程國柱，李巧雙，周明華，楊小丐

（大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

碎磨是選別前的準(zhǔn)備作業(yè)，它的作用是將大塊礦石變小、小塊礦石變細(xì)的過程［1］。在這個(gè)過程中，使礦石中的有用礦物與脈石礦物充分單體解離［2］，為分選提供合格物料，從而獲得高質(zhì)量的選冶產(chǎn)品［3］，因此，碎磨的好壞決定選別指標(biāo)的好壞。除此之外，碎磨成本在選礦廠占整個(gè)選礦成本的60%以上，磨礦是一項(xiàng)耗能高而效率低的作業(yè)，而破碎作業(yè)的功耗僅占磨礦作業(yè)的8%～12%［4］，因此改進(jìn)碎磨工藝過程是實(shí)現(xiàn)高效低耗、增加經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

自湖北某銅鐵礦選礦新系統(tǒng)投產(chǎn)以來，雖通過不斷的工藝完善，處理量基本實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，但在碎礦磨礦工藝方面，碎礦產(chǎn)品粒度-15mm在85%左右，磨礦分級(jí)溢流細(xì)度-200目在63%～65%之間，與設(shè)計(jì)值相比均存在較大差距。 因此，遵循“多碎少磨”理念，開展碎磨技術(shù)攻關(guān)，降低碎礦產(chǎn)品粒度，提高磨礦細(xì)度，使有用礦物與脈石礦物更好的分離，為分選創(chuàng)造有利條件，變得非常迫切和必要。

2 碎礦磨礦工藝流程

碎礦采用“三段一閉路”流程，粗碎作業(yè)設(shè)置在井下，中、細(xì)碎設(shè)備分別為CS440和CH660液壓圓錐破碎機(jī)，篩分設(shè)備為LF3060D雙層振動(dòng)篩，碎礦流程設(shè)計(jì)處理能力280～300t/h，碎礦產(chǎn)品粒度-15mm占90%。磨礦采用“一段閉路”流程,球磨設(shè)備為MQY5074溢流型磨機(jī)，分級(jí)設(shè)備為7臺(tái)FX-500旋流器組，設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)處理量為187.5t/h，分級(jí)溢流-200目占70%。碎磨工藝流程見圖1。

圖1 碎礦磨礦工藝流程圖

3 碎礦工藝優(yōu)化

3.1 中碎給礦頻率調(diào)試

中碎給礦量決定著流程的處理量，由于現(xiàn)場(chǎng)中碎為重板給礦，給礦不易計(jì)量，導(dǎo)致給礦量不穩(wěn)定。為了找出給礦頻率與給礦量之間對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)重板給礦頻率，測(cè)量重板速度v，礦石堆比重q,重板礦石堆積的截面積S，根據(jù)公式Q=q×S×v，計(jì)算重板小時(shí)給礦量。調(diào)試確定了中碎重板給礦頻率在32Hz時(shí)較為合適，此時(shí)對(duì)應(yīng)的處理量為303t/h左右，滿足流程設(shè)計(jì)處理能力，結(jié)果見表1。

表1 重板給礦頻率與處理量的關(guān)系

3.2 中、細(xì)碎排礦口調(diào)試

破碎礦石，靠調(diào)整排礦口來決定產(chǎn)品粒度［5］。為了找出最適宜的排礦口，并使設(shè)備在安全運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)排礦口進(jìn)行不同尺寸的調(diào)試，主要查看電機(jī)輸出功率和液壓油缸油壓力情況，結(jié)果見表2。

從調(diào)試結(jié)果看，隨著中細(xì)碎排礦的減小，電機(jī)輸出功率和壓力逐步增大，繼續(xù)減小排礦尺寸，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)油管爆裂，油壓保護(hù)動(dòng)作動(dòng)錐自動(dòng)松開，電機(jī)三角皮帶燒毀現(xiàn)象，綜合考慮設(shè)備安全和性能因素，將中、細(xì)碎排礦口分別控制在50mm、16mm，中、細(xì)碎油壓保護(hù)上限設(shè)定分別3.0 MPa、4.0 MPa，此時(shí)中、細(xì)碎處理量分別為303 t/h、384 t/h。

