安慶銅礦格子球磨機(jī)給進(jìn)料和出料裝置的研究

唐新民

（銅陵有色銅山礦業(yè)公司，安徽 銅陵 244000）

眾所周知，格子球磨機(jī)的充填率比溢流球磨機(jī)多，處理能力高。用給送料器和出料器的兩專利件，把安慶銅礦現(xiàn)用的2臺(tái)φ3.2m×4.5m格子球磨機(jī)改為新型溢流球磨機(jī)，則可獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 安慶銅礦磨礦生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 安慶銅礦生產(chǎn)現(xiàn)狀

銅陵有色安慶銅礦選礦廠，生產(chǎn)規(guī)模100萬(wàn)t/a，原礦硬度系數(shù)14左右。采用常規(guī)“三段一閉路”碎礦生產(chǎn)流程，產(chǎn)品粒度＜16mm占100%，＜8mm占60%以上，平均粒度7.2mm左右?，F(xiàn)用2臺(tái)φ3.2m×4.5m格子型球磨機(jī)，筒體回轉(zhuǎn)自重質(zhì)量G0=120t，轉(zhuǎn)速18.5r/min。目前按4∶3∶3比例裝φ120、φ100和φ75mm鋼球共65t，每天按1.1kg/t單耗補(bǔ)加φ120mm鋼球；裝球率45%左右，實(shí)際混合充填率46%左右；負(fù)荷770kW左右，處理量65t/h左右。球磨機(jī)排礦漿濃度80%左右，在出料排礦漿槽內(nèi)加水，流入φ2.4m雙螺旋分級(jí)機(jī)槽下部溢流區(qū)，沉淀分級(jí)。分級(jí)機(jī)溢流礦漿為磨礦產(chǎn)品，濃度30%左右，粒度＜0.074mm占65%以上，平均粒度0.07mm左右，球磨單耗11.9kW·h/t左右。破粉碎效果比值為7.2÷0.07÷11.9≈8.6t/(kW·h)左右。

1.2 球磨機(jī)給進(jìn)料和出料裝置存在的問(wèn)題

1.2.1 給進(jìn)料裝置存在的問(wèn)題

安慶銅礦球磨機(jī)采用笨重的聯(lián)合給料器。鋼球和礦石由下礦漏斗溜入給料盆灌入進(jìn)料口入筒體，分級(jí)機(jī)返砂比為4左右的返砂量，用回轉(zhuǎn)半徑為2.8m的勺頭鏟取，螺旋提升灌入進(jìn)料口入筒體。聯(lián)合給料器自重質(zhì)量達(dá)15t，其中與筒體一起的回轉(zhuǎn)自重質(zhì)量11t左右。給料盆和進(jìn)料口與筒體相通，筒體內(nèi)實(shí)際充填率50%以上，進(jìn)料端就會(huì)出現(xiàn)吐礦石(漿)和滲漏。

1.2.2 出料裝置存在的問(wèn)題

φ3.2m×4.5m格子球磨機(jī)，由出料大小格子板、中心襯板和出料提升斗，構(gòu)成強(qiáng)制間斷排礦的出料裝置。球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，鋼球和礦漿緊貼格子板滑滾動(dòng)，其中小于篩孔的碎小鋼球和礦粒，隨礦漿由格子板篩孔流入轉(zhuǎn)到底部的提升斗內(nèi)沉淀，提升斗轉(zhuǎn)動(dòng)到斗內(nèi)礦漿面高于筒體內(nèi)的礦漿面時(shí)，其上層粒度小的礦粒隨礦漿從格子板篩孔流回筒體再破磨粉碎。造成格子型球磨機(jī)磨礦產(chǎn)品粒度＜0.01mm的難選微粒較多。既影響選礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提高，又減少了處理量。其出料端自重質(zhì)量比同規(guī)格溢流球磨機(jī)多10t左右。

