某多金屬選礦廠磨礦分級工藝優(yōu)化研究

黃偉生，王忠海，劉 杰，徐 濤

（湖南柿竹園有色金屬責任有限公司，湖南 郴州 423000）

磨礦是選礦環(huán)節(jié)中非常重要的工序，其作業(yè)過程需要消耗大量的電能和材料。據(jù)統(tǒng)計，碎礦和磨礦可以占據(jù)選礦廠運營成本的40%以上，而磨礦在其中又占了很大一部分[1-3]。磨礦分級工藝主要由磨礦機和分級機組成，常用的磨礦設(shè)備主要有球磨機、棒磨機、半自磨機等，分級設(shè)備有螺旋分級機、水力旋流器和細篩等[4-6]。實踐表明，磨礦分級工藝的優(yōu)化對選礦廠的生產(chǎn)經(jīng)營具有重要意義[7-9]。

湖南某復(fù)雜多金屬礦是以鎢、鉍為主，伴生有鉬、錫石、螢石、石榴子石等礦物[10-11]。該多金屬礦選廠自建廠以來，通過開展產(chǎn)學(xué)研科技攻關(guān)，對選廠技術(shù)流程進行改造，取得了一系列成果，但在磨礦分級生產(chǎn)上仍存在一些技術(shù)問題[12]。因此，針對磨礦分級過程中磨機負荷和磨礦效率不高等問題，對某多金屬選礦廠1 500 t/d的磨礦分級流程進行“2+1”技術(shù)改造，降低選礦廠的運營成本，為選礦廠帶來經(jīng)濟效益。

1 磨礦分級現(xiàn)狀及存在問題

1.1 磨礦分級流程現(xiàn)狀

某多金屬選礦廠1 500 t/d采用的是經(jīng)典兩段全閉路磨礦流程（簡稱“2+2”工藝）。磨礦系統(tǒng)由1#機組和2#機組共4臺磨機組成，1#和2#機組的一段磨礦-分級回路均采用MQG2.7 m×3.6 m格子型球磨機與2FG-2 000 mm螺旋分級機組成閉路，二段磨礦-分級回路采用MQY2.7 m×3.6 m溢流型球磨機與直徑400 mm水力旋流器組成閉路。磨礦分級工藝流程如圖1所示。

圖1 某1 500 t/d選廠原磨礦分級工藝流程Fig.1 The original grinding ore classification process of a1500t/d concentrator

1.2 存在問題

以某1 500 t/d選廠2#機組磨礦-分級回路流程為例進行說明。2#機組磨礦-分級回路流程各產(chǎn)品取樣分析結(jié)果如表1。

單位時間內(nèi)每立方米球磨機有效容積平均所能處理的原礦噸數(shù)是球磨機的利用系數(shù)。磨機利用系數(shù)是衡量磨礦機工作好壞的重要指標之一。

從表1可知，就單個磨機來看，2#機組一段球磨機利用系數(shù)為0.81 t/h·m3，二段球磨機利用系數(shù)為0.56 t/h·m3，其利用系數(shù)較低。從磨機-分級回路利用系數(shù)來看，一段磨機-分級回路利用系數(shù)為0.88t/h·m3，二段磨機-分級回路利用系數(shù)為1.02 t/h·m3，也表明利用系數(shù)具有較大的提升空間。針對這種現(xiàn)象，可重新優(yōu)化1 500 t/d選廠的磨礦流程結(jié)構(gòu)。

表1 2#機組取樣分析結(jié)果Tab.1 Sample analysis results of 2#system

此外，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實際情況，兩段球磨機的裝機功率都為450 kW，但一段磨機功率為400～420 kW，二段磨機功率為280～300 kW，后者僅為前者的70%左右，故二段磨礦負荷與效率仍有較大的提升空間。

2 磨礦分級改造的工業(yè)試驗

2.1 工藝流程改造

前期要求工業(yè)生產(chǎn)中二段溢流細度-0.074mm占85%以上，而選廠現(xiàn)行磨礦細度要求達到-0.074μm占80%即可，考慮到二段磨礦負荷和效率都有富余，因此采用一段（兩臺球磨機和兩臺螺旋分級機）+二段（一臺球磨機和一臺水力旋流器）配置的磨礦分級工藝（簡稱“2+1”）。2+1磨礦分級流程對1 500 t/d選礦廠進行技術(shù)改造，其改造后的磨礦分級流程如圖2。

圖2 改造后磨礦分級工藝流程Fig.2 Process of grinding and classification after transformation

2.2 一段分級溢流細度調(diào)整

為使2+1切換后能穩(wěn)定進行，減輕進入二段球磨機的給礦量，通過提高返砂比，使一段螺旋分級機溢流細度達到最大。經(jīng)過調(diào)試，1#機組：控制自動化系統(tǒng)中，當排礦水17.5 t/h、給水保護系數(shù)0.45溢流濃度40%時，一段分級溢流細度能穩(wěn)定達到60%～68%。若細度繼續(xù)增大，返砂比異常，螺旋分級機電流則急劇增大，易燒毀電機。2#機組：控制自動化系統(tǒng)中，當排礦水15 t/h、給水保護系數(shù)0.45、溢流濃度45%時，一段磨機分級溢流細度達到53%～60%。若細度繼續(xù)增大，返砂比異常，螺旋分級機電流則急劇增大，易燒毀電機，甚至可能危及生命財產(chǎn)安全。

