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实行多碎少磨 提高经济效益 7 ／／ 北京有色冶金设计研究总院李宏 金堆城钼业公司 马保平 袁静 金川有色金属公司西 【 摘要】 实行 多碎 少 磨， 可 提 商 磨 机 妊 能 力． 降l低 能耗利 钢 耗． 挺 高企 业经济敞茄 绍丁多碎少腑的理论基础 ，实现多碎少脚的逮程，回山外 型的工艺宴践，并对盎堆敬卅市地选厂、 选厂荨．降低破碎产品牡座进行丁可行性分析c ． ／ ， ， 关 键 词 兰 驾 ， 一 一 一 一 ， ， ， 一 1 P RA CT I S I NG CRUS H M0RE AND GRI ND L ES S T0 I M PR0VE EC0N0M I C BENEFI T B e ij b a g A n t r a 1 E n g i n e e r i n g＆ R e s e a r c h I s t h u t e南r N o nf e r r o u s M e t a l l u r g i c a 1 I n d u s t r i e s Li Ho n g J i n d u i c h e n g Mo l y b d e n u m I n d u s t r y C o r p o r a t i o n Ma Ba o p i n g Yu a n J i ng J i n c h u a n No nf e r r o u s Me t a l s Co mp a n y xi e P e n g g e n 【 A B S T R A C T 】P r a c t is i n g c r u s h r i l o r e a n d g r il 1 d 1 e s s c a n r a i s e t h e c a p a c i t y o f mi ll ， r e d u c e t h e c o n s u mpt i o r t o f s t e e 【a n d e n e r g y ， a n d i rep r o v e e c o n o t n [ c b e n e f i t o f e n t e r p r i s e T s p a p e r i n t r o d u c e s t h e t h e o r y a nd t h e wa y o f c r u s h mo r e a n d g r i n d 1 e ．a n d a p p l i c a t i o n h o me a n d a b r o a d TJ 1 e f e a s i b i l i t y o f r e du c i n g p r o d u c t s i z e o f c r u s h i n g i n J i n d u i e h e n g n s h i mu d i c o n c e nt r a t o r a n d J i n c h u a n t he s e c o n d c o n c e n t r a t o r a r e a n a l y s v d 。 1 一 SO ． KEY W ORDSCr u s h mo r e， md g r i n d l e s s Cr u s h i n g m a d g r i n d i n g t e c h n o l o g y Hi ghc a p a c i t y c r u s h e r 1 概 述 选矿厂碎磨作业生产成本一般 占选厂直 接成 本 的 6 0 ％ 以 上 ， 电耗 占 总 耗 电 量 的 6 0 ％～7 0 ％，而其中磨矿能耗占碎磨总能耗 的 8 0 ％～9 0 ％，因此，降低磨矿能耗是 降 低选 矿厂总能耗的关键 。 