1.3 φ2.4m雙螺旋分級(jí)機(jī)存在的問(wèn)題

球磨機(jī)排出礦漿加水流入分級(jí)機(jī)槽下部的沉淀分級(jí)區(qū)，下沉的鋼球和粗礦粒由2根長(zhǎng)達(dá)14m左右螺旋沿機(jī)槽向上推送，到聯(lián)合給料器的下礦箱；在推送入返砂溜槽的過(guò)程中，有不少粗礦粒隨礦漿從螺旋葉片上部和兩側(cè)下流回分級(jí)機(jī)的沉淀分級(jí)區(qū)內(nèi)，其下流方向和分級(jí)機(jī)溢流排礦方向相同，且下流處到溢流排礦處的距離很短，只有0.5m左右，造成分級(jí)機(jī)的沉淀分級(jí)效果較差。

2 φ3.2m×4.5m格子球磨機(jī)的改造

2000年，銅山磷肥廠只在φ1.8m×3m的溢流球磨機(jī)進(jìn)料口內(nèi)增焊內(nèi)徑為φ150mm的送料螺旋葉片，在出料口增焊高50mm內(nèi)徑φ250mm的返砂螺旋葉片，去掉圓筒篩；在出料口端焊固一塊內(nèi)徑φ180mm的礦漿擋板，出料口由φ350mm縮小為φ180mm。按不排空停車初始，鋼球和礦石(漿)從擋礦板φ180mm排礦口擠出推算，實(shí)際充填率增加到58%左右。鋼球由φ80mm加大到φ100mm和φ120mm，處理量由3t/h分別增加到6.1t/h和7.8t/h，負(fù)荷下降10kW左右。基本符合文獻(xiàn)[1]所述計(jì)算，并能長(zhǎng)期安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1 給進(jìn)料裝置的改造

以φ3.2m×4.5m格子球磨機(jī)進(jìn)料口的外形配裝尺寸，設(shè)計(jì)制作全推送給送料器的專利件(見(jiàn)圖1)，鋼球和礦石由下礦漏斗直接流入給送料器專利件內(nèi)[2]。

圖1 φ3.2m×4.5m球磨機(jī)全推送給送料器

2.2 出料裝置的改造

以φ3.2m×4.5m格子球磨機(jī)出料口的外形配裝尺寸和動(dòng)態(tài)充填率(45%～50%)設(shè)計(jì)制作螺旋溢流分級(jí)出料器(見(jiàn)圖2)，拆除出料大小格子和中心襯板，用鐵板焊封出料端蓋上的螺釘孔，把現(xiàn)用格子型改為新型溢流球磨機(jī)[3]。

圖2 φ3.2m×4.5m球磨機(jī)螺旋溢流分級(jí)出料器

2.3 設(shè)備改造后的優(yōu)點(diǎn)

(1)進(jìn)料端不吐礦和不滲漏。

鋼球和礦石由下料漏斗直接流入給送料器內(nèi)，被全推送給送料器螺旋葉片全部推送入筒體[4]。其全推送螺旋葉片內(nèi)孔焊固封閉的鋼管，對(duì)筒體實(shí)施全封閉。開(kāi)車或停車時(shí)，筒體內(nèi)的鋼球和礦漿都不能從螺旋葉片上部返回給送料器內(nèi)。就可杜絕進(jìn)料端不吐礦和不滲漏。

(2)出料端不跑粗。

出料器專利件，在縮小溢流球磨機(jī)出料口及內(nèi)增設(shè)返砂螺旋的基礎(chǔ)上，增設(shè)圓錐沉淀區(qū)和端篩板，可確保實(shí)際充填率增加到60%以上，出料端不跑粗。

(3)分級(jí)效果更好。

在出料器端篩板中心，插入一根內(nèi)徑φ70mm的水管，按目前分級(jí)機(jī)溢流濃度30%在出料器內(nèi)加水。筒體內(nèi)的鋼球和礦粒(漿)流入出料器的螺旋分級(jí)沉淀區(qū)，它們?cè)谟蓛?nèi)向外流出過(guò)程中，自重由大到小沉淀，下沉的鋼球和粗礦粒由返砂螺旋葉片全部及時(shí)推送返回筒體再破磨粉碎。粒度較小的礦粒隨礦漿從返砂螺旋葉片上部繼續(xù)向外流入圓錐沉淀區(qū)。在圓錐沉淀區(qū)內(nèi)，較粗礦粒再下沉，沿錐面下流回到螺旋分級(jí)沉淀區(qū)，也被返砂螺旋葉片返送回筒體再破磨粉碎，上層粒度小的礦粒才隨溢流礦漿從端篩板篩孔流出。在螺旋溢流分級(jí)過(guò)程中，溢流方向與粗粒返回方向相反，且溢流沉淀距離是出料器的全長(zhǎng)(即1.3m)，而φ2.4m雙螺旋分級(jí)機(jī)溢流沉淀距離只有0.5m左右。因此，出料器的分級(jí)效果優(yōu)于φ2.4m雙螺旋分級(jí)機(jī)。

