伯利休斯高压辊磨机在矿业硬质矿石选矿破碎的应用.pdf

Polysius AG 1 伯利休斯高压辊磨机在矿业硬质矿石选矿破碎的应用伯利休斯高压辊磨机在矿业硬质矿石选矿破碎的应用伯利休斯高压辊磨机在矿业硬质矿石选矿破碎的应用伯利休斯高压辊磨机在矿业硬质矿石选矿破碎的应用 Min HPGR （高压辊磨机－简称辊压机）– 被采矿业认可的技术 从1985年开始，HPGR被用于水泥熟料及相关的原料的研磨，同时在钻石矿和球团 制备行业也有很好的应用。但是，在硬岩选矿方面，直到最近随着这种HPGR在秘 鲁的塞罗凡尔德 （Cerro Verde） 项目上的成功运行和正常生产才获得市场的一致认 可和好评。 此后，HPGR在硬岩选矿业的应用一直保持稳定的增长。HPGR在业内已被接受作 为SAG（半自磨）的可行替代设备。也正因如此，促使了许多对这两种系统装置的 评价和比较研究。随着能源价格的上涨，HPGR相比SAG在节能方面的优势更加突 出，特别是在硬岩矿石方面，大家现在更倾向于使用HPGR。正如本文所述，不仅 仅是在大型的矿业项目应用上，在一些较小的矿业运营项目上，HPGR也有相当的 优势。 Cerro Verde 铜钼精矿的四台HPGR（POLYCOM 24/17） Polysius AG 2 Cerro Verde 铜钼精矿选矿厂的选矿工艺流程 Cerro Verde 是一个铜钼精矿选矿厂。该选矿厂包括四台 HPGR，磨辊直径 2.4m， 宽 1.65 m，系统以闭路方式运行，有 8 台 3 x 7.3 m 湿式料筛。每台辊磨机都采用 2 x 2500 kW 变速驱动装置。该工厂在 2006 年底开始试运行。2007 年年中，该工 厂达到它的设计能力 108,000 t/d，并在几个月后实际运行中，生产处理能力超过设 计能力，这一现象持续了两年并保持至今。每台装置处理量在 2600 t/h 到 2900 t/h 之间。系统的给料粒度 50mm（来自二级闭路破碎系统）。湿式筛分后的产品 5 mm， P80 在 2.5 到 3.0 mm 之间。研磨在 4 台 12 MW 球磨中进行。此前的可行 性研究已经确定需要 2 台 40’ SAG（每台装机功率 22 MW）和 4 台球磨（每台装 机功率 12 MW），同时还有 3 台 750 kW 顽石破碎机。在 HPGR 系统中，4 台 750 kW 的破碎机用作二级闭路破碎用。 HPGR节省的不仅是电耗，还包括昂贵的钢材磨损和研磨介质损耗。SAG衬板的频 繁更换，使其长期稳定运行的安全风险优势变得不再突出。 SABC（半自磨－球磨－破碎）系统对矿石的粒度尺寸和硬度变化很敏感。HPGR 对这些变化则比较适应。SABC系统存在的一些其它问题，在很多对比性研究中都 没有提到，其中包括 －堆放粗矿石的粒度离析导致SAG常常接受不同粒度级配的给料； －顽石破碎系统的给料量波动大， 原料中混杂的金属块/研磨介质增加了系统的复杂 性。因此，原本认为是SABC系统优点之一的工艺流程简捷性也就不明显了。 Primary Crusher Stockpile Secondary crushers POLYCOMs 2.4 m x 1.7 m 2500 t/h each HPGR Feed 50 mm PROCESS FLOWSHEET for Cerro Verde Project 100.000 tpd 100.000 tpd 6 mm Screen openings 6 mm Ball Mills 12,000 kW Flotation Polysius AG 3 －料筛的处理能力受限。在处理大型SAG的产品时，和SAG相配的料筛限制了它的 处理能力。 SAG系统适应硬岩矿石的灵活性低于HPGR系统，受初级破碎能力限制，SAG系统 处理能力的扩充空间有限。而HPGR在这方面的优点是在不影响实际的能耗、使 用寿命和产品粒度前提下，具备更好的超产能力，。 由于大型铸部件的制作风险，SAG需要较长的制作、安装时间。另外调试的时间也 较长。HPGR从试运行到满负荷生产的周期比SAG要短得多（见图示）。 磨损问题一直被认为是HPGR在处理硬岩矿石的主要障碍。磨辊两侧的磨损以及边 缘焊接部的磨损问题实际上已被很好地解决。为了防止磨辊表面磨损，每个磨辊都 嵌入了碳化钨耐磨柱钉。