铸铁段在金川磨矿中的节能降耗研究.pdf

2 0 1 9 年第4 期有色金属 选矿部分 4 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 4 ．0 1 0 铸铁段在金川磨矿中的节能降耗研究 杨文彪，张永梅 金川集团股份有限公司选矿厂，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 摘 要在铸铁段用于金川磨矿的实践中，发现钢球更换为铸铁段后磨矿细度均有不同程度的提高，说明铸铁段对提高 磨矿细度有利，而且铸铁段要求的磨机充填率低。在钢球作为磨矿介质时，球磨机的电单耗在3 2 ．5 4k W h ／t ，而铸铁段作为 磨矿介质时，球磨机的电单耗为3 0 ．8 7k W h ／t ，降低了1 ．6 7 个百分点。在钢球更换为铸铁段后最显著的变化是球耗，随着 磨矿时间的增加，铸铁段消耗呈现逐渐降低趋势。 关键词铸铁段；钢球；充填率；能耗；钢耗 中图分类号T D 9 2 1 ．4文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 4 0 0 4 9 0 3 S t u d yo nE n e r g yS a v i n ga n dC o n s u m p t i o nR e d u c t i o ni nJ i n c h u a nG r i n d i n g b yU s i n gC a s tI r o nS e c t i o n Y AN GW e n b i a o ，Z H AN GY o n g m e i C o n c e n t r a t o ro fJ i n c h u a nG r o u pC o ．，L t d ．，J i n c h a n gG a n s u7 3 7 1 0 0 A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，t h r o u g ht h ea p p l i c a t i o no fc a s ti r o ns e c t i o ni nJi n c h u a ng r i n d i n g ，i ti sf o u n d t h a tt h eg r i n d i n gf i n e n e s si si m p r o v e da f t e rs t e e lb a l li sr e p l a c e dw i t hc a s ti r o ns e c t i o n ，w h i c hi n d i c a t e st h a t c a s ti r o ns e c t i o nh a sas t r o n ge f f e c to ni m p r o v i n gt h eg r i n d i n gf i n e n e s s ．T h em e d i u mc h a n g er a t i or e q u i r e d f o rc a s ti r o n s e c t i o n sw a sl o w e ru n d e rt h es a m eg r i n d i n gf i n e n e s sp r o d u c t s ．W h e ns t e e lb a l li su s e da s g r i n d i n gm e d i u m ，t h ee l e c t r i c a lu n i tc o n s u m p t i o no fb a l lm i l li s3 2 ．5 4k W h ／t ，w h i l ew h e nc a s ti r o ni s u s e da sg r i n d i n gm e d i u m ，t h ee l e c t r i c a lu n i tc o n s u m p t i o no fb a l lm i l li s3 0 ．8 7k W h ／t ，w h i c hr e d u c e sb y 1 ．6 7p e r c e n t a g ep o i n t s ．