高壓輥磨機在赤峰柴礦公司的試驗應用

摘要：針對赤峰柴礦公司生產中常規(guī)破碎工藝生產能力低、產品粒度粗等問題，在半工業(yè)試驗的基礎上，應用高壓輥磨閉路篩分工藝，取得了良好的生產效果。生產實踐證明：該工藝性能匹配合理，有效改善了選冶系統(tǒng)能耗結構，優(yōu)化了生產指標，提高了生產能力，降低了生產成本，破碎生產能力提高了50 %，產品粒度P90由-11 mm 降至-6 mm，選冶生產成本降低了11.16 %，年節(jié)約成本近千萬元，經濟效益與社會效益顯著。

關鍵詞：高壓輥磨機;黃金礦山;破碎;閉路篩分;降本增效

中圖分類號：TD952文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）08-0067-04doi：10.11792/hj20210814

引 言

在礦物加工領域，碎磨作業(yè)流程選擇與設備配置直接影響礦物解離度，進而影響質量和成本指標。高壓輥磨機利用粒群粉碎原理，具有設備作業(yè)率高、處理能力大、粉碎比大、節(jié)能、土建投資小等優(yōu)點[1-2]。為了解決球磨機效率低、能耗大等問題，各行業(yè)開始應用高壓輥磨機[3]。20世紀80年代高壓輥磨機被引入國內，先期主要應用于建材水泥的粉磨、有色金屬及貴金屬礦石的粉碎、鐵精礦球團廠的細磨等領域[4]。近些年高壓輥磨機因其優(yōu)異的性能在國內逐漸得到黃金行業(yè)的認可和重視，高壓輥磨機工藝適應性強，可大幅度提高入磨物料的粉礦率和可磨性，顯著提升產能，實現(xiàn)降本增效[5]。經過數(shù)十年的發(fā)展積淀，目前其制造及使用技術已經很成熟，設備大型化和自動化程度較高。俄羅斯查帕德諾依（Zapadnoye）礦是全球首家成功將高壓輥磨機（1 000 mm×900 mm，驅動功率2×400 kW）應用于破碎生產流程的黃金礦山;第二家應用高壓輥磨機（1 000 mm×500 mm）的黃金礦山是澳大利亞維多利亞州的本迪溝（Bendigo）金礦;山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦于2012年成功將高壓輥磨機（1 400 mm×1 100 mm，驅動功率2×560 kW）應用于碎磨流程[6]。目前，黃金礦山高壓輥磨機大都應用于開路流程，邊料返回閉路流程應用較少。

山東黃金赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司（下稱“赤峰柴礦公司”）原常規(guī)破碎采用兩段一閉路工藝流程。粗碎采用1臺C80顎式破碎機，細碎采用1臺HP300圓錐破碎機，篩分采用1臺2YKR2060H圓振動篩。其供礦粒度350～0 mm，最終產品粒度-11 mm 占90 %。該流程生產能力低，只有80 t/h，產品粒度粗，產能低效逐漸制約了赤峰柴礦公司的高質量發(fā)展。鑒于此，經多方論證，決定在原破碎系統(tǒng)中增加1臺高壓輥磨機作為細碎設備，使產品粒度P90（排料中小于某一粒級的占比為90 %）穩(wěn)定降低至-6 mm，實現(xiàn)技術改造與生產無縫銜接，達到多碎少磨的目的，且在提高磨礦效率的同時降本增效。

1 半工業(yè)試驗

赤峰柴礦公司礦石類型為蝕變巖型、石英脈型，賦礦圍巖主要為蝕變巖，礦石平均密度為2.81 g/cm3，礦石中等偏硬，普氏硬度系數(shù)為12～18。礦石中金礦物絕大部分為自然金，少量銀金礦;金屬礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦，少量鈦鐵礦、黃銅礦、鋯石等;非金屬礦物主要為石英、鈉長石、透閃石-陽起石、透輝石-鈣鐵輝石、白云母、鉀長石等。

1.1 原礦粒度組成

原礦經過顎式破碎機破碎至-20 mm后混勻、縮分、取樣，樣品進行粒度組成、密度分析，測得原礦密度為2.81 g/cm3。試驗用原礦粒度組成分析結果見表1。

1.2 開路試驗

赤峰柴礦公司高壓輥磨一次開路試驗在實驗室1臺GM100/25 型金屬礦用高壓輥磨機進行，輥子直徑為1 000 mm，輥寬為250 mm，處理量為60～100 t/h。開路試驗設置高壓輥磨機工作壓力分別為

