及亞娜 劉 威

(1.北京東方燕京礦山工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司；2.萬寶礦產(chǎn)有限公司)

自磨、半自磨設(shè)備工藝發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用實(shí)踐

及亞娜1劉 威2

(1.北京東方燕京礦山工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司；2.萬寶礦產(chǎn)有限公司)

對國內(nèi)外自磨、半自磨設(shè)備及工藝發(fā)展情況進(jìn)行了介紹，同時列舉了近年來國內(nèi)外大型礦山采用自磨、半自磨設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例；為今后類似規(guī)模礦山設(shè)計(jì)過程中自磨、半自磨設(shè)備的選型提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

碎磨 自磨 半自磨 設(shè)備 工藝

自磨、半自磨機(jī)是一種兼有破碎和粉磨功能的設(shè)備，由于碎磨作為選別之前的準(zhǔn)備作業(yè)，建設(shè)投資占選礦廠總投資約50%～60%，裝機(jī)功率占選礦廠總裝機(jī)功率約60%～70%，因此，碎磨工藝的選擇直接影響項(xiàng)目的投資成本、運(yùn)營費(fèi)用及效益。自磨、半自磨機(jī)因其流程簡單，配置方便，投資節(jié)省，目前被國內(nèi)外礦山企業(yè)廣泛應(yīng)用[1-2]。

1 自磨、半自磨設(shè)備及工藝發(fā)展

1.1 國外自磨、半自磨設(shè)備及工藝發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代之前，國際上碎磨以常規(guī)2段或3段破碎+閉路篩分+磨礦流程為主，設(shè)備規(guī)格較小，占地面積大，控制水平低。隨后澳大利亞、加拿大、美國、前蘇聯(lián)等國在冶金礦山行業(yè)開始采用自磨工藝。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展，自磨、半自磨工藝已成為礦山領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的碎磨工藝之一。

世界主要自磨、半自磨設(shè)備生產(chǎn)商有Svedala(Metso)、Fuller(FLSmidth)、Krupp Polysius(水泥行業(yè))、Tyazhmash(俄羅斯)、ANI、CITIC(中信重工)。截止到2000年，世界已應(yīng)用的自磨、半自磨機(jī)約為1 075臺，主要應(yīng)用于鐵礦、銅礦及金礦等金屬礦山，總裝機(jī)功率達(dá)到2700MW，同時以每年17%的速度遞增[3-4]。近些年自磨、半自磨機(jī)應(yīng)用的增漲勢頭突飛猛進(jìn)，2007年達(dá)到歷史最高水平，2008年受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響略有下降，2010年之后開始不斷復(fù)蘇。截至2010年底國際上已應(yīng)用的大型號的自磨、半自磨機(jī)如中信泰富西澳鐵礦8 400萬t/a項(xiàng)目，采用了6臺φ12.2 m×10.97 m的半自磨機(jī)，中鋁秘魯Toromocho銅礦的117 200 t/d項(xiàng)目，采用了1臺φ12.2 m×7.92 m半自磨機(jī)，瑞典Boliden Aitik銅礦采用了1臺φ11.6 m×13.7 m自磨機(jī)。

1.2 我國自磨、半自磨設(shè)備及工藝發(fā)展現(xiàn)狀

我國20世紀(jì)60年代開始引進(jìn)濕式自磨工藝，70年代在工業(yè)中得到應(yīng)用。2004年以前，主要以小規(guī)模礦山應(yīng)用為主，其關(guān)鍵工藝技術(shù)均靠國外引進(jìn)，而國內(nèi)的自磨、半自磨工藝技術(shù)發(fā)展相對緩慢。

冬瓜山銅礦引進(jìn)Svedala公司的半自磨機(jī)φ8.53 m×3.96 m(功率為4 850 kW)于2004年順利投產(chǎn)，大紅山鐵礦引進(jìn)Metso公司的半自磨機(jī)φ8.53 m×4.27 m(功率為5 500 kW)于2006年投產(chǎn)，為此后在生產(chǎn)實(shí)踐中積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。2009年中國黃金集團(tuán)烏努克吐山銅鉬礦一期工程采用2臺φ8.8 m×4.8 m國產(chǎn)半自磨機(jī)，該設(shè)備為當(dāng)時國產(chǎn)最大的半自磨機(jī)，功率為6 000 kW/臺，處理能力超過35 000 t/d。2010年江銅集團(tuán)德興銅礦采用當(dāng)時國產(chǎn)最大的半自磨生產(chǎn)線也投產(chǎn)，設(shè)計(jì)使用1臺φ10.37 m×5.19 m半自磨機(jī)，功率為2×5 586 kW，單系列處理能力達(dá)到22 500 t/d。此后，國產(chǎn)大型(半)自磨的應(yīng)用不斷有新的進(jìn)展。

