梅山选矿厂细碎工艺的生产现状及优化设想.pdf

第3 l 卷第2 期 2 0 1 1 年0 4 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 1N 盹 A p r i l2 0 1 1 梅山选矿厂细碎工艺的生产现状及优化设想① 刘安平，张小明 宝钢集团梅山矿业公司选矿厂，江苏南京2 1 0 0 4 1 摘要介绍了梅山选矿厂细碎工艺的生产现状及存在问题，并对H P S 0 0 型与H 6 8 0 0 型破碎机的结构参数、技术性能及运行效果 等进行了比较。为了满足梅山选矿厂的生产要求，提高选矿生产能力，降低选矿成本，提出了优化梅山选矿厂细碎工艺的设想。 关键词铁矿；磨矿；细碎；破碎机 中图分类号T D 9 2 1文献标识码A文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 1 0 2 0 0 5 3 0 4 C u r r e n tP r o d u c t i o nS t a t eo fF i n eC r u s h i n gP r o c e s si n M e i s h a nC o n c e n t r a t o ra n dO p t i m i z a t i o n L I UA n p i n g ，Z H A N GX i a o - m i n g M i n e r a lP r o c e s s i n gP l a n to fM e i s h a nk 矗n i n gC oL t d ，B a o s t e e lG r o u pC o ，N a n j i n g2 1 0 0 4 1 ，五a n g s u ，C h i n a A b s t r a c t C u r r e n tp r o d u c t i o ns t a t eo fa n dp r o b l e m se x i s ti nt h ef i n ec r u s h i n gp r o c e s so fM e i s h a nm i n e r a lp r o c e s s i n g p l a n tw e r ei n t r o d u c e d ，a n dt h es t r u c t u r a lp a r a m e t e r s ，t e c h n i c g ip r o p e r t i e sa n do p e r a t i o np e r f o r m a n c ew e r ec o m p a r e db e - t w e e nc r a s h e r sH P S 0 0a n dH 6 8 0 0 ．T om e e tt h ep r o d u c t i o nd e m a n d ，i n c r e a s et h es e p a r a t i o nc a p a c i t y ，a n dr e d u c et h e o p e r a t i o nc o s t s ，s o m ec o r r e s p o n d i n ga p p r o a c h e st oo p t i m i z et h ef i n ec r u s h i n gt e c h n i q u ew e r ep r o p o s e d ． K e yw o r d s i r o nm i n e r a l ；g r i n d i n g ；f i n ec r u s h i n g ；c r u s h e r 梅山铁矿为陆相火山岩型富铁矿。矿石中含铁矿 物主要有磁铁矿、半假象赤铁矿、假象赤铁矿和菱铁矿 等，脉石矿物主要有碳酸盐矿物、绿泥石、高岭土、石 英、方柱石、透辉石、石榴子石、磷灰石等。 梅山矿业公司是宝钢集团梅钢公司高炉的主要铁 矿石原料基地。梅山选矿厂 以下简称选矿厂 设计 年生产能力4 0 0 万吨，选矿厂自建厂以来，生产流程经 过多次改造，目前主要工艺流程为入选原矿首先经 磁、重选预先抛尾后，得到粗精矿；粗精矿经细碎后进 入磨浮系统，经两段闭路磨矿后一0 ．