磨礦裝置球磨系統(tǒng)改造總結(jié)

占其軍，衛(wèi) 波

(湖北大峪口化工有限責(zé)任公司 湖北鐘祥 431910)

1 球磨系統(tǒng)工藝流程

湖北鐘祥胡集地區(qū)某選礦廠一期磨礦裝置建于1994年，共有2套球磨系統(tǒng)。由于大峪口磷礦大部分為中低品位磷礦石，雜質(zhì)含量高且磷灰石晶形粒度小，粒徑分布為0.05～0.20 mm。在結(jié)構(gòu)上，磷塊巖中膠磷礦主要呈凝膠狀、鮞狀等結(jié)構(gòu)，與脈石礦物膠結(jié)共生，常以連生體和包裹體存在。礦石磨至0.02 mm在電子顯微鏡下觀測，仍可觀測到約5%的連生體和包裹體。因此，該選礦廠磨礦系統(tǒng)采用兩段磨礦，將礦石磨至粒徑≤0.074 mm的顆粒超過90%后，供下游浮選使用。磨礦具體流程：原礦物料在磨礦介質(zhì)(鋼球和工藝水)的作用下進行研磨，已研磨的礦漿從球磨機的排礦端排入1#砂泵池，再由1#旋流砂泵揚送至1#水力旋流器分級，粗粒級物料從沉砂嘴排出并返回1#球磨機再次研磨；細粒級物料從1#水力旋流器的溢流管自流至2#砂泵池內(nèi)，與2#球磨機排出的礦漿一起，由2#旋流砂泵揚送至2#水力旋流器進行分級，粗粒級物料返回2#球磨機再次研磨，合格的礦漿自流至下一工序進行浮選。球磨系統(tǒng)工藝流程見圖1。

2 存在的問題

該選礦廠擁有自建的礦山，球磨系統(tǒng)一直以處理自采礦為主。2018年前，球磨機的處理能力可達到或超過設(shè)計值(80 t/h)；從2018年開始，球磨機的處理能力逐漸下降，到2019年初降至65 t/h。其生產(chǎn)矛盾主要體現(xiàn)在當(dāng)?shù)V石處理量超過65 t/h時，1#砂泵池液位會持續(xù)上漲，直至溢流。出現(xiàn)此現(xiàn)象后，通過提高水力旋流器的入口壓力，雖可讓更多的物料進入下一段，但經(jīng)常造成水力旋流器堵塞。調(diào)整1#球磨機前、后加水比例等參數(shù)，情況仍不見好轉(zhuǎn)，只能維持低負荷運行。

3 原因分析

從現(xiàn)象判斷，問題應(yīng)該出現(xiàn)在球磨系統(tǒng)的一段，其可能的原因是1#水力旋流器分級效率下降或1#球磨機出礦粒度過粗。首先對1#球磨機出料取樣分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)出料粒徑大于0.074 mm所占比例與歷史數(shù)據(jù)(高負荷下)相差不大，因此可以排除球磨系統(tǒng)一段對粒度的影響。

對磨礦過程取流程樣分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2016年4月、5月時1#水力旋流器的分級效率分別為83.04%、84.82%，而2019年4月時的分級效率降至71.94%，比歷史數(shù)據(jù)低。

影響水力旋流器分級效率的因素很多，通過檢查和比對，排除了因設(shè)備磨損和操作控制指標(biāo)變化對水力旋流器分級效率的影響。最后通過比較磨礦時間的變化，確定造成水力旋流器分級效率下降的原因為原礦性質(zhì)發(fā)生變化。不同時期磨礦時間對比見圖2。從圖2可以看出，礦石研磨至相同粒徑(≤0.074 mm)所需的磨礦時間，在2019年明顯延長，說明2種礦石的性質(zhì)差異較大。

不同時期礦石全分析結(jié)果見表1。由表1可知，2種礦石品位變化不大，但目前所用礦石中硅酸鹽(酸不溶物)的含量較高、氧化鈣含量較低，說明礦石的硬度和密度增大，礦石研磨的難度增加。礦石密度增大還會影響礦石顆粒在水力旋流器中的運動軌跡，本來粒徑達到要求的物料會溢流至下一過程，但由于密度的變化，部分礦石又回到沉砂中，導(dǎo)致水力旋流器的分級效率下降。

表1 不同時期礦石全分析結(jié)果 %

提高水力旋流器分級效率有2種解決方案：①根據(jù)現(xiàn)有礦石性質(zhì)重新設(shè)計旋流器，改變錐比及旋流器直徑等參數(shù)；②將部分送入1#水力旋流器的礦漿直接送至2#球磨機。經(jīng)綜合考慮適應(yīng)性、經(jīng)濟性和時效性等因素，決定采用分流的方式將一段部分顆粒送至2#球磨機。通過旋流器分級效率的對比差值計算轉(zhuǎn)移量，根據(jù)礦漿黏度及旋流砂泵出口壓力計算所需管徑，最后選用直徑Ф 100 mm的襯塑鋼管。改造后的球磨系統(tǒng)工藝流程見圖3(虛線部分為新增管道)。

4 改造效果

改造后，球磨系統(tǒng)運行穩(wěn)定，礦漿濃度、細度滿足浮選生產(chǎn)要求(礦漿質(zhì)量分數(shù)大于30%，粒徑<0.074 mm的礦石顆粒占比大于90%)，球磨機電機電流上升3 A左右，但仍在額定范圍內(nèi)。球磨機的磨礦能力提升明顯，運行1個月后，各項指標(biāo)穩(wěn)定，產(chǎn)能保持在80 t/h以上，連續(xù)72 h生產(chǎn)統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 連續(xù)72 h生產(chǎn)統(tǒng)計結(jié)果

按磨礦產(chǎn)量提高15 t/h計，浮選多生產(chǎn)精礦(按原礦品位為17%、磷回收率為80%、精礦品位為30%計)6.8 t/h(干基)，噸礦漿生產(chǎn)電耗為70 kW·h。磨礦產(chǎn)量增大后，2臺球磨機電流分別增加3 A、2 A，每小時多耗電44.1 kW·h(電機電壓6 000 V，功率因數(shù)為85%)。若按全年球磨機運行7 200 h，電價以0.75元/(kW·h)計，全年可節(jié)省電費約233萬元。

5 結(jié)語

雖然旋流器在選礦行業(yè)應(yīng)用廣泛，但仍有許多問題值得研究與探討。大峪口磷礦資源豐富，但礦石品種較雜，礦石性質(zhì)差異較大，對旋流器的分級效率影響較大。在生產(chǎn)中應(yīng)安排性質(zhì)較為相似的礦石進行生產(chǎn)，不僅有利于發(fā)揮球磨系統(tǒng)的能力，同時對浮選也有積極影響。當(dāng)生產(chǎn)中無法避免礦石性質(zhì)發(fā)生波動時，本改造方案值得借鑒。