江西某銅礦隨著開采深度的延伸，礦石可碎磨性能下降，直接影響選礦廠的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品指標(biāo)。為盡量消除這些不利影響，結(jié)合選礦廠的實(shí)際情況，對(duì)礦樣進(jìn)行了高壓輥磨試驗(yàn)和球磨功指數(shù)試驗(yàn)，并對(duì)比了高壓輥磨開路方案和邊料返回方案的工藝、設(shè)備布置、運(yùn)行成本等。結(jié)果表明，高壓輥磨工藝適用于該選礦廠，邊料返回方案與開路方案相比，在減少碎磨系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)、降低碎磨系統(tǒng)運(yùn)行成本方面具有顯著的優(yōu)越性，是選礦廠進(jìn)行高壓輥磨改造應(yīng)優(yōu)先選擇的改造方案。
作者及單位
劉暢， 蘆辰
煤炭科學(xué)研究總院有限公司
引用格式
劉暢, 蘆辰. 高壓輥磨機(jī)在江西某銅選廠的應(yīng)用研究[J]. 現(xiàn)代礦業(yè), 2023,(4):96-99.
正文
高壓輥磨機(jī)(HPGR)最初用于水泥和石灰石的粉碎，以及化工行業(yè)的造粒及球團(tuán)礦的細(xì)磨。近20 a來，高壓輥磨技術(shù)加速走向鐵礦、銅礦、金礦、鉆石礦等礦山，并取得了良好效果。高壓輥磨機(jī)由于特殊的層壓粉碎原理，能夠在礦石內(nèi)部形成微裂紋，因此能夠降低邦德功指數(shù)。該技術(shù)應(yīng)用于3 段破碎、4 段破碎和研磨工藝中，可以減少破碎設(shè)備數(shù)量或降低磨礦設(shè)備數(shù)量及功耗。本文介紹了高壓輥磨技術(shù)在江西某銅礦選礦廠的應(yīng)用方案研究，可以為拓展高壓輥磨的工業(yè)應(yīng)用提供借鑒。
1 選礦廠的基本情況
江西某銅礦選礦廠生產(chǎn)能力為7 萬t/d。碎磨系統(tǒng)遵循傳統(tǒng)的“多碎少磨”原則，采用三段一閉路破碎(產(chǎn)品粒度12～0 mm)、一段磨礦(-200目65%)、混合粗精礦再磨(-200目95%)流程。
隨著采礦場(chǎng)開采深度的延伸，難磨礦石比例大幅增加，嚴(yán)重影響了選礦廠的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定。選礦廠雖幾經(jīng)小規(guī)模改造，在一定程度上改善了碎礦系統(tǒng)的狀況，但始終不能徹底解決難碎磨礦石比例增大帶來的生產(chǎn)壓力。2019 年9 月的流程考察表明：入料粒度與設(shè)計(jì)值基本吻合(250～0 mm，F(xiàn)80=125 mm)，但碎礦產(chǎn)品粒度P80=8.9 mm，明顯大于設(shè)計(jì)值(P80=7.0 mm)，導(dǎo)致一段磨礦產(chǎn)品-200目含量不到62%，明顯低于設(shè)計(jì)值;細(xì)碎循環(huán)負(fù)荷達(dá)157.2%，明顯高于系統(tǒng)早期值，從而導(dǎo)致細(xì)碎破碎機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，作業(yè)壓力大;為確保選礦廠的處理量，碎礦最終產(chǎn)品粒度變粗，致使磨礦產(chǎn)品粒度相應(yīng)變粗，且磨礦能耗上升;有時(shí)候選礦廠的產(chǎn)品質(zhì)量要求反過來制約選礦廠的處理能力。為確保生產(chǎn)順利、高效進(jìn)行，應(yīng)用高效碎磨設(shè)備——高壓輥磨機(jī)對(duì)碎磨系統(tǒng)進(jìn)行根本性的改造勢(shì)在必行。
2 高壓輥磨技術(shù)
高壓輥磨機(jī)輥壓腔內(nèi)的物料通過相互擠壓來實(shí)現(xiàn)層壓粉碎，可顯著提高產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)物料的含量，并且由于物料在相對(duì)封閉的空間內(nèi)強(qiáng)制壓縮，所以在破碎的同時(shí)，還可通過壓力傳遞在顆粒內(nèi)部形成微裂紋，適用于硬礦石的破碎，工作原理見圖1。
高壓輥磨工藝常位于常規(guī)三段一閉路破碎流程后，作為第四段破碎;也可取代常規(guī)三段一閉路破碎流程中的第三段破碎。典型破碎工藝流程分為開路流程、閉路流程，閉路流程又可分為邊料返回閉路流程和檢查篩分閉路流程。
