某選礦廠碎礦車間預(yù)先篩分工藝改造可行性探究

趙振剛，陳保國(guó)，姚 輝，閔波浪，劉 焱

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司礦山分公司，陜西 華州714102)

0 前 言

某選礦廠碎礦車間1983年建成投產(chǎn)，原有生產(chǎn)線一條，設(shè)計(jì)日處理礦量1.5萬(wàn)t[1]。2011年設(shè)計(jì)日處理礦量1萬(wàn)t的新生產(chǎn)線投入使用。新線投產(chǎn)后，兩條生產(chǎn)線粗碎段共用旋回破碎機(jī)，并在粗碎后通過(guò)給礦皮帶實(shí)現(xiàn)礦量分配[2]。時(shí)至今日，新老線日處理礦量已達(dá)到3.2萬(wàn)t，其中老生產(chǎn)線生產(chǎn)任務(wù)提升近7 000余噸，老線破碎及篩分設(shè)備未進(jìn)行相應(yīng)改造提升，均從1983年建廠使用至今，設(shè)備老化、技術(shù)落后。

目前，新生產(chǎn)線供礦穩(wěn)定、充足，日停車檢修時(shí)間可維持在6個(gè)小時(shí)左右，保證了設(shè)備檢修的質(zhì)量，確保了生產(chǎn)線的平穩(wěn)，破碎產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，磨礦環(huán)節(jié)生產(chǎn)指標(biāo)波動(dòng)性小；而老生產(chǎn)線日停車檢修時(shí)間不足3小時(shí)，設(shè)備故障得不到徹底處理，故障頻次高，伴隨而來(lái)的是破碎產(chǎn)品粒度大，磨礦環(huán)節(jié)生產(chǎn)指標(biāo)波動(dòng)性明顯。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 工藝布置

該選礦廠日處理礦量3.2萬(wàn)t，破碎段分為兩部分，其中老生產(chǎn)線(簡(jiǎn)稱老線)采用三段一閉路破碎工藝流程，設(shè)計(jì)日處理礦量1.5萬(wàn)t，現(xiàn)日處理礦量2.2萬(wàn)t，碎礦產(chǎn)品粒度為P88=15 mm，生產(chǎn)工藝流程圖見(jiàn)圖1；新生產(chǎn)線(簡(jiǎn)稱新線)采用三段一閉路+高壓輥磨機(jī)破碎工藝，設(shè)計(jì)日處理礦量1萬(wàn)t，碎礦產(chǎn)品粒度為P80=7.2 mm，生產(chǎn)工藝流程圖見(jiàn)圖2。

圖1 老線生產(chǎn)工藝流程圖

圖2 新線生產(chǎn)工藝流程圖

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，新老線粗碎工段生產(chǎn)工藝為：旋回共用一臺(tái)(開一備一)，通過(guò)下方給礦皮帶實(shí)現(xiàn)礦量分配，老1#皮帶輸送老線礦石至老線預(yù)先篩分，新1#皮帶輸送新線礦石至新線預(yù)先篩分，老線預(yù)先篩分篩下量通過(guò)13#皮帶進(jìn)入粉礦倉(cāng)，篩上量通過(guò)2#皮帶進(jìn)行中碎；新線預(yù)先篩分篩下量通過(guò)2#皮帶進(jìn)入高壓輥磨機(jī)，篩上量通過(guò)1#皮帶進(jìn)行中碎，粗碎工段生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖3。

圖3 粗碎工段生產(chǎn)工藝示意圖

1.2 供礦情況

該選礦廠礦石運(yùn)輸設(shè)備為電機(jī)車，近三年供礦情況統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1，根據(jù)2019年、2020年、2021年生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)，近3年日平均供礦量分別為31 341.38、31 626.33、30 930.62 t。

表1 近3年全年供礦情況統(tǒng)計(jì)表 t

由表1可知:3年來(lái)新線日供礦量超過(guò)設(shè)計(jì)礦量1萬(wàn)t，滿足生產(chǎn)需求；而老線日供礦量不足2.2萬(wàn)t，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，下游球磨機(jī)易發(fā)生缺礦停車時(shí)間。缺礦停車時(shí)間統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表2。

表2 缺礦停車時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

生產(chǎn)組織過(guò)程中，老線日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)21 h，長(zhǎng)時(shí)間、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致老線設(shè)備故障頻次高，形成惡性循環(huán)。新線日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間約為18 h，充足的停車檢修時(shí)間保證了設(shè)備的平穩(wěn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，延長(zhǎng)老線停車檢修時(shí)間，降低老線球磨機(jī)缺礦停車時(shí)間是當(dāng)前生產(chǎn)組織中急需解決的問(wèn)題。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 方案提出

為了實(shí)現(xiàn)礦量二次分配，方案提出：將新線預(yù)先篩分的篩下量輸送至老線，與老線預(yù)先篩分篩下量同時(shí)輸送進(jìn)入老線粉礦倉(cāng)。

