磨矿分级工艺流程的考察及优化.pdf

5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年增刊 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．z 1 ．0 1 1 磨矿分级工艺流程的考察及优化 黄礼龙1 ’z ，张国旺1 ，肖骁1 ，赵湘1 1 ．长沙矿冶研究院有限责任公司，长沙4 1 0 0 1 2 ； 2 ．中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要在磨矿分级工艺流程中，磨机与分级设备效能相互影响，因此在进行流程考察和参数调整时要作为一个整体来 看待。本文首先对北方铜业铜尾铁选厂的磨矿分级流程进行了考察和分析，通过提高水力旋流器的分级效率，降低了返砂中 细粒级的含量和返砂比，提高了磨矿效率，增大了磨矿的处理量。另外，以国外E 1P i l o n 矿山的磨矿分级回路为例来说明如何 使用选矿模拟软件进行新流程的选择，从而减少设计误差，有针对性地进行流程优化，节省人力物力。 关键词磨矿分级；流程分析；模拟仿真；流程优化 中图分类号T D 4 5 3文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 S 0 - 0 0 5 4 - 0 5 I n v e s t i g a t i o na n dO p t i m i z a t i o no fG r i n d i n ga n dC l a s s i f i c a t i o nC i r c u i t H U A N GL i l o n g 。一，Z H A N GG u o w a n g 。’X I A OX i a o 。，Z H A OX i a n g ’ J ．C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g yC o ．，L t d ．，C h a n g s h a4 1 0 0 1 2 ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fM i n e r a lP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t I nt h ec l o s ec i r c u i to f g r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o np r o c e s s ，g r i n d i n gm i l l a n dc l a s s i f i c a t i o n ， e q u i p m e n ta f f e c t se a c ho t h e r ’Se f f i c i e n c y ．T h e r e f o r e ，w h e nd i s c u s s i n gt h ee f f i c i e n c yo fg r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o n ， t h e yn e e dt ob er e v i e w e di nah o l i s t i cw a y ．I nt h i sp a p e r ，N o A hC o p p e rC o ．，L t di r o no r eg r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o n p r o c e s sw e r ei n v e s t i g a t e d ．B yw a yo fi m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo fh y d r o c y c l o n e ，t h ec o n t e n to ff i n e n e s sp a r t i c l es i z ei n t h ec i r c u i tl o a dr e d u c e sa n dt h eg r i n d i n ge f f i c i e n c yi n c r e a s e s ．