高壓輥磨開路流程的優(yōu)點(diǎn)是配置簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、占地面積小、作業(yè)成本低，缺點(diǎn)是開路流程未考慮高壓輥磨的邊緣效應(yīng)，產(chǎn)品粒度范圍寬，粗細(xì)不均，影響后續(xù)磨礦作業(yè)生產(chǎn)能力的提升。采用開路流程時(shí)，應(yīng)控制給料粒度上限，一般來說開路流程的給料粒度應(yīng)控制在20 mm以下。
邊料返回流程出料粒度較細(xì)、配置較簡(jiǎn)單、運(yùn)行較穩(wěn)定，解決了邊緣效應(yīng)和側(cè)漏等問題;缺點(diǎn)是需要配置邊料返回裝置，高壓輥磨機(jī)規(guī)格需要增大，生產(chǎn)成本相對(duì)較高。采用邊料返回閉路流程時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的邊料循環(huán)量，以滿足對(duì)高壓輥磨機(jī)處理能力和粉碎產(chǎn)品粒度的要求。
篩分閉路流程的最終粉碎產(chǎn)品粒度更小、粒度范圍更窄、粉礦量大幅度增加、顆粒內(nèi)部的微裂紋更豐富、后續(xù)磨礦能耗最低、增產(chǎn)提質(zhì)效果好、簡(jiǎn)化后續(xù)磨選流程;缺點(diǎn)是篩分閉路工藝較復(fù)雜，占地面積較大。
3 應(yīng)用可行性研究
通過高壓輥磨試驗(yàn)和球磨功指數(shù)試驗(yàn)。高壓輥磨試驗(yàn)先進(jìn)行了系統(tǒng)壓力2、3、4 MPa，擠壓輥轉(zhuǎn)速16、21、31 r/min 開路條件試驗(yàn)，并分析了高壓輥磨產(chǎn)品中心料和邊料的粒度分布情況，以考察不同壓力和轉(zhuǎn)速條件的破碎效果。根據(jù)開路試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)壓力3 MPa、轉(zhuǎn)速21 r/min 條件下的邊路返回和閉路試驗(yàn)(篩孔寬6 mm)。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要，球磨機(jī)產(chǎn)品要求-200 目60%～65%，各物料的Bond 球磨功指數(shù)試驗(yàn)選用120 目標(biāo)準(zhǔn)篩，給料、開路破碎產(chǎn)品、邊料返回破碎產(chǎn)品、閉路破碎產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果見表1。
從表1可以看出，高壓輥磨機(jī)新給料球磨功指數(shù)為15.17 kW·h/t，經(jīng)過高壓輥磨機(jī)破碎，產(chǎn)品球磨功指數(shù)隨破碎工藝不同而呈不同程度下降：采用高壓輥磨開路破碎工藝時(shí)，球磨功指數(shù)約下降8%;采用高壓輥磨邊料返回工藝時(shí)，球磨功指數(shù)約下降15%;采用高壓輥磨篩分閉路工藝時(shí)，球磨功指數(shù)降幅最大達(dá)約20%。
在現(xiàn)場(chǎng)碎礦作業(yè)后設(shè)置高壓輥磨作業(yè)，可以降低球磨給礦粒度和球磨功指數(shù)，有效解決目前選礦廠存在的碎礦、磨礦設(shè)備作業(yè)負(fù)荷大、產(chǎn)品粒度粗、處理能力不足等問題，但高壓輥磨方案的選擇需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)一步論證。
4 工藝改造方案比選
由于高壓輥磨的篩分閉路流程需新設(shè)置篩分系統(tǒng)，選礦廠場(chǎng)地有限，不具備同時(shí)新建高壓輥磨車間和篩分車間的條件，因此，擬開展開路方案和邊料返回方案比較。
(1)開路方案。
開路方案的工藝流程見圖2，選用的高壓輥磨機(jī)規(guī)格為GM200-180，主電機(jī)功率為2 240 kW×2。該方案確保原碎礦流程產(chǎn)品粒度上限為20 mm，即確保預(yù)先、檢查篩分篩孔尺寸16 mm，確保這一碎礦處理能力，中、細(xì)碎作業(yè)設(shè)備規(guī)格和排礦口尺寸無需調(diào)整。
(2)邊料返回方案。