近些年通過不斷對國外自磨、半自磨設(shè)備的引進(jìn)并吸收，國產(chǎn)大型(半)自磨主體設(shè)備制造水平已基本與國際接軌，特別在近10 a取得了很大的進(jìn)展和突破。但在關(guān)鍵技術(shù)方面，如設(shè)備選型手段、成套電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、生產(chǎn)自動化控制手段、關(guān)鍵精密部件、潤滑系統(tǒng)、設(shè)備檢修工具等均為國外引進(jìn)，特別是設(shè)備投產(chǎn)后配合工藝參數(shù)的調(diào)整或優(yōu)化較國外先進(jìn)理念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有一定差距。

未來較長一段時間內(nèi)，礦山開發(fā)將主要集中在南美、澳大利亞、非洲等礦業(yè)資源豐富地區(qū)，而國產(chǎn)(半)自磨機(jī)生產(chǎn)廠家需不斷提升自身技術(shù)優(yōu)勢和性價(jià)比才能搶占一席之地。部分有代表性的國產(chǎn)大型(半)自磨機(jī)應(yīng)用情況見表1。

表1 國產(chǎn)大型(半)自磨機(jī)應(yīng)用情況

注：俄羅斯紅領(lǐng)金礦、澳大利亞CMT金礦、利比里亞邦鐵礦、澳洲Roseby項(xiàng)目、中信泰富西澳鐵礦項(xiàng)目在國外。

2 自磨、半自磨技術(shù)的新進(jìn)展及應(yīng)用實(shí)踐

圖礦選礦廠碎磨工藝

選廠碎磨工藝半自磨給礦粒度F80為141 mm，半自磨通過能力為2 264 t/h，半自磨功率為19 300 kW，半自磨排礦粒度P80為2～3 mm，半自磨單位能耗為6.3 kWh/t，半自磨鋼球充填率為12%～15%，鋼球消耗為0.4～0.5 g/t。頑石量為 300 t/h，頑石窗開孔大小為85 mm。球磨機(jī)功率為12 000 kW，球磨機(jī)單位能耗為 9.2 kWh/t，邦德球磨功指數(shù)為13.8 kWh/t，球磨機(jī)鋼球充填率為30%，鋼球消耗約為0.4 g/t。水力旋流器分級產(chǎn)品粒度P80=0.125 mm，給礦壓力為60～80 kPa；分級渣漿泵為Warman Weir MC 650，功率為2 000 kW。

2.2 瑞典Aitik銅礦自磨工藝流程應(yīng)用實(shí)踐

Aitik銅礦位于瑞典北部，其歷經(jīng)多次技改擴(kuò)產(chǎn)。2006年開展新建3 600萬t/a規(guī)模自磨流程方案的可行性研究。碎磨工藝對半自磨+球磨方案、Outotec單段自磨+頑石破碎方案以及三段閉路破碎(最終破碎產(chǎn)品<12 mm)+礫磨方案進(jìn)行了對比分析[6]。經(jīng)方案比較，最終考慮采用自磨+礫磨的碎磨工藝流程，Aitik銅礦新建選礦廠碎磨流程見圖2。

圖2 Aitik銅礦新建碎磨流程

Aitik銅礦有2條自磨系統(tǒng)生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線為1臺φ11.6 m×13.1 m自磨機(jī)，功率為 22.5 MW，1臺φ9.1 m×10.7 m礫磨機(jī)，功率為2×0.5 MW；頑石根據(jù)情況進(jìn)入礫磨機(jī)作為磨礦介質(zhì)或與中間粒級(15～30 mm)一并返回自磨機(jī)；為保證其產(chǎn)能，設(shè)計(jì)考慮預(yù)留1條頑石破碎生產(chǎn)線的可能；磨礦單位能耗為11.8 kWh/t，球磨產(chǎn)品粒度為P80=0.174 mm、磨機(jī)襯板全套更換周期為11個月，給料端提升及排礦端格柵板更換周期為5.5個月。