在矿 山工业生产 中 ，广泛应用 的破磨方 法主要有挤压、冲击、研磨、劈裂等 ．影响 破磨过程能耗和能量和用效率的因素主要有 以下 几个 方面 1 不同的粉碎作业所需 的能耗不同。 物料的破碎主要是靠设备对物料的挤压和物 料之间相互的冲击作用 ，而磨矿则主要是靠 冲击、研磨 和磨剥作用 ，这两种不同阶段中 的物料粒度 的减小 ，是靠能量 的转移米实 现 的。在常规破碎范围内，单位能耗随产品粒 度减小的变化是很小的，而在常规磨矿范围 内，则随着磨矿粒度的减小，磨矿所需单位 能耗急剧增加 。因此，在工业生产中将常规 磨矿的给矿粒度尽可能减小是有巨大经济潜 力的。试验表明，在磨矿机中磨出同样的破 碎 比产品，所需能耗 为该破碎能量的4 7 5 倍 ，所以在破碎机中使用粉碎能量 比在磨矿 实 ，亍 多 碎 培 提 高 经 挤 效 益 李 窟 等 邮 编1 0 O 0 3 8 ～ 矿～ 一 选一 竹 本 垒 维普资讯 机中更有效，这就是多碎少磨工艺的出发 点 。确定合理 的破碎产 品粒度 ，可发挥破碎 能耗低 的长处 ，获得最佳 的经 济效益 。按照 邦 德功 耗 理论 ，分 别计 算碎 矿 和 磨矿 的功 耗 ，绘 制磨矿机 给矿 粒度 与每 吨矿石能耗关 系曲线 图 1 ，最佳破碎产品粒度为 8 ～ 1 2 ra m。另外 ，最佳破碎产品粒度与选厂规 模关 系较 大 ，选 厂规模愈大 ，由于破碎产 品 粒度减小而产生的经济效益愈大 ，晟终产品 粒度应适 当减 小。 图 1 破碎 产 品粒 度与 功耗 关 系 2 设备类型不同，所需能量和能量的 利用率不同。不 同粒度 的物料其强度不同 ， 而不同粉碎设 备所 能承担的粉碎 粒度 范围不 同 ，因而所需的粉碎能量不同。不同类型的 设备 ．在粉碎物料 的过程 中，施 力的方式 不 同，对输入的能量利用效率有明显的差别。 3 粉碎方法不同，介质和衬板的磨损 率不同 ，由钢耗引起 的能耗不 同。磨矿过程 介质和衬板消耗的钢所需的能耗占粉碎总能 耗的 比例较 大 ，而 破碎 过程 没有介 质 消耗 ， 只有衬板钢耗 ，故钢的磨损较低 ， 所 占粉碎 总能耗的 比例较小 图 2 。 4 物料聚集状态不同，粉碎效果和粉 碎能量的利用效率不同。单颗粒粉碎是指粒 子受到应力作用以及发生粉碎是各 自独立进 行的，不存在粒子间的相互作用。破碎后的 碎片飞溅 出去 ，经测定 飞 出的碎 片有 4 5 ％ 左右的破碎 能没有 被利 用 ，因此 能的利用率 较低。层压破碎指大量粒子相互聚集接触 ， 所形成 的粒子群受到压力作用而发生 的粉碎 0 耀 窨 墨 产品粒度／ m m { 鬻 堡 蓥 亡 。芝 图 2三种 设备 的衬板 和 介质磨 损 的钢耗及能耗 现象。一方面它较单颗粒粉碎能的利用率较 高 ，减少了单颗粒碎片飞践碎片动能及噪音 的损失 ，另一方面使单颗粒粉碎情况下 ，晶 格遭受破坏或产生新裂隙的颗粒 ．很容易实 现二次破坏 ，生成细颗粒物料 ，采用高教圆 锥破碎机 ，实现挤满给矿作业 ，即是利用 了 层压破碎原理。但是 ，层压粉碎过程存在着 粒子问 的相互作用 ，已粉碎的细颗粒对粗颗 粒存在着保护作用 ，直径相差愈大 ，受载时 的保护效应愈明显 ，加入粉碎过程中的碎胀 效应 ．