8.0 MPa、10.0 MPa、12.0 MPa，轉速為 20 r/min。在不同工作壓力條件下進行高壓輥磨試驗，高壓輥磨結束后，收集輥壓產品，將物料混勻、縮分、取樣，進行粒度組成分析。開路試驗流程見圖1，不同工作壓力下的電耗情況見表2，物料負累積曲線見圖2，物料粒度組成分析結果見表3。

由表2、圖2、表3可知：在高壓輥磨機工作壓力為8.0 MPa、10.0 MPa、12.0 MPa時，-5.000 mm 粒級產率分別為 69.84 %、75.53 %、75.91 %，-0.074 mm粒級產率分別為7.90 %、8.53 %、8.67 %;試驗輥壓數(shù)據表明，不同工作壓力下的輥壓產品細粒級產率逐漸升高，高壓輥磨機對赤峰柴礦公司礦石有較好的擠壓效果。在不同工作壓力下高壓輥磨機輥壓產品粒度組成差異小，但高工作壓力下的能耗較高，隨著工作壓力的增大電耗依次為 1.81 kW·h/t、2.21 kW·h/t、2.71 kW·h/t。因此，根據不同工作壓力下電耗及輥壓產品粒度分布結果，推薦最佳工作壓力為 10.0 MPa。

1.3 閉路篩分試驗

根據開路條件試驗設定高壓輥磨閉路試驗工作壓力為 10.0 MPa，每次給料量10.00 kg，每次高壓輥磨結束后，收集輥壓產品，用振動篩（篩孔為 5 mm×5 mm）篩分，稱量篩上、篩下物料，保留篩下物料，篩上物料返回與新給料混勻，重新給入高壓輥磨機;重復以上試驗流程，直至篩下物料質量接近新給料質量或篩下物料不再增加，則該流程達到平衡。將循環(huán)平衡后的篩下物料縮分、取樣，進行粒度組成分析。試驗流程見圖3，高壓輥磨閉路篩分循環(huán)負荷見表4，最終篩下物料粒度組成分析結果見表5。

由表4數(shù)據分析計算得出：該礦石在高壓輥磨閉路篩分試驗第 3 次達到平衡，篩上物料循環(huán)質量為 4.06 kg，計算得到高壓輥磨機循環(huán)負荷為 40.60 %。由表5可知：在高壓輥磨機工作壓力10.0 MPa下，閉路篩分循環(huán)試驗平衡時的篩下物料中-0.500 mm粒級產率為31.71 %， -0.074 mm 粒級產率為 11.05 %。

試驗推薦閉路篩分工藝流程中高壓輥磨機工作壓力10.0 MPa，篩孔孔徑5 mm，循環(huán)負荷40.60 %。

2 高壓輥磨閉路篩分工藝應用

根據試驗結果、設計要求、生產現(xiàn)狀，赤峰柴礦公司經多次內外部論證，最終確定選冶整體技術改造思路是邊生產邊改造?？紤]到破碎需新增一段高壓輥磨機及篩分廠房建設，以及設備的采購周期，首先對破碎系統(tǒng)進行高壓輥磨閉路篩分工藝改造，使其能與經營目標匹配。

2.1 工藝流程及改造方案

原常規(guī)破碎采用兩段一閉路工藝流程：粗碎采用C80顎式破碎機，細碎采用HP300圓錐破碎機，篩分采用2YKR2060H圓振動篩，供礦粒度350～0 mm，最終產品粒度P90為-11 mm。技術改造方案為：新增高壓輥磨閉路篩分工藝，即在原兩段破碎設備基礎上增加1臺140 mm×80 mm高壓輥磨機，其電動機功率為2×500 kW，與1臺2USTK3060振動篩組成閉路，形成三段兩閉路破碎篩分系統(tǒng)。高壓輥磨機參數(shù)見表6，高壓輥磨閉路篩分工藝流程見圖4。

2.2 應用效果

2020年8月破碎工藝改造為“兩段破碎+高壓輥磨”，并在高壓輥磨后設置閉路篩，通過生產調試，優(yōu)化了入磨粒度，實現(xiàn)了多碎少磨，同時合理分配二段磨礦的負荷，充分挖掘了磨礦流程及系統(tǒng)潛力，選礦能耗與成本大幅降低，實現(xiàn)了選礦“增產增效、降本增效、提質增效”的目的。改造前后破碎工藝產品對比見表7。