T h e n ，E 1P i l o nm i n ei nM e x i c ow a st a k e nf o ra n e x a m p l et o s h o wh o wt o d e s i g na n dc h o o s e an e wg r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o n p r o c e s sw i t hm i n e r a lp r o c e s s i n g s i m u l a t i o ns o f t w a r e ，b yw h i c hd e v i a t i o nc a nb er e d u c e da n de f f i c i e n c yo fm i n e r a lp r o c e s s i n gf l o w s h e e td e s i g nc a nb e i m p r o v e d ． K e yw o r d s g r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o n ；p r o c e s sa n a l y s i s ；s i m u l a t i o n ；p r o c e s so p t i m i z a t i o n 现代矿业选矿技术的发展，先进磨矿技术和高 效磨矿分级装备的发展，大型半自磨机 球磨机、高 压辊磨机、立磨机和艾萨磨机等超细磨矿设备的成 功应用，使磨矿分级工艺流程发生了较大变化引。 2 0 世纪6 0 年代以后自磨／半自磨流程以及常规磨矿 与自磨／半自磨相结合的联合磨矿流程得到了广泛 的应用口J 。 目前，选矿厂常用的磨矿流程可分为两大类型， 即常规磨矿流程和自磨／半自磨流程。常规磨矿分 级工艺流程如图1 ，图2 和图3 所示，主要包括球磨 机 立磨机 和分级机 螺旋分级机或水力旋流器 ， 自磨／半自磨流程如图4 所示，主要包括自磨／半自 磨机 筛子 顽石破碎机 球磨机 旋流器。这些 磨矿分级流程还包括泵和泵池等辅助设施。 溢流产品 ，‘‘‘‘‘‘‘‘‘。‘。‘。。。‘‘。。‘。。。‘。。_ ． 图1 先磨矿后分级 第一段磨矿 F i g ．1 C l a s s i f i c a t i o na f t e rg r i n d i n g t h ef i r s ts t a g eg r i n d i n g 收稿日期2 0 1 7 - 0 7 1 5 作者简介黄礼龙 1 9 8 2 一 ，男，山东枣庄人，博士研究生，工程师，主要从事磨矿分级工艺及建模仿真研究。 万方数据 2 0 1 7 年增刊黄礼龙等磨矿分级工艺流程的考察及优化 5 5 溢流产品 ．] 图2 先分级后磨矿 第二段磨矿 F i g ．2G r i n d i n ga f t e rc l a s s i f i c a t i o n t h es e c o n ds t a g eg r in d i n g 新给矿 1 水I ] l 溢流产品 ●。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。’ 图3 细磨／再磨 立磨机 磨矿分级工艺流程 F i g ．3 C l o s ec i r c u i to ff i n eg l ’i n d i n g y ／r e g r i n d i n g a n dc l a s s i f i c a t i o n 图4自磨／半自磨磨矿分级工艺流程 F i g ．4 A G ／S A Gg r i n d i n ga n de l a s s i f i c a t i o nc i r c u i t 1磨矿分级．Y - 艺流程的诊断分析 北方铜业铜尾矿铁回收选厂使用3 台J M - 1 5 0 0 立 式螺旋搅拌磨矿机与3 组 每组6 个 F X 一1 5 0 旋流器 组成的闭路磨矿分级系统，工艺流程图如图3 所示。 磨矿分级工艺流程给矿F e 品位4 5 ％，一7 5I , z m 含量 约5 0 ％～6 0 ％，一4 5 斗m 含量占3 3 ％- 4 3 ％。 该磨矿分级工艺流程的设计处理量台效为8t ／h 新给矿量干矿计 ，从2 0 1 4 年至2 0 1 5 年的生产实 践表明，实际台效仅为4t ／h ，所以迫切需要对该磨 矿分级工艺流程进行分析，找出问题，提高处理 能力。 对于同一作业、同一条件和同一设备分离作业 的同一产物，不同的计算粒级有不同的效率值，合理 的效率值应该是该产物各粒级效率值的平均数，但 运算工作量大，通常采用该产物代表性的粒级的效 率值来表征H 1 。 对该铜尾矿的选铁试验研究和生产实践表明， 最终铁精矿品位要达到F e 品位大于6 0 ％，磨矿细度 必须要达到一4 5 斗m I 9 5 ％，因此该流程选择4 5I ．z m 粒级作为计算分级效率和返砂比的计算粒级。对闭 路磨矿分级回路各个点取样进行浓度及粒度筛析， 结果如表1 所示。 表1磨矿分级回路各取样点的浓度和一4 5 斗m 的 百分含量 T a b l e1 S l u r r yd e n s i t yo fg r i n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o n ， a n dt h ep e r c e n t a g eo fp a r t i c l es i z ep a s s i n g4 5 I x mo fs a m p l e s 备注旋流器给矿压力为0 ．