破碎概 率较低 ，因此 强化 筛 分作 业 ， 预选筛除物料中的细颗粒 ，对提高破碎效率 比较有利。 2 降低破碎产 品粒度的途径 2 ． 1改进破 碎工艺流 程 根据选厂规模 、矿石性质、含 泥含水 量、给矿粒度 、产品粒度等 ，选择合理的破 碎工艺流程 ，确定适宜的碎矿工艺参数。常 用的破碎流程有两 段 开路、闭路 和三段 开路、闭路 破碎流程，近年应用较多的为 闭路破碎流程。通过破碎机排矿 口和振动筛 筛孔 ，调整各段破碎 比，平衡各段之间的生 产能力，同时强化预先筛分，尽量减少破碎 机 给料 中的细颗粒 ，减少进入破碎机 的矿石 量，提高破碎机的生产能力 ，而 且有利于破 有色矿山1 9 9 9 4 维普资讯 碎系统正常运行 。 山东省蚕庄金矿在两段一闭路破碎流程 的基础上 ，改造为两段半破碎流程 ，检查筛 分作业采用双层振动筛 ，上层筛筛上物料经 颚式破碎机破碎后 ，与下层筛筛上物料合并 进入细碎 ，该流程成功解决 了二段破碎设备 生产能力和破碎 比之间 的合理匹配问题 ，在 生产 中取得 了明显 的经济效益。 北京有色冶金设计研究总院在山东尹格 庄金矿设计中 ，将预先筛分与检查筛分合二 为一 ，并将 振动筛配置在粉矿 仓上面 ，利用 粉矿仓堆积角空间作中间矿仓 ，振动筛上层 筛筛上物料进中碎机，下层筛筛上物料进细 碎机 ，只用两条胶带运输机即可实现三段两 闭路破碎流程，通过改变双层筛筛孔 ，调整 中细碎作业设 备负荷 ，充分发挥 中细碎破碎 机生产 能力 。具 有流 程简化 、 占地 面积 小 、 投资 和生产成本低 等优 点 ，应在适宜 的矿 山 推广应用 。 2 ， 2 采用高效破碎设备 中小型选厂采用国产 J C 5 6 、J C 4 0 6 0颚 式 破 碎 机 、 S X 系 列 双 动 颚 破 碎 机 、 6 0 0 mm 和 o 9 0 0 mm 超 细 碎 旋 盘 破 碎 机 。 J C 5 6颚式破碎 机 颚板 的运动 轨迹 垂直 于破 碎腔 的中分线，从而实现无摩擦、少磨耗的 破碎 ，高摆频、负支承、变啮角深破碎腔、 低架传动 、离合器过载保护及机油强制润滑 等，具有高破碎比、产品粒度均匀、能耗低 和使用寿命长等优点。S X系列双动颚破碎 机 ，双动颚同步运动，主轴转速较高，使冲 击破碎动能加大 ，双动颚咬人角加大，增大 行 程小 ，减 少了矿石 的过 粉碎 现象和村板磨 损 ，生产率 提高 ，破碎腔采用 变啮角 曲线轨 迹 ，减 少了堵塞 现象 ，有利于排矿 。超 细碎 旋盘破碎机采用层 压破 碎 ，靠多层粒子 间冲 击和研磨 的综合作 用实现破 碎 ，具有产 品粒 度细丽均匀 、能耗 低 、衬板 寿命 大 ．更换 容 易等优点 。 大中型选 厂采 用 国 外 进 口 HP系 列 、 S H 系列 高效 圆锥 破碎 机 ，与 普 通 圆锥 破 碎机相 比，内部结构进行 了改进 ，并装 配有 大容量 的驱动 电机 ，能在更高能量输入 的条 件下 ，产 出更多数量和更细粒级 的产 品。挤 满给矿是达到 良好破碎效果 的前提 ，破碎腔 中料层处于受力状态，料层受压时 ，物料颗 粒 之问相互挤紧压实 ，颗粒间孔隙锐减 ，体 积缩 小 ，压 力 逐 渐 上升 时 ，颗 粒相 继 被 粉 碎 ，破碎后 的细颗粒始终坚持挤压状态 ，料 层 内部颗粒 的应变能总是无法急骤释放 ，避 免了转变为动能和声能的损失 ，不仅可以提 高通过能力，而且提高了破碎比。采取功率 控制，可使破碎机在满负荷连续稳定给矿条 件下 ，达到最大破碎效率，同时对破碎机起 到一 定保 护作用 。 3 国内外多碎少磨典型实例 3 ． 