邊料返回方案的工藝流程見圖3，選用的高壓輥磨機(jī)規(guī)格為GM240-180，主電機(jī)功率為2 800 kW×2。改變預(yù)先、檢查篩分篩孔尺寸和破碎機(jī)排礦口尺寸將影響系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷及設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)，因此進(jìn)行了不同設(shè)備參數(shù)條件對(duì)碎礦系統(tǒng)的影響分析，見表2。
從表2可以看出，設(shè)備參數(shù)的改變影響了設(shè)備的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。隨著篩孔尺寸和排礦口尺寸的增大，碎礦設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)減少，但碎礦產(chǎn)品最大粒度有所增大。產(chǎn)品粒度上限過大，將降低高壓輥磨破碎效果，影響后續(xù)磨礦作業(yè)，不宜過分增大篩孔尺寸和排礦口尺寸。方案二可以減少2 臺(tái)中碎機(jī)、6 臺(tái)檢查篩分設(shè)備、4 臺(tái)細(xì)碎機(jī);繼續(xù)增大篩孔尺寸和排礦口尺寸，設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)不再減少。因此，高壓輥磨邊料返回方案宜采用方案二的工藝參數(shù)。
(3)比選。
現(xiàn)工藝和高壓輥磨工藝的系統(tǒng)規(guī)模、設(shè)備規(guī)格及參數(shù)見表3～表9。
從表3～表9 可以看出，采用高壓輥磨邊料返回方案可將入磨F80降低至3.5 mm，球磨功指數(shù)降低按15%計(jì)算，球磨機(jī)可少運(yùn)行2 臺(tái);增大碎礦篩孔尺寸和破碎機(jī)排礦口尺寸后，在確保碎礦系統(tǒng)處理能力達(dá)到7 萬t/d 情況下，不僅可降低系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷，同時(shí)減少了碎礦設(shè)備運(yùn)行數(shù)量，有效降低了碎礦設(shè)備的作業(yè)壓力。因此，邊料返回方案具有有效降低磨礦作業(yè)入料粒度、減少碎礦段設(shè)備運(yùn)行數(shù)量、降低碎礦系統(tǒng)生產(chǎn)成本、中細(xì)碎系統(tǒng)穩(wěn)定性大大增強(qiáng)、避免了偏多的粗顆粒進(jìn)入磨礦作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是配置和生產(chǎn)管理難度有所增大。
5 運(yùn)行成本分析
現(xiàn)工藝和高壓輥磨工藝的運(yùn)行成本分析結(jié)果見表10～表13。
從表10～表13 可以看出，邊料返回方案較開路方案在降低碎、磨運(yùn)行成本方面更具優(yōu)勢(shì)，按邊料返回方案進(jìn)行改造，碎磨系統(tǒng)運(yùn)行成本將降低2.31元/t 原礦，年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用達(dá)5 359.2萬元。
6 結(jié)論與展望
經(jīng)過對(duì)高壓輥磨開路方案和邊料返回方案的工藝、設(shè)備布置、建設(shè)投資、運(yùn)行成本等多方面的對(duì)比分析，得出邊料返回方案可有效減少碎磨系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，在優(yōu)化碎磨工藝和降低運(yùn)行成本方面較開路方案具有明顯優(yōu)勢(shì)，盡管高壓輥磨機(jī)型號(hào)較大，配套設(shè)施較復(fù)雜，一次性建設(shè)成本較高，但每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用較高，因此，高壓輥磨邊料返回方案更適用該選礦廠的高壓輥磨改造工程。
參考文獻(xiàn)(略)
549
0 
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對(duì) 0
點(diǎn)贊 0
京公網(wǎng)安備 11010702002294號(hào)