表2 中細(xì)碎排礦口調(diào)試結(jié)果

3.3 緩沖礦倉漏斗改善

在碎礦調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)細(xì)碎給礦量不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)給礦量調(diào)小，轉(zhuǎn)速較低時(shí)，細(xì)碎給礦皮帶就會(huì)壓死。分析認(rèn)為，皮帶尾部漏斗設(shè)計(jì)過寬，導(dǎo)致緩沖礦倉內(nèi)礦石倉壓過大，易使皮帶電機(jī)負(fù)荷過高跳閘。為了解決這個(gè)問題，將緩沖礦倉漏斗改成傾斜漏斗后，有效解決倉壓?jiǎn)栴}。改造方案見圖2。

圖2 礦倉漏斗改造前后示意圖

3.4 細(xì)碎擠滿給礦

擠滿給礦是實(shí)現(xiàn)高效破碎首要條件［6］。在細(xì)碎排礦口16mm條件下，通過調(diào)整細(xì)碎給礦皮帶的速度來調(diào)節(jié)破碎機(jī)擠滿狀態(tài)，通過破碎產(chǎn)品篩析檢測(cè)，破碎腔不擠滿時(shí)產(chǎn)品粒度-15mm為40%，破碎腔擠滿時(shí)產(chǎn)品粒度-15mm為46%，與不擠滿相比提高了6%。但在實(shí)際運(yùn)行中，完全擠滿難于實(shí)現(xiàn)，主要原因是破碎腔內(nèi)受濕礦堆積影響，容積減少，擠滿后容易外泄。通過現(xiàn)場(chǎng)分析討論，在破碎機(jī)上方安裝高為250mm圍堰，增加破碎腔容積。安裝圍堰后，通過細(xì)碎給礦皮帶給礦控制，礦石可很好的堆滿破碎腔，不至于礦石滿出灑落，達(dá)到很好的擠滿狀態(tài)。改造見圖3。

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，擠滿給礦主要以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）擠滿給礦條件，破碎機(jī)可以利用層壓原理，每一次擠壓最大限度的產(chǎn)生細(xì)粒級(jí)的粉礦，提高了破碎效率。

（2）擠滿給礦后，襯板和分料盤埋在料層以下，減少物料對(duì)零部件的沖擊，磨損也降到最低。

（3）在擠滿條件下破碎腔四周料層均勻，在破碎過程中各個(gè)零部件的受力達(dá)到最佳狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)也是最平衡、最平穩(wěn)。

圖3 CH660安裝圍堰示意圖

3.5 篩孔孔徑優(yōu)化

LF3060D振動(dòng)篩為雙層聚氨酯篩面，上層篩網(wǎng)為40×40mm，下層篩網(wǎng)為13×20mm，實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，上層篩面物料較少，導(dǎo)致下層篩面物料過多，料層較厚，負(fù)荷過重，嚴(yán)重影響篩分效率和開車時(shí)間，生產(chǎn)中不得已將下層篩網(wǎng)一部分更換成20×20mm，這樣一來碎礦粒度嚴(yán)重不合格。

針對(duì)這個(gè)問題，經(jīng)研究決定將上層篩網(wǎng)孔徑由40×40mm調(diào)整為30×30mm，下層篩網(wǎng)孔徑恢復(fù)13×20mm。試生產(chǎn)后，上、下層篩網(wǎng)負(fù)荷分配均勻，篩分效率明顯提高，后又將下層最下端的2床更換14×14mm鋼筋篩網(wǎng)，一方面增加開孔率，另一方面直接降低產(chǎn)品粒度。