0 5 M P a 。 从表1 的数据计算知，旋流器的返砂比为 7 2 7 ％，旋流器的分级质效率为1 7 ．2 3 ％，旋流器的分 级量效率为1 8 ．6 8 ％。由此可知，水力旋流器的分级 效率过低，沉砂中一4 5 “m 含量高，从而导致返砂比 大，磨机台效低 3 ．3 3t ／h 。 为了提高分级效率、降低循环负荷，选厂与旋流 器厂家共同进行了水力旋流器的结构、给矿条件试 验。将现场的F X l 5 0 - G J 更换为F X l 5 0 - 4 5 ，同时将水 力旋流器给矿浓度降低为2 5 ％左右，压力提高到 0 ．1 5M P a ，则水力旋流器的综合循环负荷降低为 3 0 0 ％～4 0 0 ％，分级效率提高到了3 5 ％～4 0 ％，沉砂 中一4 5 m 降低至3 8 ％～4 2 ％，立磨机溢流产品粒 度- 4 5I , z m 5 0 ％～5 5 ％。 当返砂比降低时旋流器溢流产品的产率相应提 高，旋流器返砂比与旋流器溢流产品产率关系如图5 所示。从图5 可知，当旋流器返砂比从7 0 0 ％降低为 3 0 0 ％，旋流器溢流产品产率从1 2 ．5 ％提高到2 5 ％， 磨矿分级回路的台效将提高1 倍。 水01～一1 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 冰 旃 { L 堰 利 黯 壤 蝗 旋流器返砂比，％ 图5旋流器返砂比与旋流器溢流产品产率关系 F i g ．5R e l a t i o n s h i pC H I V eb e t w e e nc i r c u i t l o a dr a t i oa n do v e r f l o wy i e l d 在磨矿分级回路中，分级设备与磨机相辅相成， 相互制约和影响。提高水力旋流器的分级效率，降 低返砂比可以增加矿浆在磨机内的停留时间，从而 提高磨矿细度，为水力旋流器提供较好的分级原料。 在此基础上，如要进一步提高磨矿分级回路的处理 量，则需要从提高磨机的磨矿效率着手，例如球的配 比、装球量以及磨矿浓度等方面。 2 磨矿分级工艺流程的模拟优化 磨矿过程是选矿厂能耗最多的环节，所以对磨 矿分级工艺流程进行优化以节能降耗，从而实现选 厂的可持续发展。对磨矿分级流程进行模拟仿真则 是一个非常好的方法，它可以帮助现场管理人员较 快地找出生产流程中的瓶颈，从而有针对性地进行 优化。 磨矿分级流程模拟软件主要有澳大利亚J KT e c h 公司的J K S i m M e t ，美国犹他大学的M O D S I M ，法国地 矿局的U S I MP A C ，智利M o l y C o p 公司的M o l y C o p T o o l s 以及墨西哥圣路易斯大学的M i n P r o S i m 。这些软 件中J K S i m M e t 软件使用的最为广泛，下面以“E l P i l o n ”矿山的磨矿分级回路为例来说明如何使用选矿 模拟软件J K S i m M e t 进行新流程的选择∞J 。 该矿山磨矿分级流程处理量为6 0 0t ／d ，其中磨 机人料粒度为一9 ．5 3m m 占9 6 ％，磨机充填率为 4 0 ％，转速为I 临界转速的7 0 ％，钢球比例为7 6 ．2m m 占7 0 ％，5 0 ．8m m 占3 0 ％，矿浆浓度为7 6 ％。磨矿 分级流程使用两段旋流器分级，旋流器直径为5 0 8 m m ，给矿浓度为4 8 ％，溢流浓度为1 9 ％～2 2 ％，溢 流细度为一7 5 斗m 占5 8 ％。 表2 “E 1P i l o n ”矿磨矿分级回路各项参数 T a b l e2D a t af r o m 斯n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o nc i r c u i to f E lP i l o nm i n e 从表2 可知，磨矿分级回路的返砂比为5 9 7 ％， 球磨机排矿中固体体积占比达到了5 2 ．7 ％，所以球 磨机排矿粒度较粗。为了增加产量，同时提高磨矿 分级产品细度，该矿山决定增加一台球磨机，有三个 方案可供选择 图6两台磨机平行安装模拟结果 F i g ．6 S i m u l a t i o nr e s u l t o fg r i n d i n gc i r c u i ti np ar ‘a l l e 万方数据 2 0 1 7 年增刊 黄礼龙等磨矿分级工艺流程的考察及优化 5 7 图7两台磨机半串联安装模拟结果 F i g ．7 S i m u l a t i o nr e s u l to fg r i n d i n gc i r c u i ti ns e m i s e r i e 图8两台磨机串联安装模拟结果 F i g ．