冬瓜山铜矿提高半自磨机处理能力的生产实践.pdf

3 6 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第4 期 冬瓜山铜矿提高半自磨机处理能力的生产实践 邓禾淼 铜陵有色集团控股有限公司冬瓜山铜矿，安徽铜陵2 4 4 0 3 1 摘要介绍冬瓜山铜矿选矿厂使用的半自磨机的技术特点及应用情况，并对该半自磨机在试生产出现的处理能 力不高问题进行了分析研究，最终通过一系列优化措施使半自磨机的处理能力由最初的2 5 0 t ／h 提高到5 5 0 t ／h 。 关键词半自磨；铜矿；破碎；循环负荷 中图分类号T D 4 5 7文献标识码B文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 0 0 4 - 0 0 3 6 0 3 选矿流程的关键作业之一是磨矿，传统的磨矿 流程经多年的生产实践检验，表现出工艺流程长、 所用设备数量和型号多、金属消耗量大、基建投资 和生产费用高的特点，而半自磨回路流程简单，简 化了两段破碎及筛分设备，配置简单，投资省，在 国内外已被越来越多的矿山所采用。 冬瓜山铜矿是安徽铜都铜业公司所属后劲矿 山，选矿厂所处理的矿石为冬瓜山矿段1 0 0 0 0 t ／d 和 狮子山矿段3 0 0 0 f f d 的混合矿石，是我国目前国内 单系列处理能力最大的选矿厂，主要大型设备依靠 进口，如中8 ．5 3 m x 4 m 半自磨机、1 3 0 m 3 浮选机、 0 2 4 m 高效浓密机等机电一体化设备等，均属国际 先进水平的产品，设备处理能力大，自动化水平及 技术含量高，在国内矿山属首次应用；同时引入了 基于P R O F I B U S 现场总线技术的世界先进水平的选 矿自动化系统和P R O S C O N2 1 0 0 N T 的选矿智能控 制工具，并于2 0 0 4 年1 0 月投入试生产。 1 矿石性质 冬瓜山矿段矿石为热液蚀变强烈的变质原生硫 化铜矿，按矿物组成可分为8 种自然类型，其中含 铜滑石蛇纹石类型矿石，位于矿体下部，约占矿石 总量的3 0 ％，经磨矿后容易泥化；主要含铜金属矿 物有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿及磁铁矿等。狮子 山矿段矿石类型较简单，主要为含铜矽卡岩型矿 石。冬瓜山矿石的邦德磨矿功指数为1 4 ．7 3 k W h ／t ， 矿石硬度f 1 3 ～1 5 ；与冬瓜山矿石相比，狮子山矿 石硬度更高，其可磨度系数为冬瓜山矿石的0 ．7 。 收稿日期2 0 0 9 1 2 - 0 9 修回日期2 0 1 0 - - 0 3 1 2 作者简介邓禾淼 1 9 7 6 一 ，男，安徽潜山人，工程师。 原矿含水量约3 ％；含泥量根据来矿中含铜磁黄铁 矿、滑石、蛇纹石的比例而定。 2 碎磨工艺流程 井下出窿的矿石粒度为一2 5 0 m m ，矿石密度 3 ．2 t ／m 3 ，矿石松散系数1 ．6 ，通过主井提升至地表， 由皮带输送至选矿厂粗矿仓，选矿厂碎磨系统采用 半自磨 球磨和旋流器控制分级工艺，粗矿仓下部 采用8 台电振放矿机放矿。通过皮带给入一台半自磨 机，半自磨机排矿端设有圆筒筛，筛上产物通过皮带 再返回半自磨机。粗磨球磨机为两台0 5 ．0 3 m x 8 ．3 m 溢流型球磨机，由3 3 0 0 k w 低速同步电机驱动，半 自磨机筛下产物和球磨机的排矿给入粗磨泵池，通 过两台1 6 ／1 4 渣浆泵分别给入两组0 6 6 0 m m 的旋流 器组进行分级，每组安装6 台旋流器，通常工作 4 。5 台，旋流器溢流进入浮选，沉砂给入粗磨球磨 机再磨，半自磨机给料粒度为一2 5 0 m m ，设计排 料粒度为一2 ．5 m m P 帅 。