0 7 4m l n 粒级含量 达7 0 ％左右，再经浮选脱硫、磁选降磷，浓缩、过滤脱 水后得最终铁精矿，副产品为硫精矿；其中干尾矿用作 建筑材料，湿式细粒尾矿排人尾矿库。 1 选矿厂细碎工艺生产现状及存在问题 1 ．1 生产工艺现状 选矿厂的破碎采用两段一闭路中碎、一段闭路细 碎的工艺流程，进入细碎的5 0 ～2 0m m 干磁精矿由1 台2 0 世纪7 0 年代生产的中2 2 0 0 短头型圆锥破碎机 以下简称P Y B 一2 2 0 0 破碎机 和3 台进口山特维克 细碎机进行破碎 以下简称H 6 8 0 0 破碎机 ，其产品与 除0 ．5 0m m 外预选系统其它精矿一起给入筛分车 间，由2 S Z G l 5 0 0 x 4 0 0 0 共振筛筛分， 1 2m I n 粒级矿 石返回细碎再破碎，一1 2m m 粒级矿石去往磨浮车间。 细碎生产工艺流程见图1 。 5 0 一加Ⅻ干磁精矿 给入浮选 图l梅山选矿厂细碎工艺流程 1 ．2 存在问题 选矿厂破碎系统改造前使用的中碎机为P Y B 一 2 2 0 0 圆锥破碎机，处理量低、故障多、维护困难且破碎 粒度粗，严重制约着生产的发展。2 0 0 4 年用H 6 8 0 0 破 碎机替代原P Y B 一2 2 0 0 破碎机。2 0 0 5 年1 月第1 台 ①收稿日期2 0 1 0 1 l - 2 8 作者简介刘安平 1 9 6 3 一 ，男，湖南衡阳人，博士．教授级高级工程师，主要研究方向为选矿工艺技术管理，新工艺和新技术开发和应用。 万方数据 矿冶工程 第3 l 卷 H 6 8 0 0 破碎机进行试生产，目前已完成了3 台细碎机 的改造。 H 6 8 0 0 细碎机近几年运行情况考查分析表明， H 6 8 0 0 细碎机在处理能力、破碎效率、工人劳动强度等 方面都体现了先进破碎设备的优点，基本上能够满足 选矿厂的生产要求，达到了预期的效果。但该破碎机 在应用中也暴露出以下一些问题①设备的动锥、定 锥和衬板磨损快，使用周期短；上下架体支口易磨损、 开裂等。②衬板使用前期和后期生产能力偏低。如3 台破碎机在同一时期出现这种问题，那现有细碎设备 的生产能力就满足不了生产要求。③排矿粒度与生 产工艺要求有差距。据流程考查，排矿中一6m m 含量 仅2 1 ．3 ％且粗粒级含量较多，与原设计中排矿中一6 m m 含量大于4 5 ％尚有较大差距，影响了磨矿作业率 的提高。 2 H P 5 0 0 型与H 6 8 0 0 型破碎机的主要 性能比较 2 ．1 结构特点 2 ．1 ．1H P S 0 0 型破碎机该破碎机是一种多缸液压 圆锥破碎机，主要由水平轴、大小伞齿轮、主轴、偏心 套、球面瓦架、球面瓦、动锥总成、定锥总成、调整环、主 机架等组成。该破碎机结构紧凑，能自动调节排矿口 的大小。 从圆锥破碎机结构看，单缸液压圆锥破碎机结构 简单，质量轻川；而弹簧式圆锥破碎机结构复杂，质量 也较大。H P 5 0 0 系列破碎机实际上是一种多缸液压圆 锥破碎机，因此，它的结构跟弹簧式破碎机基本相似， 是将弹簧改为油缸，将推动油缸改为液压马达驱动，因 此，H P 5 0 0 系列破碎机结构复杂，而它的偏心部件结构 更为复杂。由于它采用动锥体与主轴为一体的空心 轴，其内部空间很小，所以只能设置一个很小的球面轴 承。当破碎机空转时，其轴承支反力超出球面轴承以 外，导致动锥失稳而翻倒。为了保证动锥的稳定性，必 须增设一个稳定机构。增设稳定机构使偏心部件加工 和安装工艺难度增加，在运转过程中，空心轴与偏心轴 套易产生不良接触，易产生偏心部件接触不良状况，甚 至造成事故。 2 ．1 ．2 H 6 8 0 0 型破碎机该破碎机由瑞典的S A N D V I K 高科技集团公司 前身是S V E D A L A 公司 生产制 造。该设备主要由上机架、下机架、主轴、水平轴、底部 液压缸等组成，结构简单，操作、维护、检修方便。 1 采用A S R 系列排矿口自动调节系统。对排矿 口进行在线控制，控制精度高．能自动监测破碎机的运 行情况。使破碎机始终处于满负荷工作状态，大大增 加了物料之间的“层压破碎”比例。同时破碎机能够 在尽可能小的排矿口下工作，从而实现了该设备高产 量、高可靠性和低运行成本的特点。该破碎机还配备 了油箱仪表监控系统，能对破碎机润滑、液压系统的油 温、油压、空气增压压力等运行状态进行实时监控。 2 采用挤满给矿的运行方式。