4 磨礦分級(jí)優(yōu)化

4.1 鋼球制度優(yōu)化

4.1.1 鋼球充填率優(yōu)化

鋼球的裝填數(shù)量由充填容積來決定，一般磨機(jī)的充填容積按磨機(jī)總充填容積30%-50%來考慮。提高鋼球填充率，在一定條件下可以增加磨機(jī)產(chǎn)量，但是填充率過高會(huì)發(fā)生如下情況。

（1）使溢流型球磨機(jī)的鋼球從中空軸頸排出的可能。

（2）填充率高，內(nèi)層鋼球的數(shù)量增多，但多層鋼球的粉碎作用小，所以磨機(jī)筒體直徑越大，填充率越要選低些。

（3）鋼球填充率過高高，拋落鋼球的落點(diǎn)處鋼球堆積過高，減緩了鋼球的沖擊。

生產(chǎn)過程中，球磨運(yùn)行電流一直不高，為260A左右，初步判斷球磨缺球。利用球磨檢修襯板的機(jī)會(huì)，進(jìn)入球磨詳細(xì)測(cè)量了鋼球，發(fā)現(xiàn)鋼球充填率僅為26%～28%左右，充填率嚴(yán)重偏低。因此，及時(shí)安排補(bǔ)加球任務(wù)，并實(shí)時(shí)觀察球磨電流表情況，經(jīng)過10余天的補(bǔ)加球，電流基本維持在300A左右，停車進(jìn)球磨檢查鋼球充填率為32%左右，繼續(xù)增加鋼球充填率，停車易出現(xiàn)吐球現(xiàn)象，后續(xù)確定充填率在32%左右較為合適。

4.1.2 加球機(jī)的應(yīng)用

一直以來，鋼球都是人工手動(dòng)添加，每天加球量約為3.6t，人工加球一是勞動(dòng)強(qiáng)度較大，二是有時(shí)球磨停車，錯(cuò)過了加球任務(wù)，導(dǎo)致球磨缺球。針對(duì)這個(gè)問題，現(xiàn)場(chǎng)引進(jìn)了一臺(tái)自動(dòng)加球機(jī)，只需將鋼球放在料倉里，通過電腦控制，進(jìn)行實(shí)時(shí)添加。經(jīng)過生產(chǎn)應(yīng)用，又出現(xiàn)了新的問題，由于生產(chǎn)所用的是鑄球，表面不光滑，加球機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)蓬倉和卡球的現(xiàn)象，導(dǎo)致加球機(jī)不能正常工作，為了解決這個(gè)問題，引進(jìn)了表面光滑旋壓鋼球替代之前的鑄鋼球，旋壓球具有表面光滑，在鋼球機(jī)中添加較為順暢，無堵塞現(xiàn)象，同時(shí)旋壓球耐沖擊耐磨損，鋼耗也有明顯降低。

圖4 鑄球與旋壓球外形對(duì)比

4.2 磨礦補(bǔ)加水量調(diào)試

為了探索適宜的給礦、排礦水量，在球磨給礦量190t/h條件下，保持總水量不變，通過改變給礦水和排礦水量大小，來檢測(cè)磨礦濃度和細(xì)度達(dá)標(biāo)情況。調(diào)試結(jié)果表明，隨著給礦水量減少，磨礦濃度逐漸增高，球磨排礦細(xì)度隨之上升。最終確定給礦補(bǔ)加水為50m3/h左右，排礦補(bǔ)加水為325m3/h左右較為合適，此時(shí)的磨礦濃度為75.66%，排礦-200目細(xì)度為25.98%。結(jié)果見表3。

表3 磨礦補(bǔ)加水量調(diào)試結(jié)果

4.3 旋流器沉砂嘴尺寸的確定

根據(jù)旋流器廠家推薦的沉砂嘴規(guī)格，試驗(yàn)選取Φ70mm、Φ80mm、Φ90mm三種規(guī)格的沉砂嘴進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Φ90mm沉砂嘴各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于Φ70mm、Φ80mm沉砂嘴。后續(xù)將沉沙嘴尺寸全部更換為Φ90mm。結(jié)果見表4。