A f t e rt h ea d d i t i o no fc a s ti r o ns e c t i o n s ，t h es t e e lc o n s u m p t i o np r e s e n t e dat r e n do f g r a d u a ld e c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo ft i m e ． K e yw o r d s c a s ti r o ns e c t i o n ；s t e e lb a l l ；m e d i u mc h a n g er a t i o ；e n e r g yc o n s u m p t i o n ；s t e e lc o n s u m p t i o n 金川铜镍硫化矿选矿多采用两段磨矿、两段选 别工艺流程，一段磨矿细度一7 4 “m 占7 0 ％左右，二 段磨矿细度在一7 4t L m 占8 0 ％左右。原来磨矿段添 加磨矿介质多为钢球，钢球直径规格从4 0m m 到 1 0 0m m 不等，按照一定比例进行添加。近年来，在 生产中发现，钢球作为磨矿介质产生的磨矿产品粒 度分布不合理，在工艺应用研究中逐步应用铸铁段 代替了钢球。然而，事实上铸铁段替代钢球不仅仅 在产品指标上有优势，更直接反应在磨矿节能降耗 起到重要的作用。由于公司发展的需要，近年来对 各单位降低成本方面要求较高，尤其是节能降耗方 面。本文主要在铸铁段对磨矿段节能降耗方面进行 了研究和探讨。 1 铸铁段提高磨矿细度 铸铁段是选择性磨矿工艺所采用的新型磨矿介 质，经选厂应用证明，它确有提高细磨能力及改善磨 矿产品粒度组成的良好性能口。2 ] 。 通过在该选矿厂的一段和二段球磨机的磨矿介 质由原来的钢球换为铸铁段时，铸铁段的充填率和 钢球的充填率保持一致，都保持在3 4 ％左右，铸铁段 初次更换时按照一定比例配比添加，以后再补充时 按照1 1 进行添加，其他磨矿工艺参数均不变。试 验结果表明，更换前后磨矿细度变化趋势明显，磨矿 细度提高了，具体磨矿细度对比情况见表1 。由表1 数据可以看出，在钢球更换为铸铁段前后一段磨矿 细度由6 7 ．2 6 ％提高到6 8 ．0 2 ％，提高了0 ．7 6 个百 收稿日期2 0 1 9 - 0 1 - 1 6修回日期2 0 1 9 - 0 1 3 0 作者简介杨文彪 1 9 8 1 一 ，男，甘肃永昌人，硕士．工程师，从事选矿工艺研究工作。 万方数据 5 0 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 分点，二段磨矿细度由7 9 ．4 2 ％提高到8 0 ．7 5 ％，提 高了1 ．3 3 个百分点，说明该种铸铁段相对于钢球对 提高某铜镍硫化矿的磨矿细度确实有利。 表1钢球换添铸铁段前后磨矿细度对比 T a b l e1 C o m p a r i s o no fg r i n d i n gf i n e n e s s b e f o r ea n da f t e rr e p l a c e m e n to fs t e e l b a l l sw i t hc a s ti r o ns e c t i o n s 铸铁段能够提高磨矿细度，主要原因与铸铁段 的磨矿作用力和矿石性质有关，由于该种矿石属于 中硬度矿石，测定的矿石f 一6 ．8 ，但泊松比高达 0 ．3 2 ，韧性较高。高硬度及高韧性是该种矿石特性。 钢球的磨矿作用主要以冲击力为主，磨剥作用为辅， 而铸铁段的磨矿作用力主要以冲击力为辅，磨剥作 用为主，这种高韧性的矿石更需要的是磨剥作用，而 非冲击力，因此，铸铁段在提高磨矿细度方面占有更 有利条件[ 2 _ 3 ] 。图1 为铸铁段外观形状。 纛 图1 铸铁段外观形状图 F i g ．1A p p e a r a n c ea n ds h a p eo fc a s ti r o ns e c t i o n 2 铸铁段降低磨机充填率 该选矿厂通过在一段和二段磨矿球磨机中将钢 球更换为铸铁段后，对比前后磨机充填率的变化趋 势，其结果见表2 。由表2 数据可以看出，一段磨矿 在磨矿产品细度为一7 4 “m 占6 8 ％左右时，钢球的 充填率需要达到3 5 ％左右，而铸铁段的充填率仅需 要达到3 3 ％左右。在二段磨矿有同样的规律，说明 铸铁段对磨机的充填率要求更加低一点。 表2 不同磨矿介质和充填率对磨矿细度的影响 T a b l e2I n f l u e n c eo fg r i n d i n gm e d i u m a n dm e d i u mc h a n g er a t i oo ng r i n d i n gf i n e n e s s ／％ 3 铸铁段降低磨机电耗 在实际生产中发现钢球更换为铸铁段后，电耗 呈现降低趋势，数据见表3 。 