通过向物料层施 加定量的压力，使物料承受全方位的挤压，增加了物料 颗粒之间的挤压、磨剥、剪切等作用，从而实现“层压 破碎”，延长了衬板的使用寿命。同时整个上机架随 着偏心套转动而旋摆，使物料在破碎腔里承受多方位 的剪切、弯曲和扭转应力，增强了动、定锥对物料的破 碎效果，缓解了对基础的振动与冲击。 3 吸取了圆锥破碎机与旋回破碎机的优点。该 破碎机采用陡锥、高摆频、小偏心距，底部单缸液压支 撑和顶部行星架结构，简单紧凑、运行平稳、可靠。破 碎机的偏心距可以通过在偏心孔中旋转偏心套来调整 以适应不同要求的应用场合。润滑系统采用高压风防 尘，与传统圆锥破碎机用水防尘相比，管路不易堵塞， 也不会出现油路进水现象，防尘效果好。另外，l 台破 碎机叮安装由粗到细多种腔型的衬板，应用范围十分 广泛。 4 操作简单、方便。该破碎机的主要功能均由一 个液压活塞来完成。唯一的H y d r o s e t 汽缸与活塞能进 行排矿口的调节、夹杂废铁的排除、堵塞破碎腔的清理 及磨损补偿。排矿E l 的调节可在破碎过程中进行。由 于给矿矿石性质与类型变化很大，破碎机工作中常会 碰到废钢与木头等“非破碎物”，操作人员能利用A S R 系统处理类似的问题，使圆锥破碎机处于最佳状态。 这个系统在“非破碎物”通过后可平滑地返回原来的 排矿口设定值。与弹簧型晚l 锥破碎机相比，H 6 8 0 0 破 碎机不会出现因为“非破碎物”通过与电气跳闸引起 的圆锥“卡死”现象。操作人员只要经常地查看A S R 系统界面，就可以对圆锥破碎机的运行状态了如指掌。 2 ．2 技术参数比较 为了实现最佳的破碎效果，不同机械结构的液压 圆锥破碎机采用不同的破碎参数组合。主轴同定式多 缸液压H P 5 0 0 型圆锥破碎机动锥坡度缓和平行带长， 必须采取大偏向、高频率和较大排矿口运行；而主轴浮 动式单缸液压破碎机动锥坡度陡和平行带短，必须采 取小偏向和较小排矿口运行，只有这样才能保证处理 能力和排料粒度达到综合最佳效果。但由于自身结构 的限制，不能有效达到较小排矿口运行，这意味着需要 大破碎力。由于采用旋回破碎机结构，但没有采用旋 回破碎机的蘑型设计，所以也不可能提供大破碎力。 因此在实际生产运行中表现为排料口不能锁定，遇到 万方数据 第2 期刘安平等梅山选矿厂细碎工艺的生产现状及优化设想 5 5 硬矿石，为了锁紧排料口，往往引起机架开裂。 主轴浮动式单缸液压圆锥破碎机排料口锁不定， 即使安装了足够大的电机功率，也不能将电功有效地 输入到破碎机进行破碎作业，因此表现为生产的合格 破碎产品产量低和粉矿含量少。虽然圆锥破碎机的基 本工作原理一样，但由于各种破碎机的结构差异，在生 产中的破碎表现有所差异。 总体来看，山特维克圆锥破碎机动锥坡度陡，平行 带短，采用小偏向运行，处理能力大，但产粉率低；美卓 圆锥破碎机动锥坡度缓，平行带长，采用大偏向、高频 率运行，处理能力偏小，产粉率高。H P 5 0 0 和H 6 8 0 0 设备的技术参数对比见表l 。 表l两种圆锥破碎机主要技术参数比较 技术参数H P S 0 0 型H 6 8 0 0 型 破碎机重鼍 不含电机 ／t 3 3 ．1 52 3 ．5 安装功辛y k w 4 0 03 1 5 破碎力／t 2 5 01 2 0 破碎频率y r r a i n “ 3 5 82 9 0 偏向距／m m1 1 54 0 5 0 破碎腔平行带长短 更换衬板时间短长 - i 维尺寸／r a m 4 4 1 0 27 3 0 22 9 02 4 7 4X l9 5 4 2 6 1 5 3国内铁矿山细碎设备的应用情况 据报道B 。5 j ，目前国内外有各种不同类型的破碎 机在不同行业应用，许多生产厂家还在不断推出新型 高效破碎机，其中H P 5 0 0 型和H 6 8 0 0 型破碎机都是近 几年新开发的设备，均配有较好的自动控制装置，基本 上代表了当今世界上液压圆锥破碎机的最先进水平。 多年来使用破碎机的方法变化很少，一般在工艺流程 中使用的破碎机是用各制造厂提供的样本数据作参 考，它对破碎机生产能力和产品粒度有较大影响，样本 大致相似的情况下破碎机生产能力大体相同。但在实 际生产中对于某一特定矿石，破碎机生产能力和排料 粒度是有差别的。 近几年国内各矿山破碎工艺改造基本都是引进国 外先进设备，如美卓H P 型破碎机和山特维克H 型破 碎机。