表4 旋流器沉沙嘴尺寸調(diào)試結(jié)果

4.4 臺(tái)時(shí)量與旋流器組數(shù)調(diào)試

根據(jù)不同球磨臺(tái)時(shí)處理量調(diào)試相應(yīng)組數(shù)旋流器，試驗(yàn)結(jié)果表明，在球磨臺(tái)式處理量188～192t/h時(shí)，開5組旋流器分級(jí)溢流-200目占72.44%，優(yōu)于開6組的67.23%；在球磨臺(tái)式處理量192～196t/h時(shí)，開5組旋流器分級(jí)溢流-200目占60.75%，低于開6組的65.02%?？梢钥闯鲈谂_(tái)時(shí)處理量188～192t/h時(shí)開5組旋球器指標(biāo)最優(yōu)，后續(xù)生產(chǎn)按處理量189～192t/h進(jìn)行組織，旋流器開5組。結(jié)果見表5。

表5 旋流器沉沙嘴尺寸調(diào)試結(jié)果

5 碎礦與磨礦分級(jí)考查

在完成了碎礦和磨礦工藝優(yōu)化后，為了解流程中各作業(yè)、各工序、各機(jī)組的生產(chǎn)現(xiàn)狀，并對(duì)工藝生產(chǎn)流程在質(zhì)和量方面進(jìn)行全面性分析和評(píng)價(jià)，開展了碎礦磨礦流程考查。

5.1 碎礦流程考查

在處理量300t/h，中、細(xì)碎排礦口50mm、16mm，篩分上層30×30mm，下層13×20mm條件下，中、細(xì)碎破碎比分別為3.6、3.13，循環(huán)負(fù)荷為133.90%，篩分效率為87.60%，最終碎礦產(chǎn)品粒度-15mm達(dá)到了95.72%，與優(yōu)化前相比提高近10%，取得了較好的效果。碎礦流程考查結(jié)果見表6，碎礦產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見表7。

表6 碎礦流程考查結(jié)果

表7 碎礦產(chǎn)品粒度分析結(jié)果

5.2 磨礦分級(jí)考查

在球磨處理量189t/h，球磨給礦補(bǔ)水50m3/h，排礦端補(bǔ)水325m3/h，沉沙嘴Φ90mm旋流器五組條件下，進(jìn)行了流程考查。結(jié)果為磨礦濃度76%，反砂比285%，分級(jí)量效率70.23%，磨機(jī)利用系數(shù)0.85t/m3h，最終分級(jí)溢流產(chǎn)品濃度為33%，-200目細(xì)度達(dá)到70.51%，與優(yōu)化前相比提高近5%。磨礦分級(jí)考查見表8，溢流產(chǎn)品粒度分析見表9。

表8 磨礦分級(jí)考查結(jié)果

表9 磨礦分級(jí)溢流產(chǎn)品粒度分析結(jié)果

6 結(jié)語

（1）碎礦工藝優(yōu)化中，調(diào)整重板給礦機(jī)頻率，將碎礦流程處理量控制在300t/h左右，確定最優(yōu)排礦口尺寸和篩網(wǎng)孔徑參數(shù)，使最終碎礦產(chǎn)品粒度-15mm達(dá)到95%以上，為入磨提供合格了物料。

（2）磨礦工藝優(yōu)化中，完善了鋼球添加制度，確定了補(bǔ)加水流量范圍，調(diào)整了旋流器運(yùn)行參數(shù)，在球磨處理量189t/h條件下，最終分級(jí)溢流產(chǎn)品濃度為33%，-200目細(xì)度達(dá)到70.51%，各項(xiàng)參數(shù)均超過了設(shè)計(jì)范圍，為分選創(chuàng)造了有利的條件。