周 炳，陳建文（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

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大型半自磨機(jī)混合充填率的研究與優(yōu)化

周 炳，陳建文
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

摘 要：通過對(duì)半自磨系統(tǒng)各控制參數(shù)的研究和分析，發(fā)現(xiàn)半自磨機(jī)混合充填率與功率、軸壓、磨音等之間關(guān)系，通過對(duì)各控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)半自磨機(jī)排礫板進(jìn)行改進(jìn)，使半自磨機(jī)混合充填率趨于穩(wěn)定，解決半自磨機(jī)鋼球直接砸簡(jiǎn)體襯板問題，并提高磨礦效率，改善最終磨礦產(chǎn)品細(xì)度。

關(guān)鍵詞：半自磨；混合充填率；排礫板；軸壓；磨音

1 引言

半自磨系統(tǒng)替代常規(guī)碎磨系統(tǒng)的中、細(xì)碎及磨礦作業(yè)。半自磨機(jī)與球磨機(jī)相比，入磨礦石粒度大，鋼球充填率低，球礦比少［1］，主要具有沖擊破碎及研磨作用。隨著半自磨機(jī)的大型化，鋼球、礦石對(duì)襯板的沖擊力越來越強(qiáng)，襯板的消耗也越大［3］。另外，半自磨機(jī)對(duì)礦石性質(zhì)的波動(dòng)十分敏感，在磨機(jī)轉(zhuǎn)速率固定的情況下，給礦性質(zhì)變化直接影響半自磨機(jī)內(nèi)實(shí)際混合充填率的高低，如果混合充填率控制不好，可能引起“脹肚”或鋼球砸襯板。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，半自磨機(jī)影響因素及控制系統(tǒng)參變量太多，操作人員對(duì)磨機(jī)工作狀態(tài)的判斷，僅憑經(jīng)驗(yàn)具有一定主觀性和隨意性［4］，如何通過分析半自磨機(jī)各主要參數(shù)對(duì)磨礦效率的影響，正確處理好半自磨機(jī)混合充填率，控制好給礦，使半自磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在最佳工作點(diǎn)，避免“脹肚”、砸襯板等現(xiàn)象，是實(shí)現(xiàn)磨礦過程節(jié)能降耗的關(guān)鍵。

2 半自磨系統(tǒng)控制參數(shù)研究

2.1工藝簡(jiǎn)介

德興銅礦大山選礦廠半自磨系統(tǒng)采用半自磨+球磨+頑石破碎的SABC流程［5］，半自磨機(jī)和球磨機(jī)為1對(duì)1的配置，半自磨機(jī)規(guī)格為∮10.37×5.19m，電機(jī)功率為2×5586kW,采用雙同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；球磨機(jī)為∮7.32×10.68m溢流型球磨機(jī)，電機(jī)功率為2×5586kW,也采用雙同步電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；半自磨機(jī)的排料端設(shè)有2臺(tái)3600×7500mm直線振動(dòng)篩（1開1備）進(jìn)行篩分，篩上產(chǎn)物去頑石破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎，篩下產(chǎn)物進(jìn)入旋流器分級(jí)系統(tǒng)；旋流器分級(jí)系統(tǒng)為兩組∮838-6旋流器組；頑石破碎系統(tǒng)采用1臺(tái)MP800型圓錐破碎機(jī)，頑石經(jīng)破碎后返回半自磨機(jī)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力937.5t/h，磨礦溢流產(chǎn)品細(xì)度-200目含量65%。

圖1　大山半自磨工藝流程

2.2控制參數(shù)研究

半自磨系統(tǒng)控制程序帶有完善的運(yùn)行監(jiān)測(cè)功能和先進(jìn)的PLC控制程序，可實(shí)現(xiàn)對(duì)磨機(jī)運(yùn)行過程中電機(jī)功率、軸壓、磨音、磨礦產(chǎn)品濃度、粒級(jí)、磨機(jī)潤滑系統(tǒng)、溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。操作人員需根據(jù)上述控制系統(tǒng)信息，對(duì)磨機(jī)進(jìn)行綜合判斷，對(duì)磨機(jī)給礦量和給水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。詳見圖2。

圖2　半自磨控制系統(tǒng)

目前國內(nèi)外可借鑒的半自磨操作經(jīng)驗(yàn)很少，大山廠半自磨投產(chǎn)以后總結(jié)了不少成功經(jīng)驗(yàn)，但是生產(chǎn)過程中礦性變化大，系統(tǒng)影響因素太多，難以將以往的操作經(jīng)驗(yàn)量化、標(biāo)準(zhǔn)化。為了摸清半自磨運(yùn)行規(guī)律，對(duì)半自磨系統(tǒng)自投產(chǎn)以后，每分鐘生成的大量實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，總結(jié)半自磨系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律。