(4)克服了難選微粒過(guò)多的弊端。

使用格子型球磨機(jī)強(qiáng)制間斷排礦過(guò)程中，進(jìn)入提升斗內(nèi)大部分粒度＜0.074mm，合格礦粒從格子板篩孔流回筒體再破磨粉碎造成＜0.01mm難選微粒過(guò)多。用出料器專利件，將其強(qiáng)制間斷排礦改為沉淀溢流連續(xù)排礦的新型溢流球磨機(jī)，杜絕粒度＜0.074mm，合格礦粒返回筒體再破磨粉碎，確保＜0.01mm微粒成倍減少。

(5)可有效破磨粉碎“頑石”。

礦石在筒體內(nèi)破磨粉碎后，隨礦漿從出料端流出來(lái)，其排礦粒度比給礦粒小得多。其中，硬度較大且難磨的較大的礦粒被稱作為“頑石”。安慶銅礦現(xiàn)用螺旋分級(jí)機(jī)，將這些“頑石”推送入分級(jí)機(jī)返礦流槽，由球磨機(jī)聯(lián)合給料器灌入筒體進(jìn)料端，與給礦一起破磨粉碎。改用出料器專利件，把格子球磨機(jī)改為溢流球磨機(jī)，停用螺旋分級(jí)機(jī)，由筒體流出的礦漿中，礦粒在出料器內(nèi)由大到小沉淀。這些下沉的“頑石”被出料器內(nèi)返砂螺旋葉片全部推送入筒體出料端破磨粉碎。球磨機(jī)的磨礦能力主要決定于鋼球沖擊破碎和研磨粉碎礦石的力度和機(jī)率。若筒體的進(jìn)料端和出料端鋼球大小相同，則磨礦能力相等[1]。據(jù)長(zhǎng)期考察，球磨機(jī)筒體內(nèi)各種球徑的鋼球個(gè)數(shù)基本相同，進(jìn)料端和出料端的球礦體積比均為1.5左右。從筒體襯板磨損狀況分析，鋼球在離心力和重力的作用下擠向筒體，最大鋼球緊貼襯板，由筒體壁向內(nèi)大小排列，做相對(duì)滑滾動(dòng)和拋落運(yùn)動(dòng)。筒體的進(jìn)料端和出料端基本都是φ100mm等各種球徑的鋼球，磨礦能力基本相同。因此，停用分級(jí)機(jī)，把這些粒度比給礦粒度小許多的“頑石”直接推送入筒體出料端，比目前送入進(jìn)料端破磨粉碎到合格粒度更合理有效。