2.3 二段磨機和配套設(shè)備改造

為了解決2+2切換到2+1磨礦分級流程后，二段磨機進口端和出口端的漏礦問題，選礦廠利用年中檢修機會，將2#機組二段磨機給礦端鼓式給礦器加大，將排礦端排礦管直接垂直連接至泵池。此外對泵池進行改造，2#機組的泵池相互貫通（圖3），同時將礦漿輸送管改造成一拖二方式，形成一臺砂漿泵向2臺旋流器輸送礦漿，使旋流器并聯(lián)布置（圖4）。

圖3 2+1磨礦系統(tǒng)泵池Fig.3 Pump pool of 2+1 grinding system

圖4 一拖二旋流器布置圖Fig.4 Layout of slurry transportation from one mortar pump to two hydrocylones

2.4 二段磨機中磨礦介質(zhì)的選擇

隨著給礦顆粒的變小，大的磨礦介質(zhì)對小顆粒的磨碎能力減弱，容易造成磨不細的情況，而小的磨礦介質(zhì)對小顆粒的磨碎能力比大的磨礦介質(zhì)強，因此，采用較小直徑的鋼鍛有助于礦石的磨碎。為了進一步解決2+1改造后磨礦細度不足的問題，提高二段磨機的處理量，一方面在日常工作中及時補加鋼鍛。另外添加30 mm×35 mm鋼鍛和25 mm×30 mm鋼鍛，以提高二段磨機的排礦細度。工業(yè)試驗表明，小鋼鍛的補加，提高了二段磨機排礦細度，二段磨機新生-0.074 mm含量達到19.52%，使得二段磨礦效率得以發(fā)揮，二段磨機利用系數(shù)達到2.33 t/m3·h，比改造前兩段總和還多0.50 t/h·m3。

3 改造前后技術(shù)經(jīng)濟指標對比

3.1 技術(shù)指標比較

與改造前2+2流程相比，2+1流程中二段磨礦效率和分級效率大為提高，旋流器分級產(chǎn)品質(zhì)量也大為改善，技術(shù)指標全面改善，如表2和3所示。

表2 改造前后磨礦效率與分級效率對比Tab.2 Comparison of grinding efficiency and classification efficiency before and after transformation

表3 改造前后旋流器分級溢流產(chǎn)品質(zhì)量對比Tab.3 Comparison of the quality of graded overflow products of cyclones before and after transformation

從表2可以看出，與2+2流程相比，2+1流程中總處理能力沒有降低，而且由于二段磨機新生-0.074 mm含量提高了40.95%，使得二段磨礦-分級回路中-0.074 mm利用系數(shù)提高27.32%，分級質(zhì)效率和量效率分別提高38.86%和36.18%，循環(huán)負荷下降了35.32%，技術(shù)指標全面改善。

從表3可以看出，與2+2流程相比，2+1流程中旋流器分級溢流產(chǎn)品質(zhì)量也全面改善，其中合格粒級產(chǎn)率提高9.66%，鎢金屬分布率提高9.39%；過粉碎產(chǎn)率降低13.63%，鎢金屬分布率降低19.88%。

3.2 經(jīng)濟指標比較

3.2.1 直接經(jīng)濟效益分析

該選廠處理能力1500t/d。年作業(yè)天數(shù)按330天。

（1）動力消耗下降顯著。

動力消耗下降來源于兩個方面：一是由于球磨機總功率下降了280 kW·h，二是由于1臺砂泵的停運，功率下降55 kW·h。此外由于2#機組二段磨機處理量增加，其功率增加55 kW·h。故2+1流程中總功率下降280 kW·h。功率下降產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益計算公式見式（1）。

2+1流程中總功率下降280 kW·h，日工作時間為24 h，年作業(yè)天數(shù)按330天計，工業(yè)用電按照0.65 元/·h 計，即：280×24×330×0.65=144.14 萬元/a。折合降低磨礦成本2.65元/t左右。

（2）二段磨礦鋼鍛下降明顯。

與2+2流程中二段磨機鋼鍛消耗為0.5 t/臺·d相比，2+1流程中二段磨機鋼鍛的消耗量同樣為0.5 t/臺·d，下降了50%，減少鋼鍛消耗0.5 t/d。年產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益見式（2）。

2+1流程中二段磨機鋼鍛的消耗量每天下降為0.5 t，年作業(yè)天數(shù)按330天計，鋼鍛購置成本按7 000元/t計算，即：0.5×330×7 000=115.5萬元/a。折合降低磨礦成本2.12元/t。

故2+1產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益可以達到249.35萬元，折合降低磨礦成本4.77元/t，節(jié)能降耗非常顯著。

3.2.2 間接經(jīng)濟效益分析

選礦廠1#機組二段磨機停運，減少了備品、備件的用量和維護成本，減輕了工人的看護時間，降低了車間的噪音，間接效益和環(huán)境效益也非常顯著。

4 結(jié) 論

磨礦是選礦廠必不可少的關(guān)鍵工序，鎢礦又是容易過粉碎的一種礦物類型，在磨礦過程中解決減輕過磨現(xiàn)象一直是鎢選礦廠高度關(guān)注的難題。

研究通過對某1 500 t/d多金屬選礦廠通過2+1磨礦分級流程改造，分析了傳統(tǒng)配置的2+2磨礦工藝流程的磨礦負荷、磨礦效率和分級效率，提出取消一臺二段球磨機方案，將2+2經(jīng)典配置改造成2+1磨礦新工藝，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本，具有創(chuàng)新性和實踐性，對礦山的發(fā)展具有重要意義，同時節(jié)能降耗顯著，符合礦山低耗發(fā)展要求，為其他選礦廠的技術(shù)流程改造提供了借鑒意義。