2.2 可行性分析

目前新線預(yù)先篩分小時(shí)處理礦量在850 t左右，按照篩分效率40%測(cè)算，篩下量為340 t/h，篩上量為510 t/h。

在現(xiàn)有基礎(chǔ)條件下，滿足新線日處理礦量1.1萬(wàn)t的產(chǎn)能需求，新生產(chǎn)線需運(yùn)轉(zhuǎn)19 h左右，日停車檢修時(shí)間縮短至4 h。同時(shí)，老線增加輸送礦量340 t/h，日增加輸送礦量6 800 t，預(yù)計(jì)可以延長(zhǎng)老線停車檢修時(shí)間2～3 h，提供日常檢修工作充分的時(shí)間，并能夠?qū)崿F(xiàn)新老線同步開停車，有效緩解老線球磨缺礦停車時(shí)間。

現(xiàn)新線預(yù)先篩分篩下量通過(guò)高壓輥磨機(jī)開路破碎進(jìn)入粉礦倉(cāng)，由于預(yù)先篩分采用18 mm固定條篩，篩下量礦石粒度相對(duì)較大，新線最終產(chǎn)品粒度僅為-8 mm占70%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求P80=7.2mm。通過(guò)改造，將預(yù)先篩分篩下量輸送至老線，新線的產(chǎn)品均通過(guò)四段破碎，產(chǎn)品粒度會(huì)大幅度提升，有望達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求，提高生產(chǎn)產(chǎn)量，降低磨礦能耗。

2.3 方案設(shè)計(jì)

新老線預(yù)先篩分篩上量和篩下量輸送皮帶平行配置、對(duì)稱分布，通過(guò)給料機(jī)、下礦溜子和輸送皮帶的結(jié)合使用，在不影響原有皮帶運(yùn)行的基礎(chǔ)下，在新線增加一套旁路設(shè)施，實(shí)現(xiàn)新線預(yù)先篩分篩下礦量至老線預(yù)先篩分篩下皮帶的輸送，改造后生產(chǎn)工藝流程圖見(jiàn)圖4，預(yù)先篩分生產(chǎn)工藝示意圖見(jiàn)圖5。

圖4 改造后生產(chǎn)工藝流程圖

為了實(shí)現(xiàn)工藝改造，對(duì)新老線預(yù)先篩分廠房進(jìn)行測(cè)量，拆除原有的障礙物，從新線預(yù)先篩分篩下新增一臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)，將篩下量輸送至新增皮帶處，新增皮帶為爬坡皮帶，經(jīng)皮帶輸送至老線13#皮帶尾部，經(jīng)下礦溜子轉(zhuǎn)運(yùn)至13#皮帶。現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖見(jiàn)圖6。

圖5 改造后預(yù)先篩分生產(chǎn)工藝示意圖

圖6 現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖

2.4 設(shè)備選型

如現(xiàn)場(chǎng)布置圖6所示，改造新增振動(dòng)給料機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備，需對(duì)主要設(shè)備選型進(jìn)行計(jì)算。

2.4.1 振動(dòng)給料機(jī)選型計(jì)算

在設(shè)計(jì)方案中，由于空間限制需采用振動(dòng)給料機(jī)將預(yù)先篩分篩下物料轉(zhuǎn)運(yùn)至新增設(shè)皮帶，不影響原新線2#皮帶運(yùn)輸。經(jīng)核算，已知振動(dòng)給料機(jī)輸送礦量Q=340 t/h，輸送物料粒度為Dmax=18 mm，結(jié)合機(jī)型生產(chǎn)能力，查《中國(guó)選礦設(shè)備手冊(cè)》預(yù)先確定使用GZG125-160自同步慣性振動(dòng)給料機(jī)，其他參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 GZG110-150自同步慣性振動(dòng)給料機(jī)技術(shù)參數(shù)

計(jì)算所需給料機(jī)臺(tái)數(shù)

故取此振動(dòng)給料機(jī)臺(tái)數(shù)為1臺(tái)。

設(shè)備的負(fù)荷率：

2.4.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)選型計(jì)算

已知輸送量Q=340 t/h，由公式確定帶寬，

已知γ=1.6 g/cm3，v=1.8 m/s，查表分別知斷面系數(shù)k=470，c=0.88，ζ取0.98，代入公式

B=0.539 m

由計(jì)算結(jié)果選B取800 mm。

用運(yùn)輸物料最大塊度來(lái)校驗(yàn)：

B≥3.3dcp+200 mm=259.4 mm

經(jīng)校驗(yàn)，確定該新增皮帶帶寬為800 mm符合要求，查找選礦廠設(shè)計(jì)手冊(cè)確定皮帶型號(hào)為TD75NN800皮帶運(yùn)輸機(jī)。

2.4.3 設(shè)備選型

經(jīng)計(jì)算，確定振動(dòng)給料機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)型號(hào)，見(jiàn)表4。

表4 設(shè)備選型匯總表

4 結(jié)論及建議

(1)從技術(shù)角度來(lái)看，預(yù)先篩分工藝改造方案可以實(shí)施。

(2)改造實(shí)施，可以進(jìn)一步減小新線的產(chǎn)品粒度，降低新線磨礦能耗。

(3)預(yù)先篩分工藝改造后，能實(shí)現(xiàn)新老線礦量?jī)?nèi)部的二次分配，一定程度上能夠緩解下游缺礦的現(xiàn)狀，但不能從根本上解決老線球磨缺礦問(wèn)題，且改造后對(duì)上游供礦提出更高要求。