通过对典型黑色金属矿山细碎工艺破碎机的统 计，目前国内细碎设备主要以美卓H P 型、山特维克H 型以及传统P Y D 型圆锥破碎机为主。若按设备台套 数统计，H P 型占3 0 ．6 9 ％，H 型占1 6 ．4 9 ％，P Y D 型占 4 8 ．6 9 ％，其它类型占4 ．4 ％，传统P Y D 型破碎机所占 比例仍是最多的。随着各矿山对破碎工艺的不断优 化，目前的P Y D 型破碎机所占比例有逐步降低的趋 势，同时近年来随着辊压机的推广应用有逐步简化细 碎工艺的趋势。 通过对丽种进口设备的国内使用分布情况分析， 发现两种设备有地域集中分布的特点，如鞍钢集团各 矿山多选用山特维克H 6 8 0 0 型破碎机，武钢集团下属 各矿山多选用美卓H P S 0 0 型破碎机。但也有一些矿 山在破碎工艺改造中，原H 6 8 0 0 型破碎机采用H P S 0 0 型替代，而原H P S 0 0 型破碎机又采用H 6 8 0 0 型替代， 表明两种破碎机在使用中都存在一些问题，对于某一 特定流程要选择什么类型的破碎机且达到它的最大效 能，由该工艺流程来决定。 4 ㈣型与嘲破碎机运行效果七匕较 4 ．1 产品粒度比较 峨口铁矿使用原P Y B 中2 0 0 0 破碎机粒度最大达 1 2 0m m ，产品中一5 0m m 粒级占5 4 ．1 4 ％，对皮带的损 伤大，且料口常发生堵矿现象，造成筛分效率低，加大 了下一破碎机的处理量，制约了生产力的提高。而 H P 5 0 0 破碎机同样是5 0m m 的排矿口，产品中一5 0 m m 粒级达到7 6 ．9 8 ％，最高达8 8 ．6 5 ％；其中一1 6m l n 粒级含量提高到3 9 ．3 0 ％，提高了1 3 ．3 1 个百分点。 堵料嘴发生率也降低了7 0 ％。同时，减少了尾矿量， 使矿石的回收率提高。改造前后两种破碎产品粒度比 较见表2 。 表2 峨口铁矿两种破碎机产品粒度含量比较 梅山选矿厂2 0 0 5 年1 月后使用H 6 8 0 0 破碎机前 后指标对比见表3 。 表3 梅山选矿厂两种破碎机产品粒度含量比较 万方数据 矿冶工程第3 l 卷 4 ．2 生产能力对比 程潮铁矿2 0 0 1 年7 月至2 0 0 2 年3 月引进了3 台 H P S 0 0 圆锥破碎机，取代了P Y B 、P Y D 2 1 0 0 圆锥破碎 机。使用后破碎机台时处理量达到5 6 9 ．7 6t ，是 P Y D 2 1 0 0 破碎机能力的1 ．3 3 倍。 梅山选矿厂使用H 6 8 0 0 破碎机后台时处理能力 为4 7 3 ．8 1t 。是P Y D 2 2 0 0 破碎机的2 ．1 8 倍。 通过对H P 5 0 0 和H 6 8 0 0 两种破碎机的破碎粒度 对比分析。H P 5 0 0 破碎机在单位处理能力提高的情况 下，破碎产品中一1 6m i l l 新增含量是改造前的3 ．6 3 倍，一5 0m m 新增含量是改造前的1 ．8 7 倍；H 6 8 0 0 破 碎机使用后破碎产品中一1 2m r l l 新增含量是改造前的 1 ．6 9 倍，一2 0m i l l 新增含量是改造前的0 ．8 5 倍。同 时说明使用H P 5 0 0 破碎机后新增合格粒级产品含量 增幅大于H 6 8 0 0 破碎机。 通过这两种破碎机生产能力的比较，H P 5 0 0 型破 碎机生产能力提高了3 3 ％，H 6 8 0 0 破碎机生产能力提 高了1 倍以上，可见I - t 6 8 0 0 破碎机的处理量更有 优势。 5 梅山选矿厂细碎工艺优化设想 目前梅山选矿厂共有细碎机4 台，E l 常生产运行 3 台，细碎设备运转率7 5 ％，生产能力l2 9 0t ／h 。细碎 给矿量为1 8 lt ／ h 台 ，给矿中一1 2m m 粒级含量为 5 ．4 ％，排料中一1 2m m 粒级含量为3 6 ．7 ％。假定筛 下物料中一1 2 啪粒级占9 5 ％，1 2 胁筛网的筛分效 率为8 5 ％，处理同样的矿量，采用H P 5 0 0 型装机功率 为4 0 0k W 破碎机，改造后的给矿量为5 4 3t ／h ，细碎生 产通过量为4 8 0t ／ h 台 ，细碎设备运转率7 5 ％，排 料中一1 2m m 粒级含量为5 2 ％，E l 常生产运行台数只 需2 台，那细碎机设备配置3 台就能满足目前生产需 要了。 