楊 杰

( 湖南辰州礦業(yè)股份有限公司，湖南 懷化 419607)

湖南辰州礦業(yè)股份有限公司沃溪選礦廠是公司目前最大的選礦廠，處理能力為35 萬t/a，處理的物料為公司本部沃溪坑口和魚兒山坑口的井下出窿礦石。兩坑礦石均為金、銻、鎢共生礦，兩坑礦石合并處理。

沃溪選礦廠于2008 進行了破碎系統(tǒng)技術(shù)改造，將原來兩段一閉路流程改為兩段一閉路+洗礦、手選的工藝流程，并采用了美卓礦機生產(chǎn)的C80、HP200 等高效破碎設(shè)備。改造完成以后，破碎系統(tǒng)運行平穩(wěn)、流暢，破碎產(chǎn)品粒度控制在22 mm 以下。隨著我國進入節(jié)能型社會，能源成本越來越高，這促使礦山企業(yè)必須根據(jù)自身的條件，從細微入手，采取相關(guān)節(jié)能技術(shù)改造和措施，降低生產(chǎn)成本。另外隨著公司的發(fā)展，磨礦系統(tǒng)固有處理能力的大小也成為了制約選礦廠生產(chǎn)規(guī)模擴大的一個因素。因此，在破碎系統(tǒng)改造之后僅僅一年多，碎磨工藝優(yōu)化又成了選礦廠急需解決的難題。

1 多碎少磨改造的理論依據(jù)

碎礦與磨礦均屬于礦物選別前的破碎，但兩者破碎的作用形式有所不同。碎礦屬于粒度5 m 以上的破碎，作用力以壓碎為主，故碎礦屬于一種制約性的破碎，破碎概率一般在50%以上，破碎效率較高。而磨礦用于破碎粒度較小的礦粒，在磨機中受到的是一種隨機性破碎，破碎的概率較低，一般在10%以下，因此磨礦的破碎效率較低。另外根據(jù)相關(guān)研究表明［1］，磨礦的能耗與破碎比成正比，碎礦的能耗與破碎比的對數(shù)成正比，二者相差一個數(shù)量級，因此從破碎的能耗規(guī)律來講，增強破碎階段任務(wù)以及減小磨礦階段的任務(wù)也是有理論依據(jù)的。在選礦中60%左右的能耗用于礦石的碎磨作業(yè)，因此選礦廠要想降低選礦成本首先要在碎磨作業(yè)下功夫。近年來，多碎少磨已成為選礦工藝設(shè)計及改造中一個趨勢。

為了實現(xiàn)多碎少磨的最佳技術(shù)方案，業(yè)界普遍采用的方法有如下幾種: ( 1) 改開路破碎為閉路破碎;(2) 增加碎礦的段數(shù)，如兩段破碎改為三段破碎;(3) 采用高效的破碎設(shè)備。

2 碎磨工藝流程及改造方案的確定

沃溪選礦廠在2008年破碎工藝改造后，碎礦采用兩段一閉路+手選、洗礦流程。磨礦采用的是階段磨礦流程，一段磨礦為3 個棒磨系統(tǒng)，二段磨礦為球磨。3 個棒磨系統(tǒng)中，1#系統(tǒng)與2#系統(tǒng)棒磨機型號為MBY2130，稱為大棒磨系統(tǒng);3#系統(tǒng)棒磨機型號為MBY1530，稱為小棒磨系統(tǒng)。磨浮工藝流程如圖1所示( 注:圖中X 代表多碎少磨工藝改造期間三層圓振動篩的二層篩面使用了不同的篩孔尺寸) 。