3 改造后的新型溢流球磨機(jī)節(jié)能降耗效果

3.1 新型溢流球磨機(jī)的處理量和能耗

按文獻(xiàn)[1]和溢流濃度30%計(jì)算，圖2所示的圓錐沉淀區(qū)的排礦口縮小為φ500mm，對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)充填率為42%，實(shí)際充填率48%，為現(xiàn)用格子球磨機(jī)最佳工況。圖2所示的端篩板，同樣按動(dòng)態(tài)填充率49%和47%設(shè)計(jì)密布篩孔為φ13mm和寬13mm圓弧形篩孔的2塊篩板。首先用φ13mm篩孔的篩板做工業(yè)試驗(yàn)，出料器端篩板排礦漿面若超過(guò)中心面，則動(dòng)態(tài)充填率η0＞50%，改用寬13mm圓弧形篩孔的端篩板，按排礦漿濃度30%和礦漿面核定的動(dòng)態(tài)充填率(48%≤η0＜50%)正常生產(chǎn)。按上所述，裝φ120mm鋼球、裝球率45%、轉(zhuǎn)速等都相同，分別以筒體回轉(zhuǎn)自重質(zhì)量120t和100t，動(dòng)態(tài)充填率η01=42%和η02=48%，格子球磨機(jī)處理量A1=66.5t/h，負(fù)荷N1=780kW，球磨單耗11.7kW·h/t；新型溢流球磨機(jī)實(shí)際充填率為59.5%，處理量A2=83.5t/h，負(fù)荷N2=645kW，磨礦單耗下降到7.7kW·h/t[5]。因此，安慶銅礦用給送料器和出料器的專利件，把現(xiàn)用球磨機(jī)改造為新型溢流球磨機(jī)，破粉碎效果比值由目前8.6t/(kW·h)，增加到13.7t/(kW·h)以上，處理量增加20%以上，全年可節(jié)電(11.7-7.7+0.4)×100=440萬(wàn)kW·h以上。

3.2 磨礦產(chǎn)品粒度及選銅回收率

用專利件把現(xiàn)用格子型球磨機(jī)改造為新型溢流球磨機(jī)，克服了強(qiáng)制間斷排礦造成合格礦粒含量減少和難選微粒增多的弊端，而且出料器專利件的分級(jí)效果優(yōu)于φ2.4m雙螺旋分級(jí)機(jī)。因此，新型溢流球磨機(jī)的磨礦產(chǎn)品粒度與目前相比，粒度＜0.074mm的含量由65%增加到70%以上，＜0.01mm難選微粒成倍減少。若磨礦產(chǎn)品粒度＜0.074mm達(dá)不到70%以上，可采取減少給礦量和排礦漿濃度低于30%操作而達(dá)到；若處理量達(dá)不到要求，可加大鋼球而達(dá)到。據(jù)銅陵有色幾家選礦廠生產(chǎn)實(shí)際，選銅回收率可提高1%以上。按安慶銅礦2011年生產(chǎn)實(shí)際和選銅回收率提高0.7%計(jì)算，全年可多回收銅66t。

3.3 材料備件消耗

2臺(tái)球磨機(jī)去掉聯(lián)合給送料器、出料大小格子板和中心襯板，停用2臺(tái)φ2.4m雙螺旋分級(jí)機(jī)，全年減少材料和備件消耗30萬(wàn)元左右。

綜上所述，安慶銅礦若用給送料器和出料器的專利件把格子型球磨機(jī)改造為新型溢流球磨機(jī)，則可確保安全環(huán)保運(yùn)轉(zhuǎn)，磨礦產(chǎn)品粒度更佳，處理量由65t/h增加到80t/h以上，全年可節(jié)電440萬(wàn)kW·h，年創(chuàng)綜合經(jīng)濟(jì)效益500萬(wàn)元以上。

目前，有不少?gòu)S礦采用溢流球磨機(jī)配螺旋分級(jí)的磨礦系統(tǒng)和二段或三段格子溢流球磨機(jī)配螺旋分級(jí)的磨礦系統(tǒng)[6]，其中溢流球磨機(jī)也可用給送料器和出料器的兩專利件改造為新型溢流球磨機(jī)，實(shí)際混合充填率由40%增加到60%左右。磨礦產(chǎn)品粒度更佳，可獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]唐新民.提高磨機(jī)處理能力和能源利用率的研究[J].礦山機(jī)械,2003(1):16-19.

[2]唐新民.磨機(jī)全推送給料器:中國(guó),2008200088366[P].2009-01-26.

[3]唐新民.濕式磨機(jī)螺旋溢流分級(jí)出料器:中國(guó),200920172105X[P].2010-02-03.

[4]唐新民.濕式磨機(jī)螺旋給進(jìn)料裝置設(shè)計(jì)[J].礦山機(jī)械,2004(1):16-18.

[5]孫維明,唐新民.安慶銅礦破磨生產(chǎn)節(jié)能改造方案[J].礦業(yè)設(shè)備,2012(6):110-113.

[6]姚佳祥,唐新民.周油坊鐵礦破磨生產(chǎn)節(jié)能改造[J].化工礦物與加工,2011(11):33-37.