6 结语 1 若梅山细碎工艺中用H P 5 0 0 型破碎机替代现 有的H 6 8 0 0 型破碎机，能减少设备台数，便于生产运 行管理。同时可较好解决目前细碎检修场地不足问 题，节省厂房扩建费用。 2 H P 5 0 0 型破碎机产品性能好，排矿产品中合格 粒级含量多，可真正实现“多碎少磨”的目的。 参考文献 [ 1 ] 伏雪峰，张长久．液压圆锥破碎机的结构和工艺性能研究[ J ] ． 矿业T 程，2 0 0 7 3 5 0 5 2 ． [ 2 ] 郎宝贤，郎世平．破碎机[ M ] ．北京冶金工业出版社。2 0 0 8 ． [ 3 ] 穆拉尔AL ，杰根深GV ．碎磨回路的设计和装备[ M ] ．北京冶 金工业出版社．1 9 9 0 ． [ 4 ] 唐敬麟．破碎与筛分机械设备选用手册[ I V I ] ．北京化学工业出 版社，2 0 0 1 ． [ 5 ] 王运敏，田嘉印，王化军，等．中国黑色金属矿选矿实践 下册 [ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 8 ． 上接第5 2 页 [ 2 ] 孙炳泉．褐铁矿选矿技术进展[ C ] ／／2 0 0 6 年全国金属矿节约资 源及高效选矿加工利用学术研讨与技术成果交流会论文集。 2 0 0 6 2 7 2 9 ． [ 3 ]张泾牛，阙煊兰．矿用药剂[ M ] ．北京冶金丁业出版社，2 0 0 8 ． [ 4 ] 刘文刚，王本英，代淑娟。等．羟肟酸类捕收剂在浮选中的应用现 状及发展前景[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 6 ，2 2 4 2 5 - 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t i t e ，g o e t h i t ea n da e d v a t e dq u a r t zw i t h1 8 - c a r b o na l i p h a t i ca c i d sa n d r e l a t e dc o m p o u n d s [ ．w J ．T r a m ．A I I V l E ，1 9 6 0 ，2 1 7 ，2 3 7 2 4 4 ． B e l l a m yLJ ．T h ei n f r a r e ds p e c t r ao fc o m p l e xm o l e c u l e s 3 dE d [ M ] ．L o n d o n C h a p m a na n dH a l l ，1 9 7 5 ． 任飞，韩跃新，印万忠，等．油酸钠浮选电气石的溶液化学分 析[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 5 ．2 1 7 1 5 8 1 5 9 ． 王淀佐，胡岳华．浮选溶液化学[ M ] ．长沙湖南科学技术出版 社，1 9 8 7 ． S o m a s u n d a r a nP ．以离子- 分子络合物为基础的浮选机理[ J ] ．中 南矿冶学院学报。1 9 8 3 ，8 S 2 5 9 6 8 ． 周公度．结构化学基础[ M ] ．北京北京大学出版社，1 9 8 9 ． 蒋先明，何伟平．简明红外光谱识谱法[ M ] ．南宁广西师范大 学出版社，1 9 9 6 ． 许向阳，张泾生，王安五，等．细粒级钛铁矿浮选药剂R O B 的作 用机理[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 3 ，2 3 6 2 3 2 6 ． P e c k AS 。R a b yLH ．W a d s w o r t hME ．A ni n f r a r e ds t u d yo f t h ef l o - t a t i o no fh e m a t i t ew i t h o l e i ea c i d ∞ds o d i n mo l e a t e [ ．／1 ．T r a m A l l e l e ，1 9 6 6 ，2 3 5 3 3 0 1 3 0 7 ． Ⅲ 川 川 圳 蚓川 州 州 r}r；rL r L 万方数据