8 S i m u l a t i o nr e s u l to fg r i n d i n gc i r c u i ti ns e r i e 万方数据 5 8 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 1 两台球磨机平行安装； 2 两台球磨机半串联安装； 3 两台球磨机串联安装。 使用J K S i m M e t 软件对这三个方案分别进行流 程模拟，图6 为两台磨机平行安装模拟结果，图7 为 两台磨机半串联安装模拟结果，图8 为两台磨机串 联安装模拟结果。表3 为三个方案的流程模拟 结果。 表3新流程处理量及产品粒度 一7 5 斗m 对比 T a b l e3 T h r o u g h p u tc o m p a r s i o n o fn e w g r i n d i n g c i r c u i ta n df o r m e rg r i n d i n gc i r c u i t 零 衄| 把 匿 Ⅲj { ； g 粒度／m m 图9 新流程产品粒度与模拟产品粒度对比 F i g ．9 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fs i m u l a t i o n g r i n d i n gc i r c u i ta n ds i t eg r i n d i n gc i r c u i t 从模拟结果可知，整个流程的处理量从6 0 0t ／d 增大到7 0 0t ／d ，三种工艺流程都可以既提高整个流 程的处理量，又提高产品细度 原流程产品细度为 一7 5 斗m 占5 8 ％ ，但是两台磨机串联安装的流程效 果最好。当处理量继续增大到8 0 0t ／d 时，两台磨机 亚 行安装和半串联安装的流程产品细度与旧流程基本 相同，而两台磨机串联安装的工艺流程产品细度比 旧流程增加了1 6 ．3 ％。由此可知，选择两台磨机串 联的安装方式比较好，既能增加磨矿分级流程的处 理量又能大幅度提高产品细度。 现场按照模拟结果采取两台磨机串联安装的方 式，从新流程取样进行分析，整个流程的处理量为 8 0 0t ／d 时，产品细度一7 5I x m 达到了7 6 ％。图9 为 现场流程产品粒度与模拟的产品粒度的对比。 3结论 磨矿分级系统的好坏会显著影响选厂处理量的 大小和后续选别指标的高低。对磨矿分级流程的优 化的目的就是在保证给后续的选别过程提供合格的 解离度 粒度 条件下，提高流程处理量，从而降低单 位能耗和易损件的消耗。磨矿分级流程模拟软件的 使用，不仅可以有针对性的对各种假设条件进行模 拟仿真，而且结果直观可靠，节省人力物力。 参考文献 [ 1 ] A S H O KG U P T A ，D E N I SY A N ．M i n e r a lP r o c e s s i n gD e s i g n a n dO p e r a t i o n s [ M ] ． S e c o n d E d i t i o n ，A m s t e r d a m ， N e t h e r l a n d s E l s e v i e r ，2 0 1 6 2 8 7 3 1 6 ． [ 2 ] B A R R YAW I L L S ，J A M E SAF I N C H ，F R S C ，e ta 1 ．W i l l ’S M i n e r a l P r o c e s s i n gT e c h n o l o g y [ M ] ．E i g h t hE d i t i o n ， O x f o r d ，U K E l s e v i e r ，2 0 1 6 1 6 4 1 6 7 ． [ 3 ] 张国旺．现代选矿技术手册第1 分册破碎筛分与磨矿 分级[ M ] ，北京冶金工业出版社，2 0 1 6 5 0 6 - 5 2 9 ． [ 4 ] 庞学诗．水力旋流器综合效率评价法[ J ] ．矿业快报， 2 0 0 6 增刊 4 5 4 7 ． [ 5 ] J U A NL U I SR E Y E S B A H E N A ．M o d e l l i n ga n dS i m u l a t i o no f t h eG r i n d i n gC i r c u i ta t ‘E 1P i l o n ’M i n e [ c ] ／／J K M R C C o n f e r e n c e ．B r i s b a n e J u l i u sK r u t t s e h n i t tM i n e r a lR e s e a r c h C e n t r e ．2 0 0 l 1 8 l 一1 9 6 ． 万方数据