2.2.1軸壓與鋼球、礦漿重量關(guān)系

軸承壓力是半自磨機(jī)控制的重要參數(shù)［2］，可實(shí)時(shí)反映出半自磨機(jī)負(fù)荷。通過把幾年來每次半自磨停機(jī)時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，統(tǒng)計(jì)停機(jī)前的進(jìn)料端軸壓，及停機(jī)后充填率或混合充填率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出礦漿和鋼球總重，減去襯板大致磨損重量，研究進(jìn)料端軸壓與半自磨機(jī)重量之間的關(guān)系，分析結(jié)果見圖3。

圖3　進(jìn)料端軸壓與鋼球、礦漿重量關(guān)系圖

圖3反映了進(jìn)料端軸壓與半自磨機(jī)重量變化存在一定的線性關(guān)系，進(jìn)料端軸壓每增加0.1MPa，實(shí)際重量增加25.9t。如以新襯板計(jì)算，10%的鋼球充填率對(duì)應(yīng)的軸壓在5.07MPa左右。半自磨機(jī)的有效容積為436M3, 取礦漿比重2.0（濃度80%），生產(chǎn)過程中，壓力每上升0.1MPa，礦漿充填率增加3.0%左右，實(shí)際混合充填率則為：鋼球充填率+礦漿充填率-3.5%（鋼球間隙）。

另外，利用半自磨停機(jī)時(shí)進(jìn)行注水試驗(yàn)，前給水量設(shè)定550t/h，15min內(nèi)向半自磨筒體加水137.5t，半自磨進(jìn)料端軸壓由4.89MPa上升到5.43MPa，上升0.54MPa，相當(dāng)于255t/MPa，與圖3結(jié)果基本一致。

2.2.2軸壓與功率的關(guān)系

對(duì)從半自磨DCS系統(tǒng)備份到SQL數(shù)據(jù)庫中每分鐘實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將半自磨進(jìn)料端軸壓分區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，與半自磨功率進(jìn)行比對(duì)，分析結(jié)果見圖4。

圖4　功率與軸壓關(guān)系圖

由圖4可知，當(dāng)進(jìn)料端軸壓在4.9～5.7MPa之間，混合率填率低于28%左右，進(jìn)料端軸壓每上升0.1MPa，半自磨功率上升332kW，相當(dāng)于混合充填率每上升1%，功率增加110kW左右。當(dāng)軸壓大于5.7MPa，混合充填率大于30%左右，功率上升幅度變小，當(dāng)軸壓超過6.2MPa，混合充填率大于40%，半自磨機(jī)功率出現(xiàn)波動(dòng)及降低。

另外，襯板使用的前、后期，因襯板的磨損，重量及波峰高度的變化，對(duì)功率與軸壓的關(guān)系曲線有較大影響，以其中1套襯板運(yùn)行4個(gè)月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見圖5。

圖5　襯板前、后期功率與軸壓關(guān)系圖

2.2.3軸壓與磨音關(guān)系

半自磨機(jī)裝有電耳對(duì)磨音進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過磨音可反映出半自磨機(jī)工作狀態(tài)及負(fù)荷，當(dāng)半自磨混合充填率低時(shí)，磨音數(shù)值小，容易出現(xiàn)鋼球直接砸簡(jiǎn)體襯板問題。通過對(duì)歷年磨音及進(jìn)料端軸壓數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)料端軸壓平均大于5.4MPa時(shí)，磨音逐步趨于平穩(wěn)，進(jìn)料端軸壓大于5.6MPa時(shí)，磨音達(dá)到99%以上。從現(xiàn)場(chǎng)反饋來看，當(dāng)磨音達(dá)到99%以上，半自磨機(jī)不存在鋼球直接砸簡(jiǎn)體襯板情況。所以生產(chǎn)過程中，進(jìn)料端軸壓應(yīng)至少控制在5.4MPa以上(襯板前后期會(huì)有所不同)，最好能保持在5.6-5.7MPa，分析結(jié)果見圖6。

圖6　軸壓與磨音關(guān)系圖

3 排礫板參數(shù)及混合充填率優(yōu)化

3.1排礫板塊數(shù)優(yōu)化

半自磨機(jī)共有格子板+排礫板32塊，格子孔寬為25mm，排礫孔寬為70mm，投產(chǎn)后初裝排礫板4塊、格子板28塊，因系統(tǒng)臺(tái)效達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，通過逐步增加排礫板塊數(shù)來提高半自磨機(jī)處理能力［6］，具體數(shù)據(jù)詳見表1。