圖1 沃溪選礦廠碎磨工藝流程圖

選礦廠常用的實現(xiàn)多碎少磨技術(shù)方案一般是從改變破碎原則工藝流程或更換破碎設(shè)備著手，但對于一個剛剛完成破碎系統(tǒng)改造的選礦廠來說根本不適合，若再次改變破碎工藝流程或者更換破碎設(shè)備，投資會較大而且還會影響生產(chǎn)。鑒于此，在沃溪選礦廠技術(shù)人員的努力下，初步確定了通過減小三層圓振動篩第二層篩面的篩孔尺寸，達到降低最終破碎產(chǎn)品粒度，實現(xiàn)多碎少磨的目的。該方案實施起來非常容易，投資極小，但是肯定會帶來一系列問題:(1) 改造后將增加二段破碎的負荷，造成兩段破碎能力的不匹配;(2) 改造后破碎工段的開車時間延長;(3) 二層篩面的最佳篩孔尺寸很難確定。帶著這些問題，最終決定分步實施，逐步減小第二層篩面的篩孔尺寸，待每一階段生產(chǎn)穩(wěn)定后，再確定是否繼續(xù)減小篩孔尺寸。改造從2011年2月開始，先后4 次減小了三層圓振動篩第二層篩面的篩孔尺寸，最終將破碎產(chǎn)品粒度控制在10 mm 以下了。

具體的改造過程如表1所示。

表1 破碎圓振動篩第二層篩面篩孔尺寸變化過程

3 多碎少磨工藝改造對破碎工段的影響

減小篩孔尺寸以降低破碎產(chǎn)品粒度后，對碎礦工段的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.碎礦工段整體開車時間延長，單位時間處理量減小，一段破碎出現(xiàn)開停交替的情況，二段破碎( 圓錐破碎機) 依靠緩沖礦倉連續(xù)給礦。

2.圓錐破碎機動錐及定錐襯板、圓錐破碎機潤滑油等材料的使用壽命縮短，對運輸皮帶、振動篩面等設(shè)備的磨損加快。

3.增加了破碎系統(tǒng)的電力單耗，增加了碎礦的處理成本。

4.帶來的效果是:濃密機底流產(chǎn)品產(chǎn)率提高，破碎產(chǎn)品粒度降低。

3.1 破碎系統(tǒng)處理能力及開車時間變化情況

篩孔變小以后，碎礦工段單位時間的處理能力減少，處理等量原礦的情況下，開車時間延長。表2列出了碎礦工段單位時間處理能力及年處理35 萬t原礦的情況下碎礦所需的開車時間變化情況。

表2 碎礦處理能力及開車時間變化

3.2 破碎系統(tǒng)電力消耗變化情況

減小篩孔尺寸后，破碎工段電力單耗總體上呈上升的趨勢，根據(jù)電力單耗的變化，計算出了每年處理35 萬t 原礦破碎所需的電力成本，見表3。

表3 碎礦工段年電力單耗及電力成本變化情況

3.3 破碎工段材料消耗變化情況

破碎工段材料消耗變化主要考慮的是HP200 襯板、潤滑油及其它易磨損設(shè)備和材料( 部分運輸皮帶等) ，其使用壽命與破碎工段開車時間有關(guān)。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，一套HP200 襯板平均能使用304 h，潤滑油單位時間的消耗為0.267 L/h，其它的易磨損設(shè)備和材料以20 元/h 根據(jù)開車時間計算。與開車時間不成正比關(guān)系的設(shè)備及材料消耗不計。

由此可計算破碎工段材料成本的變化情況，見表4。其中襯板單價以2.5 萬/套計，潤滑油按照27.6 元/L 計。

表4 破碎工段部分材料消耗及成本變化情況

3.4 破碎工段總成本比較

根據(jù)破碎工段的電力及材料成本變化數(shù)據(jù)，以22 ×22 mm 篩孔時期的生產(chǎn)成本為基準(zhǔn)，更換篩孔尺寸后破碎總生產(chǎn)成本的變化情況見表5。

表5 破碎工段總成本變化情況

4 多碎少磨工藝改造對磨礦系統(tǒng)的影響

減小破碎圓振動篩篩孔尺寸后，對磨礦系統(tǒng)的影響主要是:

1.提高了棒磨系統(tǒng)的處理能力。

2.降低了棒磨系統(tǒng)的電力成本。

3.降低了棒磨的介質(zhì)及襯板單耗。

4.經(jīng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，多碎少磨工藝改造對二段磨礦系統(tǒng)( 球磨) 影響不大，故本文不列入討論。