1 布干维尔铜选矿厂 将原有 2 2台 X HD型破碎机 8台巾碎 机 和 1 6台细 碎 机 ，全 部 更换 并 新 增 2台 S XHD型 3 6 7 ． 7 5 k W 5 0 0马力 弹 簧 型 高 能 圆锥破 碎机 ，处理 能 力 由9 ． 3 5万 t ／ d提 高 到 1 5 1万 t ／ d，破碎产 品粒度大 幅下降， 了破碎比，动颚水平方向行程大 ，垂直方向 生产对 比指标见表 1 。 表 1 9 7 3年 与 1 9 8 3年 生产 对 比指标 由表 1 可知，在破碎产品粒度由 P 8 o 9 ． 1 ra m 降到 0 6 9 m m 时 ，磨 矿产品粒 度略为交细的情况下 ，球磨机处理能力提高 约 1 0 ％；在磨矿功指数增加约 2 k W h A的 实行多碎 少磨 提高经济效益车痊等 邮编 1 0 0 7 3 8 维普资讯 情况下 ，保持磨矿功耗不变 ，实际上降低功 耗2 k w h ／ t 以上；单位矿石钢球消耗降低 3 0 ％以 上 。 3 2美国西耶丽塔选矿厂 原设计 能力为 6 5 3 3 4 t ／ d ，1 9 7 0年投产 后一直未达产，对破碎系统进行改造，将 4 台 1 3 --8 4英 寸 A C 液 压 圆 锥 中 碎 机 及 1 0台 5 ～8 4英 寸 A C 液压 圆 锥 细 碎 机 由 2 5 7 ． 4 k w 3 5 0马力 改 为 3 6 7 7 5 k w 5 0 0马 力 ，后 来 有 2 台 又 改 为 4 7 8 k W 6 5 0马 力，实现高能破碎。在未增加设备 ，未扩 建厂房情况下 ，生产能力大幅度提高 ，1 9 8 5 年达 到 1 O万 t ／ d的处理 能 力 ，满 足 了选 矿 厂规模不 断扩大 的需要 。 3 3 德兴铜矿太 山选厂 德兴铜矿是我 国最大 的斑岩铜矿床 ，大 山选厂处理能 力为 6万 t ／ d，是 目前 国内最 大的选厂 ，采用三段一 闭路新常规破碎流程 图 3 ，采用高效节能超重型圆锥破碎机 ， 破碎产品粒度 P 8 0 7 m m。人磨粒度降低 ， 使电耗、钢耗大大减少，与处理相同矿石类 型的二选厂比较结果见表 2 ，几年的生产实 矿 石 6租 矿 堆 粉矿仓 图 3 太 山选厂 破碎 流 程 表 2 1 9 9 4年太 山选 厂与 二选 厂 比较 践证明， 破碎工艺先进 ， 设备可靠 ， 节能降耗 效果 明显 。 3 4金堆城钼业公 司百花岭选厂 百花 岭选 厂 处 理 能 力 为 1 5 0 0 0 t ／ d，采 用三段 一 闭路 破 碎 流程 ，由于 矿 石 中含泥 高，预先筛分筛阿堵塞严重 ，筛分给料落差 大 ，对筛 网冲击大 ，筛 网磨损较快 ，后来更 换为固定筛，但破碎产品粒 度 较 粗 ，一 般 为 一2 0 mm 占 7 5 ％左右 。通过改变 固定筛安 装形式，增加固定筛长度，降低物料落差 ， 提高固定筛筛分效率；对振动筛皮带传动装 置实施改造 ，确保设备运行 良好 ，性能稳 定，依据料层粉碎理论，对中细碎破碎机腔 型进行改造 ，上部破碎腔呈梯形状 ，下部平 行带较大 ，有利于降低破 碎产品粒度 ，提高 破碎 比，降低 电耗 ；圆锥破碎机动锥摆动次 数由2 2 0 r ／ rain提高到 2 8 4 r ／ ra i n ，排矿 口间 隙为6 ． 4 m m ，以降低破碎产 品粒度 。改造 后破碎系统生产能力大大提高，目前实际生 产能力达到 2万 t ／ d ，破碎产 品 粒 度 达 到 一 1 5 mm 占 9 0％，球 磨 机 处 理 能 力 约 提 高 1 2 ％，矿石耗 电降低 1 6 2 7 k W h ／ t ，钢 球 消耗降低0 ． 