1）多碎少磨，節(jié)能增效。破碎采用高壓輥磨閉路篩分工藝，優(yōu)化了現(xiàn)有二段磨礦工藝負荷及能力，提高了磨礦效率，改善了選別指標，優(yōu)化了選礦能耗。赤峰柴礦公司應用高壓輥磨閉路篩分工藝后，破碎生產能力提高50 %，產品粒度P90由-11 mm 降至-6 mm，破碎能耗由總占比的6.80 %增至15.32 %，球磨能耗由總占比的51.87 %降至45.85 %，選礦總能耗降低9.83 %。高壓輥磨閉路篩分工藝應用前后能耗構成情況見圖5。

2）提質提量，降本增效。高壓輥磨閉路篩分工藝應用后，通過對高壓輥磨機輥參數(shù)、閉路篩篩面選型的優(yōu)化，以及球磨機鋼球級配的優(yōu)化和二段磨礦負荷均衡分配技術的調整，選礦處理量提高了35 %以上，選礦尾礦指標同比降低了10 %，選冶生產成本降低了11.16 %，年降低成本近千萬元。高壓輥磨閉路篩分工藝應用前后能耗對比見圖6，選冶成本對比見表8。

3 結 語

當前，中國經濟已由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段，處在轉變方式、優(yōu)化結構、轉換動力的攻關期。對傳統(tǒng)產業(yè)實施節(jié)能升級改造，可以賦能實體經濟，在綠色轉型中形成新的經濟增長點。赤峰柴礦公司通過應用高壓輥磨閉路篩分工藝，提高了選礦處理量，改善了選別指標，優(yōu)化了選礦能耗，降低了生產成本，應用效果良好。高壓輥磨機是高效率設備，其開閉路工藝的選擇與應用應充分遵循選礦產品及產能的要求，流程選擇要依托工藝技術特點、設備能力，充分發(fā)揮高壓輥磨工藝先進、高效、節(jié)能的工藝特性。應用高壓輥磨閉路篩分工藝的破碎系統(tǒng)本身因裝機負荷的增加，破碎能耗及成本會有一定程度增加，但從全流程統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合考慮選冶整體產能、選冶設計及生產技術改造等，應優(yōu)先選擇高壓輥磨閉路篩分工藝，真正踐行“多碎少磨”理念，實現(xiàn)選冶全流程質和量的優(yōu)化，助推礦業(yè)高質量發(fā)展。

[參 考 文 獻]

[1] 孫業(yè)長.高壓輥磨流程的經濟評價及風險分析[J].金屬礦山，2012（11）：63-66.

[2] 羅主平，劉建華，李生奇.高壓輥磨作業(yè)對礦石后續(xù)碎磨性影響研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010，26（4）：56-59，64.

[3] 羅星臣，張國旺，肖驍，等.高壓輥磨機與大型立磨機聯(lián)合碎磨工藝研究分析[J].礦山機械，2018，46（6）：1-5.

[4] 段偉偉，楊海龍.高壓輥磨機在國內鐵礦山的應用及分析[J].礦業(yè)工程，2018，16（3）：37-41.

[5] 張光宇.礦山行業(yè)用高壓輥磨機的技術及其發(fā)展[J].有色金屬（選礦部分），2011（增刊1）：82-86.

[6] 謝敏雄，王寶勝，郭遙.高壓輥磨機與大型球磨機聯(lián)合粉磨工藝性能匹配研究[J].黃金，2015，36（11）：44-50.（下轉第75頁）

Experimental application of high pressure roller mill in Chifeng Chaikuang company

Xie Minxiong

（Chifeng Chaihulanzi Gold Mining Co.，Ltd.，Shandong Gold Group Co.，Ltd.）

Abstract：The conventional crushing process has low productivity and coarse product grain in the production of Chifeng Chaikuang company.In light of that，based on semi-industrial test，closed-circuit high pressure roller mill screening process is applied and achieves good production performance.The production practice shows that the process performs fit，effectively improving the energy consumption structure of the metallurgical system，optimizing production index，improving productivity，lowering production cost，with the crushing productivity increased by 50 %，product grain P90 decreased from -11 mm to -6 mm，metallurgical production cost lowered by 11.16 %，saving nearly ten million yuan per year and creating significant social and economic profits.

Keywords：high pressure roller mill;gold mine;crushing;closed-circuit screening;cost-effective