當(dāng)排礫板增加到8塊后，半自磨處理能力已達(dá)到設(shè)計(jì)937.5t/h要求，隨后繼續(xù)將排礫板增加到10塊，系統(tǒng)臺(tái)效有了進(jìn)一步的提高。目前半自磨系統(tǒng)由2個(gè)采區(qū)供礦，礦性差別非常大，難磨礦通過增加排礫板可以保證系統(tǒng)臺(tái)效，但是在處理粉礦含量較多的原礦時(shí)，因考慮到球磨機(jī)及浮選能力，臺(tái)效不可能無限制加大，所以很難保證半自磨機(jī)混合充填率，造成鋼球直接砸襯板問題非常嚴(yán)重，期間襯板使用情況見表2。

表2　排礫板塊數(shù)優(yōu)期間襯板使用情況

半自磨機(jī)共有筒體襯板198塊，從表2可知，新?lián)Q筒體襯板后，基本上是每半個(gè)月需臨時(shí)停機(jī)更換部分破碎的襯板，最多的1套襯板期間臨時(shí)停機(jī)8次，共更換94塊襯板，造成半自磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率低、運(yùn)行成本高。主要原因是在處理粉礦時(shí)，混合充填率難以保證，進(jìn)料端軸壓經(jīng)常只有5.1～5.2MPa，在鋼球充填率為10%～12%的情況下，而混合充填率僅有15%左右, 造成鋼球直接砸襯板，磨礦效率非常低。

3.2排礫孔改進(jìn)及混合充填率優(yōu)化

根據(jù)半自磨運(yùn)行情況及上述分析，為解決半自磨機(jī)鋼球直接砸襯板及磨礦效率低等問題，對(duì)排礫孔進(jìn)行改進(jìn)。詳見圖7。

圖7　排礫孔改型前、后對(duì)比圖

將原排礫板最外圈的3排70mm排礫孔改為5 排25mm格子孔，每塊排礫孔開孔面積為原來的65%，改型后繼續(xù)對(duì)排礫板的塊數(shù)及半自磨機(jī)操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。

表3　半自磨排礫孔優(yōu)化后使用情況

表4　排礫孔及混合充填率優(yōu)化后襯板使用情況

試驗(yàn)最終確定安裝16塊改型后的排礫板，排礫孔總面積與原10塊排礫板相同，這樣確保對(duì)系統(tǒng)臺(tái)效影響不大。同時(shí)通過優(yōu)化操作參數(shù)，及時(shí)調(diào)節(jié)給礦量及磨機(jī)作業(yè)濃度，盡量使混合充填率在26%以上，粉礦時(shí)適當(dāng)提高磨礦濃度，降低排礦速度，讓半自磨機(jī)多做功，難磨

礦時(shí)適當(dāng)降低濃度，加速排礦，以提高系統(tǒng)臺(tái)效。

通過優(yōu)化后，半自磨機(jī)襯板破損明顯減少，最近幾套襯板實(shí)現(xiàn)了零破損，整套襯板使用時(shí)間突破了3000h。同時(shí)，半自磨機(jī)磨礦效率也有所提升，球磨機(jī)負(fù)荷得到有效降低，最終磨礦產(chǎn)品細(xì)度得到較大改善，具體指標(biāo)詳見表5。

表5　優(yōu)化前、后半自磨系統(tǒng)生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)語

通過對(duì)半自磨機(jī)主要控制參數(shù)的研究，摸索出混合充填率與進(jìn)料端軸壓、磨音、功率等之間的關(guān)系，同時(shí)對(duì)排礫板進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化半自磨機(jī)操作參數(shù)，使半自磨機(jī)進(jìn)料端軸壓保持在5.4MPa以上，混合充填率盡量控制在26%～35%之間。解決了半自磨機(jī)鋼球直接砸簡(jiǎn)體襯板問題，實(shí)現(xiàn)襯板使用過程中零破損；并提高了磨礦效率，改善最終磨礦產(chǎn)品細(xì)度，在半自磨系統(tǒng)臺(tái)效相當(dāng)?shù)那闆r下，優(yōu)化后-200目含量同比提高2.82%。

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Research and Optimization on Mixed Filling Rate of the Large SAG Mill

ZHOU Bing，CHEN Jian-wen
（Dexing Copper Mine, Jiangxi Copper Corporation, Dexing 334224, Jiangxi, China）

Abstract:Based on the research and analysis of the control parameters of the semi autogenously grinding system, the relationship of filling rate, power, axial pressure, grinding sound of SAG mill was founded. By optimizing the control parameters and improving gravel board of SAG mill, the mixing filling rate of SAG mill was stable. It also solved the problem of the steel ball directly hitting the cylinder liner, and improved grinding efficiency and final grinding product qualities.

Keywords:SAG；mixed filling rate；gravel board；axial pressure；grinding sound

作者簡(jiǎn)介：周炳（1983-），男，湖南長(zhǎng)沙人，本科，選礦工程師，從事選礦技術(shù)管理工作。E-mail:85303567@qq.com

收稿日期：2015-11-09

中圖分類號(hào)：TD453

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3842（2016）01-0028-04