7 7 ／ t ，不仅保证 了正常生产 ， 而且给企业带来较好的经济效益。 3 5辽宁排 山楼金矿 原设计处理能力为 1 5 0 0 t ／ d ，采用三段 一 闭路破碎流程，中细碎各采用 1台国产 o 1 6 5 0液 压圆锥破碎机 ，由于 细碎机 排矿 15 1 较大 ，致使破碎产品粒度较粗达 2 0 ra m，球 磨机处理能力只能达到 1 2 0 0 t ／ d ，后来将 细 碎作业更 换为 1台 HP 3 0 0进 口圆锥 破碎 机 ， 为充分发挥 H P 3 0 0破碎机生产能力 ，满足 挤满给矿 的要求，细碎前增设中间矿仓 ，由 于组碎机排矿粒度细，特别是粒度组成发生 变化 ，易磨粒级 一5 ram 含量大幅度提高， 闭路筛筛孔为 1 2 mm时，循环负荷并不 高， 球磨机处 理能力 可达 到 1 6 0 0 t ／ d ，给企 业 带 来很好的经济效益。 3 ． 6山东蚕庄金矿 有色 矿 山 l 9 9 9 4 维普资讯 采 用强 化 型 二段 一 闭 路破 碎 流 程 图 4 ，代 替原 有 的二段开路破碎流程 ，破碎产 品粒度 由 2 5 ram 降至 8 ram。该流 程 通 常称 为二段半破 碎流程 ，可在 常规 二段～ 闭路破 碎流程 的基础上进行局部 改动而实现 ，该流 程成功地解 决 了二段破碎设备 能力 和破碎 比 之间的合理匹配问题 ，从而起到了充分发挥 设备 能力 ，降低破 碎 产品粒度 的作用 ，实现 增产节能的目的。实践证明，球磨机处理能 力有 较大幅度 的 提 高 ，选 矿 成 本 从1 8 6 8 元 ／ t 降 至 1 4元 ／ t 。 已 被 国家 黄 金 局 誉 为 “ 蚕庄模 式” ，在全 国黄金矿 山推广应用 。 l O～ 厦 矿 一3 2 0 m 项先筛分 品粒 度一般 为 1 5 ram， 国 内中小 型 阿包垒 选厂破 碎 产 品粒 一 般为 1 5 ～2 0 r l 】 1 - - 国内外 典型选厂生 产状况见表 3 。需 要指 出 的是 近 年投产 的选 厂或对 老选 厂进行 技 术 改 氇时 ， 破碎产 品粒度有进一步 降低 的趋 势 4 国内选厂实现多碎少磨的可行性 4 l金堆城钼 业公 司卅亩地选厂 金堆城钼业公司是我 国最大 的钶I 生 基 地 ，卅亩地选 厂处 理能 力 为 8 0 0 0 t ／ d ，采用 三段开路破 碎流 程 图 5 ，破 碎产 鼎粒 度 为 0～2 5 ram。存 在 的 主要 问 题 升 路破 碎 产品粒度粗，磨矿功耗大 ，破碎流程不 合 理，矿石粉矿含量高，雨季堵塞漏斗 ，影响 表 3国 内外典型 选厂 生产 状 况 国家 矿山 破碎产 品粒 度／ n m 品 O ～2 5 m 口 破碎机 备 造成 细碎 2台 I 图 5 现 场生 产 开路破 碎漉 程 图 1 9 8 0年 曾进 行过 闭路 改 造 ，增 加 2台 Z D 2 1 6 0 振动筛作为检查筛分，形成三段一 闭路破碎流程，但由于受场地及高差限制 ， 矿仓容积小 ，矿石分配不均；电磁振动给料 机振幅小 、频率高 ，造成矿流不畅 ；振动筛 强度低，振幅小 ，生产能力不足等 ，致使无 法正 常生 产 。 