篩孔內(nèi)，從而影響篩分效率。

理論篩上返回量占篩分給礦總量的48.10%，因此，在生產(chǎn)穩(wěn)定情況下，按破碎系統(tǒng)新給礦量380t/h計算，篩分給礦的3＃皮帶礦量約為562.78t/h，理論篩上產(chǎn)品返回的2＃皮帶礦量約為182.78t/h。

細(xì)碎給礦為振動篩篩上返回產(chǎn)品，圖5細(xì)碎給礦粒度分布所示，細(xì)碎給礦F80約為64mm。含量最多的粒級為＋12×26mm－35mm，占29.19%，其次為＋50mm－70mm，含量占21.75%。12×26mm以下含量占18.40%。

圖5 細(xì)碎給礦粒度分布

由此可以根據(jù)式（1）計算出振動篩篩分效率。

式中：α為入篩原物料中小于篩孔的級別的含量，%；θ為篩上產(chǎn)物中所含小于篩孔尺寸粒級的含量，%；β為篩下產(chǎn)物中所含小于篩孔尺寸級別的含量，%。

其中：α＝51.9，θ＝18.4，β＝96.5，由此可以得出振動篩整體篩分效率為79.75%。一般振動篩篩分效率可達(dá)90%以上，因此目前振動篩的整體篩分效率較低。

在該篩分效率79.75%，最終篩分合格產(chǎn)品為380t/h的實際情況下，振動篩總給礦中小于篩孔尺寸的礦量為380/0.7975＝476.49t/h。根據(jù)表3中篩分給礦粒度分析結(jié)果，則篩分總給礦量為476.49/51.90%＝918.09t/h。其中，中碎給礦量為380t/h，篩上返回細(xì)碎的破碎量為538.09t/h。

最佳循環(huán)負(fù)荷計算：在設(shè)定正常振動篩篩分效率為85%的條件下，最終篩分合格產(chǎn)品如果為380t/h，則振動篩總給礦中小于篩孔尺寸的礦量為380/0.85＝447.06t/h。根據(jù)表3中篩分給礦粒度分析結(jié)果，則篩分總給礦量為447.06/51.90%＝861.39t/h。其中，中碎給礦量為380t/h，篩上返回細(xì)碎的破碎量為481.39t/h。

4 碎磨流程設(shè)備運行工況及能耗分布比例

根據(jù)流程考查及現(xiàn)場各碎磨設(shè)備運行工況統(tǒng)計結(jié)果，粗碎、中碎、細(xì)碎及球磨作業(yè)各設(shè)備運行工況及各設(shè)備能耗分布比例統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

表4 能耗分布規(guī)律

粉碎理論主要研究輸入能量與粉碎前后產(chǎn)品粒度之間的關(guān)系，目前主要有三大粉碎理論：雷廷格表面積學(xué)說、基克體積學(xué)說以及邦德裂隙學(xué)說。其中對于大于1cm粒度的破碎粒度來說，基克的體積學(xué)說較為適用。根據(jù)基克定律，破碎所需能量與logR/log2成正比。因此，由表4統(tǒng)計結(jié)果可以得出，各碎磨設(shè)備能耗分布比例與logR/log2比值應(yīng)該趨勢相同，將兩者繪制趨勢圖如圖6所示。

圖6 各碎磨設(shè)備能耗分布與logR/log2趨勢

由圖6可以看出，現(xiàn)場各碎磨設(shè)備實際運行中，能耗分布比例（粗碎C110∶中碎HP400∶細(xì)碎HP500∶球磨＝27.70∶3.32∶5.54∶63.43）與logR/log2比值的趨勢走向不同。以logR/log2比值的趨勢為基準(zhǔn)，則粗碎、中碎破碎機(jī)能耗分布比例不足，由此可以推斷，現(xiàn)場粗碎、中碎破碎機(jī)運行工況與現(xiàn)有破碎比不相匹配，運行效率沒有達(dá)到最佳，球磨機(jī)能耗分布比例較高，不符合“多碎少磨”原則，需要對破碎流程進(jìn)行優(yōu)化。

5 破碎流程數(shù)質(zhì)量流程

破碎流程數(shù)質(zhì)量流程圖如圖7所示。

6 碎磨流程研究結(jié)論

1）對原礦堆場的考察發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場粗碎供礦不穩(wěn)定，利用鏟車及液壓沖擊式破碎錘給礦很大程度上影響了給礦連續(xù)性進(jìn)而影響粗碎破碎機(jī)的處理能力。同時粗碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果表明，粗碎前液壓沖擊式破碎錘的破碎效果對粗碎產(chǎn)品粒度組成影響明顯，對礦石破碎的隨機(jī)性及偶然性較大，較難控制，并且粗碎給礦粒度偏粗。且采用液壓沖擊式破碎錘能耗較大，因此，華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司決定采用固定式電動液壓破碎錘代替液壓沖擊式破碎錘進(jìn)行大塊破碎。并在非雨季期間以井下翻隆供礦為主要供礦系統(tǒng)，恢復(fù)C140破碎系統(tǒng)，從而提高碎礦系統(tǒng)粗碎、中碎的能耗比。在粗碎前加格篩、優(yōu)化爆破作業(yè)，優(yōu)化粗碎給料粒度組成，減小粗碎給礦粒度，應(yīng)該成為優(yōu)化粗碎作業(yè)環(huán)節(jié)，增大處理能力的途徑。

2）提高篩分效率，降低細(xì)碎破碎機(jī)循環(huán)負(fù)荷。篩分作業(yè)是礦石碎磨流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系到系統(tǒng)能量利用以及處理能力的提高，現(xiàn)場振動篩篩分效率計算結(jié)果表明，振動篩篩分效率為79.75%，篩分效率較低，因此需要優(yōu)化振動篩篩分作業(yè)環(huán)節(jié)。影響篩分效率的因素很多，其中符合現(xiàn)場實際的主要措施包括：料層厚度（不得超過篩孔尺寸的4倍）、有效篩分面積、篩孔尺寸、篩面傾角（直線振動篩一般在0～8°之間，圓振動篩一般在15～25°之間）等。

3）碎磨流程各設(shè)備運行工況及能耗分布比例分析結(jié)果表明，各碎磨設(shè)備能耗分布比例為粗碎C110∶中碎HP4∶細(xì)碎HP500∶球磨＝2.44∶7.56∶15.78∶74.22。根據(jù)基克粉碎理論分析表明，破碎流程中粗碎碎破碎機(jī)及中碎破碎機(jī)均未達(dá)最佳運行狀態(tài)，球磨機(jī)能耗分布比例較高，碎磨流程處理能力具有優(yōu)化提升空間。

4）碎磨流程的優(yōu)化措施，包括給礦口及排礦口尺寸的調(diào)節(jié)、振動篩篩孔尺寸優(yōu)化、篩上返回量的調(diào)節(jié)等，確定合理的最終入磨粒度，優(yōu)化三段破碎比的分配。

圖7 破碎流程數(shù)質(zhì)量流程

［1］ 孫春寶.甲瑪多金屬礦石浮選特性與浮選流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中期報告［R］.北京科技大學(xué)，2014.

［2］ 段希祥.破碎與磨礦［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

［3］ 陳炳辰.磨礦原理［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1989：121－126.

［4］ 中南礦業(yè)學(xué)院，東北工學(xué)院.破碎磨礦［M］.北京：中國工業(yè)出版社，1961.

［5］ BELA BEKE，D.S.C.The Process of Fine Grinding，Akademiai Kiado，Budquest［R］.1981.