4.1 棒磨系統(tǒng)處理能力的變化

碎礦產(chǎn)品粒度變小后，棒磨系統(tǒng)的處理能力提高的主要原因有兩點: ( 1) 棒磨機給礦粒度降低;(2) 因碎礦的加強，濃密機底流產(chǎn)品產(chǎn)率提高，進入細礦倉礦量就相應(yīng)減少，在處理等量原礦的前提下，不需進入一段磨礦的產(chǎn)品量增加。

棒磨系統(tǒng)處理量變化情況見表6。

選礦廠一般開2 個棒磨系統(tǒng)，若同時開一大一小兩個棒磨系統(tǒng)，相對原礦的日處理能力從最初的826 t/d 上升到1 127 t/d，棒磨系統(tǒng)的處理能力大大提高。

表6 棒磨系統(tǒng)處理量的變化情況

4.2 磨礦電力成本變化

棒磨系統(tǒng)電力單耗及電力成本變化情況見表7。

表7 棒磨系統(tǒng)電力單耗及成本變化情況

4.3 棒磨介質(zhì)與襯板消耗變化

鋼棒消耗及棒磨襯板消耗變化情況分別見表8、表9。

表8 鋼棒單耗及成本變化情況

4.4 磨礦系統(tǒng)總成本變化情況

根據(jù)棒磨系統(tǒng)電力及介質(zhì)和襯板的成本變化情況，將多碎少磨改造各個階段主廠的總成本進行了比較，并以22 ×22mm 時期的成本為基準(zhǔn)，計算出了各個階段棒磨成本差值，結(jié)果見表10。

表9 棒磨襯板消耗變化情況

表10 磨礦系統(tǒng)成本變化情況

5 多碎少磨改造全廠成本變化情況

綜合多碎少磨工藝改造對碎礦及磨礦系統(tǒng)的影響，計算并比較了不同篩孔尺寸時期全年處理35萬t原礦全廠成本變化情況，見表11。

表11 多碎少磨改造全廠成本變化情況

從表11 可以看出，公司選礦廠通過分階段變更碎礦工段二層篩面的篩孔尺寸，達到降低破碎最終產(chǎn)品粒度實現(xiàn)“多碎少磨、節(jié)能降耗”的目的，以年處理35 萬t 原礦計算，每年可以節(jié)約63.65 萬元生產(chǎn)成本。

從成本變化數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，篩孔尺寸從22 ×22 mm 改為18 ×80 mm 后，碎礦成本及磨礦成本均得到了降低。其主要原因是因為條形篩孔有利于扁平與條形顆粒的透篩，這類顆粒比方圓形顆粒在破碎機中較難被擠壓破碎，但是比較容易在磨機中被折斷而磨碎，故讓扁平與長條形顆粒提前透篩可以減小碎礦的循環(huán)負荷，提高破碎效率，而對磨礦系統(tǒng)影響不大。選用13 ×80 mm 篩孔與12 ×40 mm 的篩孔時，碎磨總成本變化并不大，也是因為這個原因。因此建議選礦廠破碎系統(tǒng)檢查篩分時盡量采用長條形的篩孔。

5 結(jié) 論

1.沃溪選礦廠通過4 次減小三層圓振動篩第二層篩面篩孔大小實現(xiàn)“多碎少磨”，最終從22 ×22 mm 改到10 ×40 mm 后，每年可以節(jié)約生產(chǎn)成本63.65 萬元。

2.多碎少磨改造對破碎系統(tǒng)的影響主要是: 增加了開車時間，增加了電力成本，加快了圓錐破碎機襯板等材料及設(shè)備的損耗。

3.多碎少磨改造對磨礦系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在:明顯提高了磨礦系統(tǒng)的處理能力，降低了磨礦的電力及介質(zhì)消耗。

4.在選擇破碎檢查篩分的篩孔尺寸時，盡量選擇長條形的篩孔，對降低碎磨成本效果更佳。

［1］肖慶飛，羅春梅，石貴明，等.多碎少磨的理論依據(jù)及應(yīng)用實踐［J］.礦山機械，2012，37(21) :51 －53.