在节 省投资、简化流程、降低生产成 本 、尽量不影 响生产的前提下，在 I 9 8 0年 改造 的基础上 ，提 出可行 的改造方案 实行多碎少磨 提高经济效益李宏等 邮编 1 0 0 0 3 8 维普资讯 1 保 持 现有 破碎机 不变 ，与有关 生产 厂商联系，解决 7 英尺西蒙斯圆锥破碎机备 品备件供应问题 ； 2 中碎 前增设 预 先筛 分 作业 ，采用 1 台 2 YA H2 4 6 0 圆 振 动 筛 ，直 接 产 出 0～ 1 5 ram 物料去粉矿仓 ； 3 恢复与改造闭路筛分作业 ，采用 2 台 Y A 1 8 4 8 圆 振 动 筛 ，代 替 原 有 2 台 Z D2 1 6 0振 动筛 ，形 成闭路 破碎 流 程 ，确保 破碎 产品达 到 ～1 5 ram； 4 通过提高胶带运输机带速，满足系 统的处理 能力 。 上述改造措施实施以后 ，可以确保破碎 流程畅 通 ，使 破碎 产 品 粒 度 降至 一1 5 ram， 球磨机 处理 能力 提 高 1 0％ 上 ， 誓位矿 石 耗电降低 l k W h ／ t ．钢球消耗降低 8 ％ ～ l [ I ％，据估算整个改造工程总投资约为 4 0 0 5 0 0 万元 ，投资不高 ，工程量不大 4 2金川有色金属公司二选厂 金川有色金属公司是我国最大的镍生产 基地 ，二选 厂 处 理 能力 为 1 0 5 0 0 z ／ d ，现 已 形成两个独立 的破碎 系统 ，原贫矿破碎系统 有 3台 2 2 0 0圆锥破碎机 ，原富矿破碎系统 有 1台 2 2 0 0圆锥破碎机和 3台 ．M7 5 0圆锥 破碎机，均采用三段一闭路破碎流程 ，破碎 产品粒度为 一1 5 mm。存 在 的主要 问题 是设 备老化 ，事故率较高 ，生产能力不足 ，影 响 选厂正常生产；设备规格小，台数多，能耗 高 ，劳动定员多 ，劳动生产率低 ，选 矿成 本 高等。通过技术改造，可使选厂装备水平和 技术经济指标进一步提高 ，是 目前急需解决 的问题。 利用原有贫矿破碎系统进行改造，用 3 台国外新 型 圆锥破 碎机 ，代 替 目前 的 3台 0 2 2 0 0弹簧圆锥破 碎机 ，增 没中间砂仓 ，满 足挤 满给矿 的条件 ，采用功率控 制 ，提高装 备水平 ，加大振动筛规格 ，提高 胶带 输送机 速度 ，改 造后 破 碎 系统 生 产 能力 可 以达 到 1 2 0 0 0 t ／ d ，破 碎产品粒 度可 以达 到 一n ] F tl 。 据估算破碎系统技术改造 总投资约为 2 0 0 0 万元 ，改造 后 不 但解 决 了生 产 上 卡 脖 子环 节 ，而且可 以带来较好的经济效益 。由于破 碎产 品粒 度 降低 ，球 磨机 处 理 能 力 可 提高 5 ％以上 。单位 石 耗 电可节省 5 ％～1 0 ％ ， 钢球消耗降低 1 0 ％以上 ；由于原 富矿破碎 系 统 可 停 止 生 产 ，其 设 备 安 装 功 率 约 为 2 6 0 0 k w ，除去贫矿破碎 系 统 改 造 增 加 部 分约 6 0 0 k W ，仅此一 项 年 节 电 可 达 1 0 0 0 万 k W- - h，另外 ，可减 少劳 动定员 近 8 O人 ， 减少工人工资及其他消耗等 。 5 结 语 降低破碎产品粒度 ，实现多碎少廖 ，可 以提高碎磨综合效益。由于破碎效率较磨矿 效率高，可以降低碎磨单位矿石功耗 ；入磨 粒度减小 ，可 以采 用较小直径钢球 ，有利于 降低 磨矿钢耗 ，提高球磨机 处理能力 ．提高 磨矿细度和减少矿 石过磨。 在现代化选厂设计中，或对现有选， 一 进 行技术 改造 时 ，实现 多碎 少磨 已被 人们 所接 受。尽量采用大型高效破碎机 ，采用功率控 制 ，满 足挤瞒给矿作业条件等 ，以充分发挥 破碎机最大生产能力 ；强化筛分作业 降低 循环负荷 ，提高系统生产能力 ；提高胶带输 送机速度 ，节省投资 和满 足系统 的高处 理能 力。 有色矿山一l 9 9 9 4 维普资讯