表3钢球更换为铸铁段前后电耗对比分析 T a b l e3 C o m p a r a t i v ea n a l y s i so fp o w e r c o n s u m p t i o nb e f o r ea n da f t e rr e p l a c e m e n t o fs t e e lb a l l sw i t hc a s ti r o ns e c t i o n s 磨矿介质耗电量／ k W h 处理矿量／t 电单耗／ k W h t _ 1 从表3 中可以看出，在钢球作为磨矿介质时，球 磨机的电单耗在3 2 ．5 4k W h ／t ，而铸铁段作为磨 矿介质时候，球磨机的电单耗为3 0 ．8 7k W h ／t ，降 低了1 ．6 7 个百分点。分析电耗下降的原因，主要是 各段次磨机的球荷充填率减小了，故磨矿电耗会有 所降低。另一个原因是钢球转换为铸铁段，实际滑 动作用减弱，钢球之间的滑动作用造成电耗的空耗， 而铸铁段能够克服这种空耗，相对钢球来说，铸铁段 之间的互相磨擦力相对钢球强，滑动作用减弱，故空 耗减少。再者，由于所添加铸铁段在体积上比钢球 小，实际上是球径变小，铸铁段的体积约是原来钢球 的9 0 ％左右，球径变小后，用于阻止滑动的功率减 小，用F ．C ．邦德经验公式可以计算减小值供参考 K w b 一4 ．8 7 9 ／3 0 3 3 ．2 3 K C f l 一丽而1 3 ．J ．] S s 1 从公式 1 可见，磨内一吨钢球消耗的功率 K 。。，与磨机内径D 、球荷充填率V 。 ％ 及磨机转速 率C 。 ％ 等有关，还与磨内最大球径的球径参数S 。 有关，按3 1 ％充填率计，转速率按7 3 ．4 ％计算 s ，1 ．1 0 2 生掣 ， 3 U ．6 B 为最大球径，m m 。采用1 0 0I T a T I 大球时，S s 一 0 ．6 8k W h ／t ；采用9 0m m 大球时，S 。一0 ．4 6 k W h ／t ，将具体条件代入上面公式计算，可得到用 万方数据 2 0 1 9 年第4 期杨文彪等铸铁段在金川磨矿中的节能究降耗研工艺试验研究 5 l 1 0 0m m 大球时每吨钢球电耗1 ．7 2 2k W h ，用9 0 m m 大球时每吨钢球电耗1 ．5 0 2k W h ，按此经验 公式估算，因球径下降会导致电耗下降1 2 ％。邦德 经验公式至少说明一种趋势，即球径的精确化会导 致绝对电耗下降嘲。 球变为铸铁段后，与研磨面积大小关系密切，而与打 击次数关系甚弱，不像钢球那样以冲击为主磨剥为 辅，而铸铁段是以磨剥为主冲击为辅，在一定程度上 减少了碎球率，铸铁段的碎球率比钢球低，从而降低 了钢耗‘“。 4 铸铁段的钢耗降低 5结论 在钢球更换为铸铁段后最显著的变化是球耗降 低，钢球更换为铸铁段后，钢耗几乎和原来添加钢球 时差不多，但是随着时间的增加，铸铁段的钢耗呈现 逐渐降低趋势，见表4 。 表4钢球更换为铸铁段前后球耗对比 T a b l e4 C o m p a r i s o no fb a l lc o n s u m p t i o n b e f o r ea n da f t e rr e p l a c e m e n to fs t e e lb a l l s w i t he a s ti r o ns e c t i o n s ／ k g t _ 1 由表4 可以看出，由于铸铁段更换后，钢耗逐年 下降，由最初的0 ．7 8k g ／t 降低到0 ．6 4k g ／t ，说明铸 铁段的钢耗较低，对节能降耗起到重要的关键作用。 分析原因，主要从两个方面来说，一方面是充填率的 降低，由于充填率的降低，减少了钢球之间的相互摩 擦作用，也就说降低了钢球之间互相摩擦的钢耗。 另一个方面，从钢球更换为铸铁段后总体积变小，钢 1 通过金川选矿磨矿介质变换试验发现，相对 于钢球来说铸铁段对提高磨矿细度更有利，在同样 的磨矿细度产品下，铸铁段要求的磨机充填率要低。 2 在钢球作为磨矿介质时，球磨机的电单耗在 3 2 ．5 4k W h ／t ，而铸铁段作为磨矿介质时，球磨机 的电单耗为3 0 ．8 7k w h ／t ，降低了1 ．6 7 个百分 点。主要原因是磨机充填率降低和磨矿介质滑动作 用减弱，空耗减少所致。 3 在钢球更换为铸铁段后最显著的变化是钢耗 降低，铸铁段添加后随着时间的增加，钢耗呈现逐渐 降低趋势。主要是磨机充填率的降低减少了磨矿介 质之间的相互摩擦作用，铸铁段作为磨矿介质后，碎 球率降低使钢耗减少。 参考文献 E l i 熊瓒恩．耐磨柱状介质在再磨机中的应用[ J ] ．中国矿 业，1 9 9 4 3 4 5 4 8 ． [ 2 ] 段希祥．选择性磨矿及其应用[ M ] ．北京冶金工业出 版社，1 9 9 1 ． [ 3 ] 段希祥，曹亦俊．球磨机介质工作理论及实践[ M ] ．北 京冶金工业出版社，1 9 9 9 ． [ 4 ] 段希祥．新型细磨介质应用研究[ J ] ．昆明理工大学学 报，1 9 9 8 ，2 8 6 1 1 1 5 ． 万方数据