旋流器最终溢流浓度为 3 0 ％～3 5 ％，磨矿细度7 0 ％～7 5 ％一7 4 t x m 。 3 半自磨机技术特点 冬瓜山铜矿使用的半自磨机是国内首次引进的 大型磨矿设备，半自磨机规格为币2 8 英寸1 3 英 寸，由一台4 8 5 0 k W 低速同步电机驱动，传动方式 为目前先进的L C I 变频调速传动，同时带有定速旁 路运行系统。这种传动方式可以最大限度减少大型 电机起动时对电网的冲击，同时具有较好的调节半自 磨机工作负荷的能力。电机通过空气离合器及齿轮结 万方数据 2 0 1 0 年第4 期邓禾淼冬瓜山铜矿提高半自磨机处理能力的生产实践 3 7 构驱动磨机简体旋转，磨机设计转速为1 1 ．0 4 d r a i n 7 5 ％临界转速 ，一般运行转速为8 ．6 6 。1 1 ．6 d r a i n 6 0 ％一8 0 ％临界转速 ，磨机带有完善的运行监测 功能和先进的P L C 控制程序，可实现对磨机运行 过程中电机功率、电流、润滑系统油量、温度及中 空轴压力等各参数的实时监测，同时可传输至选矿 厂主控室的D C S 系统。 磨机配有电耳系统，可以监测磨机内的声响趋 势，判断磨机是否过载、空载或保持稳定的负荷。 半自磨机衬板为铬一钼钢合金衬板，简体衬板 为高／低联合提升条形式，可有效提升钢球及矿石， 衬板带有橡胶衬垫，有助于衬板定位，减少衬板下 的矿浆。排料端衬板由锥型带槽排料格子板和盲 板、橡胶芯板组成，排出的矿浆由矿浆提升条排人 与排料中空轴连接在一起的圆筒筛，圆筒筛筛孔为 长圆形孔，尺寸为1 ／2 英寸宽、1 ．5 英寸长。 半自磨机设计钢球充填率为8 ％～1 2 ％，没计综 合充填率为2 4 ％。3 0 ％，给矿中 1 5 0 m m 级别含量 不小于2 0 ％，以保证有效的磨矿介质。半自磨机钢 球采用锻造钢球，球径1 3 0 、1 2 0 、1 0 0 、8 0 r a m 。 补加球径1 3 0 m m ，每天两次，钢球消耗约0 ．5 0 ．7 k g ／t 原矿。 半自磨机处理量通过设在皮带输送机上的皮带 秤 给矿皮带和返矿皮带各一个 进行测量；根据半 自磨机P L C 的信息 速度、压力、电耳等信号 ， 可以判断进料的矿石性质，通过D C S 系统调整半 自磨机给矿量或设定稳定的给矿量，半自磨机的给 水通过设定的比值自动添加，保证半自磨的磨矿浓 度始终稳定。在生产过程中保证半自磨机的综合充 填率是稳定半自磨工艺生产的关键。球磨机主要的 控制回路有旋流器给矿浓度的比例给水调节、泵池 液位自动调节、旋流器压力自动调节等回路。 4 半自磨设备的生产调试及达产节能 综述 半自磨安装调试结束后即投入试运行，并进行 了各方面的工艺及控制调试工作，但在前两个月试 生产时间里，半自磨并没有像预想的那样很快达到 设计能力，相反只有设计能力的一半左右，半自磨 机的返砂量也很小，通过流程考察发现，圆筒筛下 产品很细，最高时细度可达5 0 ％一7 4 斗m ，远远超过 目标细度 2 0 ％一7 4 “m ，对此进行了以下几方面 的研究。 4 ．1 矿石粒度和硬度 矿石硬度和粒度组成对于半自磨机来说是影响 处理能力的一个重要因素，冬瓜山选矿厂入选矿石 中含有的老区部分矿石其可磨度系数仅为新区矿石 的0 ．7 ，硬度明显大于新区矿石，当这部分矿石含 量特别多时，会明显影响半自磨机的处理能力。而 粒度组成对于半自磨机的处理能力的影响则非常明 显。给矿中一2 0 r a m 范围内的矿石破碎比比较小， 说明这一级别矿石在半自磨中较难破碎。在生产中 井下提升的矿石给入粗矿仓中时发生了明显的粒度 偏析现象，从给矿电振上可看到，1 号、2 号、7 号井是粉矿为主，5 号、6 号井较为平均，而3 号、 4 号井则基本上为大块矿石，因此在生产中电振给 矿时必须要兼顾到各台电振的粒度情况以及矿石硬 度的变化，合理进行搭配才能使半自磨机的工作更 为平稳。 4 ．