耐磨寿命已得到稳步改进。估计最新的柱钉耐磨寿命能接 近6000h。 Polysius AG 4 HPGR的进料槽、称重装置、给料控制闸门和旁路分流槽 HPGR运行时，一个磨辊固定位置，另一个磨辊滑动运行以施加破碎研磨压力。工 作压力为120-130巴，平均工作间隙为60-70 mm。 HPGR进料槽安装了一个金属探测器和一个旁路分流槽以避免混杂金属块进入到 HPGR。进料槽装有称重装置以保持磨辊之上一定的料柱以维持恒定料位。同时还 有进料控制闸门调节两个磨辊间的下料定位，防止两磨辊驱动电机的功率差异。 从现场操作人员反馈的信息和意见主要是，工厂现在的矿石处理量（日处理矿石 11-12万吨）只需运行3台HPGR就能保持生产能力，并且能避免每台设备处理量的 波动。 Cerro Verde 项目的成功运行是HPGR在硬岩采矿行业应用的一个重要里程碑，随 后很快就出现了另一个“第一次”在铜-金矿方面的应用。印度尼西亚的PT自由港 公司于2007年在他们的C1和C2选矿厂安装了2台HPGR，磨辊直径2.0m，宽1.5m， 各由2 x 1800 kW电机驱动。这些选矿厂采用传统的三级破碎。矿石处理量估计达 到80,000 t/d。破碎的主要目的是降低浮选喂料粒度并增加铜和金的产出率4-5。 这些设备被安装用作第四级破碎，80的进料粒度 20,000 h。这主要 是由于给料粒度比磨辊的工作间隙要小很多， 最大程度地减少了矿石与金属的接触。 第三个大型HPGR的应用实例于2008年第一季度试车，用于南非矿石硬度非常大的 Platreef 铂金矿矿石破碎。邦德功指数为23-27 kWh/t。设备安装位于Anglo Polysius AG 6 Platinum 公司的Mogalakwena North 精矿选矿厂，磨辊直径2.2m，宽1.6m。给料 粒度 65 mm，产品粒度 8 mm，其中50的产品 20,000 h。 随着使用UG2 和 Merensky矿石的试验工厂成功运行， Northam Platinum公司在它 南非UG2选矿厂安装一台同样尺寸的装置UG2矿石一种含高铬的矿石. 5 Northam UG2 工厂的POLYCOM09/06-0 型HPGR 工厂于2008年6月试运行。磨辊直径为0.95m，宽0.65m，装机功率为2 x 200 kW， 生产量160-200 t/h，给料的粒度 32 mm，75的产品 1 mm。 工厂的目标是增加产量、增加产品细度并减少精矿的铬含量（铬会影响铂族金属熔 化时的回收）。 所有这些目标都得到实现，研磨能耗减少了20-30，铂族金属回收量增加了4， 90天回收投资。 美国的 Newmont 铜金矿公司现在正在澳大利亚 Boddington 金矿试运行4台大型 Polysius AG 8 HPGR装置。磨辊的直径为2.4m，宽1.65m。每台装置都采用2 x 2800 kW变速驱动 装置。工厂的矿石年处理量为3500万吨。 在Boddington决定使用HPGR很大程度上是因为2003年在Newmont公司Lone Tree 工厂HPGR 技术的成功示范。6 该处矿石具有非常硬的特点JK 技术参数 A x b 27，整个矿床内的差异很小。7 选择高压辊磨机而不是SAG常常所给出的标准是A x b 参数 40，硬度一致同时是 大型矿床。而Boddington当然是一个大型矿床。一个比较性研究显示高压辊磨机系 统比SABC系统的投资成本稍微高一点，但是运行成本和风险非常低。8 Boddington的处理量将为108,000 t/d，高压辊磨机将以闭路系统运行，采取湿式筛 分。 但是， 设备布置和Cerro Verde不同， 破碎机和辊磨机都成一排， 采取顺流破碎。 Cerro Verde的布置更紧凑，在二级破碎前使用传统的筛分。 HPGR在硬岩采矿方面最新的应用将在墨西哥的Peasquito。这台装置的磨辊直径 2.4m，宽1.65m，将安装在SABC系统中用于处理破碎后的顽石。这将是HPGR在 有色金属矿产行业顽石破碎方面的第一次应用。1996年在美国一个铁矿工厂，一 个小型的装置被安装用在顽石破碎中，并证明了其价值。 