2.3 西澳Lefroy金礦單段半自磨工藝應(yīng)用實(shí)踐

Lefroy金礦是南非Gold Fields公司子公司 St.Ives金礦公司經(jīng)營管理的礦山，其位于西澳大利亞金礦田區(qū)坎博爾達(dá)鎮(zhèn)東南約20 km。St.Ives金礦公司基于Lefroy金礦老選廠生產(chǎn)實(shí)測數(shù)據(jù)以及JKSimMet模擬選型，對單段半自磨方案、3段1閉路破碎+傳統(tǒng)磨礦工藝流程、SABC碎磨流程、φ10.72 m直徑單段半自磨+頑石破碎工藝流程進(jìn)行了評估比較[7]，結(jié)合選廠自身情況最終采用單段半自磨破碎方案，半自磨機(jī)采用1臺φ10.72 m×5.48 m，功率為13 000 MW。碎磨工藝流程見圖3。

圖3 Lefroy金礦碎磨工藝流程

選廠碎磨系統(tǒng)半自磨機(jī)給礦F80=110 mm，通過能力為551 t/h，頑石循環(huán)負(fù)荷為25%，產(chǎn)品粒度P80=0.125 mm；旋流器循環(huán)管負(fù)荷為300%，旋流器給礦濃度為63.20%，旋流器給礦壓力為60 kPa；邦德球磨功指數(shù)為16 kWh/t，邦德棒磨功指數(shù)為 21 kWh/t，JK跌落試驗(yàn)數(shù)據(jù)A=81、b=0.31、A×b=25.11、ta=0.24；鋼球充填率為8.0%，總充填率為28.0%，頑石產(chǎn)率為40%，頑石窗開孔面積率為5.8%，頑石窗開孔率為57.0%時，處理能力為 546 t/h；半自磨機(jī)襯板(包括給料端襯、排礦端襯板、筒體襯板)使用周期較長，約為15個月。

2.4 中金烏努格吐山銅鉬礦二期半自磨工藝應(yīng)用實(shí)踐

中金烏努格吐山銅鉬礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)滿洲里市南西22 km，礦區(qū)范圍約27.93 km2。中金烏山銅鉬礦二期工程規(guī)模為35 000 t/d，碎磨采用1段粗碎、半自磨(+頑石破碎)、1段球磨的碎磨流程。碎磨流程為粗礦堆場內(nèi)的礦石經(jīng)重型板式給礦機(jī)及膠帶輸送機(jī)給入1臺φ11.0 m×5.4 m半自磨機(jī)，給礦粒度為-300 mm，半自磨機(jī)排礦端安裝磁力弧。半自磨機(jī)排礦經(jīng)1臺直線篩分級脫水，篩上大于6 mm頑石經(jīng)膠帶輸送機(jī)給入頑石倉，再經(jīng)1臺HP800圓錐破碎機(jī)開路破碎后返回自磨機(jī)；直線篩篩下產(chǎn)品進(jìn)入由1臺φ7.9 m×13.6 m溢流球磨機(jī)及11臺φ840 mm旋流器組組成的1段閉路磨礦系統(tǒng)，旋流器溢流細(xì)度為-0.074 mm 65%。

3 結(jié) 語

通過上述應(yīng)用實(shí)踐表明，隨著礦山企業(yè)開采的規(guī)模越來越大以及企業(yè)追求項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的要求越來越高，自磨、半自磨設(shè)備及工藝技術(shù)應(yīng)用均實(shí)現(xiàn)了較大的進(jìn)步和發(fā)展?？梢灶A(yù)見，在未來礦山大規(guī)模開發(fā)的背景下，該工藝在生產(chǎn)實(shí)踐過程中的優(yōu)越性將越來越顯現(xiàn)。在這種環(huán)境下，我國相關(guān)企業(yè)應(yīng)該積極吸收消化國際先進(jìn)技術(shù)，加快設(shè)計(jì)研發(fā)的步伐，不斷優(yōu)化工藝流程，提高設(shè)備性能，向高度自動化和智能化方向發(fā)展。

2014-11-16)

及亞娜(1981—)，女，工程師，100070 北京市豐臺區(qū)富豐路4號工商聯(lián)大廈B-1302。