2 顽石 由于半自磨机本身的工作特点，在半自磨机生 产过程中，会产生一些顽石，也叫难磨粒子或临界 粒子，其粒径在2 5 7 0 m m ，这种粒径的矿石不具 备作为介质的作用，同时又需要更大的矿石或钢球 撞击它们才能使其破碎，因而在半自磨机中的可磨 度较差，会不断积累而占用半自磨机的有效体积， 造成半自磨机生产率降低，能耗上升，对硬度较大 的老区矿石更为显著。据文献报道，顽石循环所导 致的能耗约占磨机功耗的2 0 ％左右。在生产中对顽 石的处理作了简单的探索试验，将半自磨机排出的 矿石收集起来，不直接返回到半自磨机，但从试验 结果来看，较多的顽石并没有排出来，因而这项措 施对提高半自磨机的处理能力没有产生明显的效果。 4 ．3 钢球类型 在设备厂商提供的说明书中，并没有明确所应 采用的钢球类型，在最初采购钢球的时候，也充分 考虑到了磨机的直径较大，对钢球的抗冲击性有较 高的要求，选用了电炉生产的多元合金铸造钢球， 但在停车检查中发现，这种铸球仍然存在较严重的 破碎现象，碎球占用了不少的充填率和能量消耗。 为此于2 0 0 4 年1 2 月将铸造钢球改为锻造钢球，锻 造钢球的碎球率大大降低。同时采取的另一项措施 是定期清除返回皮带上的碎钢球，使磨机排出的碎 球不再进入循环，进一步提高磨矿介质的效率。 4 ．4 衬板 格子板 投产初搠，半自醐等量装入①1 3 0 m m ．①11 0 m m 、 0 9 0 m m 、0 7 0 m m 钢球共1 2 0 t ，装球率1 2 ％，实际 混合充填率2 1 ％左右，全速h a 0 ．7 9n 。 11 ．6 r ／m i n 万方数据 3 8 有色金属 选矿部分 2 0 1 0 年第4 期 运转，负荷4 2 0 0 k W 左右，处理量2 5 0 t ／h 左右。钢 球砸筒体衬板强度大、频率高。返砂皮带上，矿石 粒度≤2 0 m m 占1 0 0 ％，返砂量2 5 t ／h 左右，其中口 1 2 ．7 n u n 矿粒仍为6 t ／h 左右。 磨机采用的格子板是衬板孔剖面为退八字锥 形孔，在使用中发现这种格子板存在排矿不畅的 缺陷，这种退八字锥形孑L 的排布不利于聚集在排 矿端附近的难磨粒子 顽石 及时排出，使得半自 磨机排料粒度很细，返砂粒度也较细。为此，2 0 0 5 年8 月，把出料格子板一半筛孔相邻筋割掉，它们 的宽度由2 0 m m 加大为7 0 m m ，筛孔面积虽增加 约2 5 ％，但采用这种措施后，只是返砂皮带上粒 度一7 0 m m 矿石加大，返砂量增加1 倍，5 0 t ／h 左右。 其中一1 2 ．7 m m 粒度矿量并没有明显增加，半自磨 机处理量仍为2 8 0 t ／h 左右。1 0 月1 2 日检测，半自 磨机平均给矿量2 7 0 t ／h ，平均负荷4 1 5 0 k W ，实际 混合充填率2 1 ％左右，平均用电单耗1 5 ．4 k W h ／t 。 半自磨产品粒度一1 4 m m 占9 8 ．4 ％，未达到粒度．_ 1 2 ．7 m m 占1 0 0 ％的标准要求，而- 7 4 w m 占4 2 ．1 ％，且- - 4 0 1 ．L m 微粒占3 1 ．9 ％其含量太大，产生过粉碎现象，严重 影响半自磨机的处理量。开一台球磨机，平均负 荷2 7 2 0 k W ，实际混合充填率2 5 ％左右，平均磨矿 单耗1 0 ．1 k W h ／t 。磨矿产品粒度- 7 4 1 ．c m 只占6 3 ．6 ％， 也未达到粒度- 7 4 1 x m 占6 5 ％～7 0 ％的要求。其碎磨 用电单耗2 5 ．5k W h ／t 。开2 台球磨机，磨矿产 品粒度，一7 4 1 上m 占6 9 ％左右达标。碎磨单耗高达 3 5 k W h ／t 。 为了增强半自磨机的排矿，提高半自磨机的处 理能力，增加出料衬板筛孔尺寸，加速矿石的及时 排出。