9 Polysius AG 9 Peasquito 系统工艺流程 这台装置装机功率将为6000 kW，处理能耗为4.8 kWh/t，估计能提高两套SABC系 统30的处理量从 100,000 tpd 到 130,000 tpd。10 该矿石被归类为硬矿石，邦德功指数为13.5，但磨蚀性低。顽石是矿石中的较硬部 分。 选择较大直径的磨辊是为了尽可能减少来自SAG半自磨的混杂金属块/磨球所造 成损伤的风险。 HPGR的产品粒度在6 mm时将被湿法筛分，低于此粒度的将被送到球磨旋分进料 槽，高于此粒度则被送回到顽石破碎机。 结论 本文给出了HPGR在硬岩采矿方面的各种不同应用实例。 HPGR可被用于第三级破 碎、第四级破碎、可以循环、可以配湿式筛分或干式筛分，作为SAG磨的替代选择， 或作为与SAG的顽石破碎的最佳配套设备。 即使是小规模的选矿项目，在现有系统中增配HPGR也能增加产量，降低生产成本。 在相对较短的投资回收期内收回投资。 HPGR还有一个重要特点是即使在磨辊已经磨损情况下，还能保持正常生产。 在这么短的时间内，这些设备的广泛应用证明了 HPGR 技术获得了世界的认可。 Polysius AG 10 References 参考文献 1 HPGR implementation at Cerro Verde, by J.L. Vanderbeek, T.B. Linde, W.S.Brack, and J.O. Marsden, SAG 2006, IV-45 to IV-61. 2 A pre-production review of PT Freeport Indonesia’s High Pressure Grinding Roll Project, by Mike Mular and John Mosher, SAG 2006, IV-62 to IV-79. 3 Developement of a process flowsheet for the new Anglo Platinum concentrator, incorporating HPGR technology, by Chris Rule, SAG 2006. 4 HPGR – Revolution in Platinum, by Rule C.M., Minnaar D.M., Sauermann G.M., Third International Platinum Conference ‘Platinum in Transation, SAIMM, 2008. 5 Cracking the Chrome Conundrum, Danie Minnar, Modern Mining, Dec. 2008, pp. 20-23. 6 HPGR Demonstration at Newmont’s Lone Tree Mine, I.B. Klymowsky, T.C. Logan, CMP 2005, Ottawa, CANADA,January 18-20, 2005. 7 Boddington Expansion Project, Brendan Parker and Gerald Veillette, Randol Conference Perth 21-24 August 2005. 8 Case study – Investigation of HPGR suitability for two gold/copper prospects, by J. Seidel, T.C. Logan, K.M. LeVier, G. Veillette, SAG 2006. 9 Application Of High Pressure Grinding Rolls In An Autogenous-Pebble Milling Circuit, E.C. Dowling, Paul A. Korpi, R.E. McIvor, D.J. Rose, SAG 2001, III-194 to III-201. 10 Squeezing an extra 30 of a typical SABC circuit for 4.8 kWh/tonne, by Steve Dixon, Barry Olson and Ed Wipf, SME 2010.