通过处理，半自磨机的处理能力有了大幅的 提高，处理能力由2 5 0 t ／h 提高至3 5 0 t ／l l 。． 4 ．5 钢球大小 第三阶段半自磨机确保实际混合充填率3 0 ％， 钢球逐步加大到中1 8 0 m m 而达产 2 0 0 6 年1 1 月至 2 0 0 7 年5 月 2 0 0 6 年1 1 月初，半自磨机在上述 基础上，补加①1 5 0 r a m 钢球，处理量不断增加， 到1 1 月1 9 日，处理量1 1 1 9 0 t ／d ，平均4 6 6 ．2 5 t ／h ， 半自磨平均负荷4 4 3 0 k W ，平均单耗9 ．5 k W h t t ，实际 混合充填率31 ％蒯5 。返砂皮带上，矿石粒度- 5 0 m m 占1 0 0 ％，返砂量7 0 t ／h 左右，其中一1 2 ．7 m m 矿粒占 l O t ／h 左右。开2 台球磨机，磨矿产品粒度一7 4 1 山m 占6 6 ．3 ％达标。磨矿用电单耗1 1 ．9 k W h ／t ，碎磨用 电单耗2 1 ．4 k W l d t ，而在1 1 月1 0 日，平均给矿 量4 3 0 t ／h ，半自磨平均负荷4 3 6 0 k W ，实际混合充 填率2 9 ％左右，半自磨单耗1 0 ．1 k W h ／t ，半自磨产 品粒度一1 0 m m 占1 0 0 ％，一1 ．6 r a m 只占1 2 ．7 ％。一 7 4 m 占3 2 ．9 4 ％，4 0 斗m 微粒占2 5 ．7 ％。其粒级分 布略优于前个月。磨矿产品粒度一7 4 “m 占6 7 ％达 标，碎磨用电单耗2 3k w h ／t 。 2 0 0 7 年3 月初，半自磨机补加q 1 7 0 m m 的钢 球，3 月7 日处理量1 3 3 8 0 删，平均5 5 7 ．5 t ／h ，平均 负荷4 4 5 0 k W ，实际混合充填率3 2 ％左右，半自磨 平均单耗8 k W M 。开两台球磨机，磨矿产品粒．童 达标。实际混合充填率3 0 ％左右，磨矿用电单耗 l O k W h ／t ，碎磨用电单耗1 8 ．0 4 k w M 。随后由于 矿石硬度变化波动大，半自磨处理能力也随之波 动，很难稳定，鉴于此，将补加钢球尺寸增加到 q 1 8 0 m m ，半自磨处理能力也稳定在1 2 0 0 0 t ／d 。 以上措施的实施对半自磨机的工艺指标有了较 大的提高，半自磨机处理量提高到5 0 0 t ／h ，与设计 处理能力接近。半自磨机返砂量约为1 5 ％，排矿产 品粒度有了较大的改善，一7 4 仙m 含量由5 0 ％降至 3 0 ％以下。 5 结语 冬瓜山铜矿半自磨机是我国首次引进大型半自 磨设备，驱动方式先进、控制系统完善可靠，是一 种现代化的高效设备，配置上取代了传统的碎矿工 艺，大大降低了基建的难度及占地面积，也大大降 低了生产中的维护强度和维护量，对选矿综合成本 的降低发挥了重要的作用，其稳定有效的运行也对 其他矿山的发展提供了借鉴。 通过对半自磨机添加钢球种类、数量，增大排 矿格子板筛孔尺寸等措施的实施，以及对半自磨机 的给矿粒度和硬度等影响因素的探索，一定程度上 解决了半自磨机排矿不畅的缺点，使半自磨机的处 理能力有了很大的提高。而补加 I 1 8 0 r a m 的钢球 使得半自磨机处理能力最大能达到5 5 0 t ／h 的设计处 理能力。因此增大补加球球径是提高半自磨机处理 能力最有效的途径。 参考文献 [ 1 ] 扬琳琳，文书明．自磨机和半自磨机的发展和应用[ J ] ． 国外金属矿选矿，2 0 0 5 ， 7 1 3 1 6 ． [ 2 ] 李冬，方勋，过仕民等．大型半自磨机在冬瓜山选矿厂的 应用及研究初探[ J3 ．金属矿山，2 0 0 5 ， Z 2 2 9 7 - 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