蔣 琳，蔡小勇

（1.煙臺德和冶金設(shè)計研究有限公司，山東煙臺 264000；2.江西省地礦資源勘查開發(fā)有限公司，江西南昌 330030）

招遠某選礦廠為提高生產(chǎn)能力、減低生產(chǎn)能耗，于2015年委托某設(shè)計單位完成了選礦廠破碎系統(tǒng)改造設(shè)計，并實施了工程改造。改造后投料生產(chǎn)至今，該系統(tǒng)仍存在生產(chǎn)能力達不到預(yù)期、生產(chǎn)材料消耗量大等問題。為解決生產(chǎn)中實際問題，對選礦廠碎礦系統(tǒng)進行深入分析與研究，提出二次改造設(shè)計方案。

1 破碎系統(tǒng)生產(chǎn)現(xiàn)狀

現(xiàn)有的破碎系統(tǒng)于2015年改造形成，采用的工藝流程是三段兩閉路破碎篩分工藝流程，破碎系統(tǒng)工作制度為每天2班，每班7 h，生產(chǎn)能力約為2 150 t/d，平均處理能力153.57 t/h。主要工藝設(shè)備及設(shè)置參數(shù)見表1。

表1 現(xiàn)有破碎系統(tǒng)主要工藝設(shè)備及設(shè)置參數(shù)

破碎系統(tǒng)改造后生產(chǎn)至今，主要表現(xiàn)在以下幾個方面的問題：1）圓振動篩負荷過大，下層篩網(wǎng)更換頻繁，使用壽命不超過20 d；2）維持相同的工作制度，現(xiàn)有的碎礦系統(tǒng)生產(chǎn)能力為2 150 t/d，僅比改造前提升150 t/d，提升幅度約7.5%，與預(yù)期的產(chǎn)能提高15%相差較大；3）改造后碎礦產(chǎn)品粒度相對減小，但粒級組成偏粗，-6 mm含量僅占34.75%，并且破碎作業(yè)的單位用電量及作業(yè)材料消耗均比以前增大，綜合考慮磨礦作業(yè)的成本，改造前后的碎磨作業(yè)總成本相差無幾。

2 二次改造方案設(shè)計

2.1 現(xiàn)有破碎系統(tǒng)分析

根據(jù)破碎機設(shè)定的排礦口下的破碎物料粒度特征曲線[1-2]，推算出現(xiàn)有三段二閉路工藝數(shù)量流程，見圖1所示。

圖1 現(xiàn)有三段二閉路工藝數(shù)量流程

根據(jù)《選礦設(shè)計手冊》[3]，對破碎系統(tǒng)各主要設(shè)備在設(shè)定的參數(shù)條件下的處理能力進行計算出結(jié)果（表2）。

表2 現(xiàn)有破碎系統(tǒng)主要工藝設(shè)備處理能力及負荷

由表2可知：1）設(shè)定的排礦口條件下，現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)中，粗碎設(shè)備作業(yè)負荷率約為93.75%，相對較高；中碎設(shè)備作業(yè)負荷率約為78.17%，尚有近21.83%富余空間；細碎設(shè)備作業(yè)負荷率約為72.29%，尚有近27.71%富余空間。破碎系統(tǒng)各破碎設(shè)備產(chǎn)能不盡協(xié)調(diào)，破碎系統(tǒng)的生產(chǎn)能力受限于粗碎作業(yè)。2）振動篩生產(chǎn)負荷率極高，遠超出振動篩合理負荷率70%~80%的范圍。因此，篩分作業(yè)表現(xiàn)出生產(chǎn)篩網(wǎng)磨損嚴重、更換頻繁的現(xiàn)狀。另外，因篩分負荷高，篩分效率也會有所下降，從而使得細碎設(shè)備因給礦中小于排礦口尺寸粒度物料過多而降低細碎設(shè)備生產(chǎn)能力并影響破碎效果，引發(fā)生產(chǎn)作業(yè)成本大，先進設(shè)備表現(xiàn)不出優(yōu)良性能等問題。3）美卓HP多缸圓錐破碎機系利用“顆粒間層壓破碎”作用原理實現(xiàn)破碎，必須均勻擠滿給礦。根據(jù)計算，設(shè)備的處理能力遠大于實際系統(tǒng)的給礦能力，生產(chǎn)過程易出現(xiàn)“空腔”現(xiàn)象，難以維持層壓破碎，從而導(dǎo)致產(chǎn)品粒級的組成難以保障，達不到預(yù)期，也會導(dǎo)致因無效破碎造成的物料再次循環(huán)，增大循環(huán)負荷。

2.2 二次改造設(shè)計方案

針對現(xiàn)狀問題結(jié)合上述分析，本著“多碎少磨、降低生產(chǎn)能耗”的原則，對該碎礦系統(tǒng)提出了以下3個改造設(shè)計方案。

1）方案1：碎礦工藝流程不作改變，減小上層篩篩下產(chǎn)量，即減小上層篩篩孔尺寸。該方案存在較大的弊端是生產(chǎn)過程中因上層篩篩孔小，導(dǎo)致中碎循環(huán)量大，整個作業(yè)中碎負荷重，細碎處理能力相對小，與設(shè)備選型嚴重不配套。因此，不推薦該方案。

2）方案2：碎礦工藝流程不作改變，增大篩分面積。該方案可以細化為兩個方案，分別如下：（1）將現(xiàn)有2YAH2160雙層篩的技改為單層篩，作為中碎閉路配套篩分,另增加1臺或2臺單層振動篩作為細碎作業(yè)預(yù)先檢查篩分，使之滿足生產(chǎn)需要。因設(shè)備增加，整個流程變得復(fù)雜，生產(chǎn)操作及除塵系統(tǒng)均復(fù)雜化，該作業(yè)成本及能耗均會小幅增長，同時受場地限制，新增該系統(tǒng)也不現(xiàn)實。因此，不推薦該方案。（2）更換大型圓振動篩，將現(xiàn)有的1臺2YAH2160圓振動篩更換成為1臺2YKR3060（H）圓振動篩。因 2YKR3060（H）圓振動篩的荷重及外形尺寸與原來的2YAH2160圓振動篩差別較大，要完成篩分設(shè)施改造需要對設(shè)備的整個基礎(chǔ)、振動篩平臺高度及輔助的檢修設(shè)備等均作出更換或改造，實施該方案改造的工作量大，難度相對較大。因此，該方案不作為最優(yōu)方案推薦。

3）方案3：碎礦流程改造為三段一閉路破碎篩分工藝流程，更換振動篩為2YKR2460（H）圓振動篩并合理優(yōu)化各破碎機排礦口參數(shù)設(shè)置。其中，粗碎排礦口為C.S.S=136mm，中碎排礦口為C.S.S=25mm，細碎排礦口為C.S.S=12mm。

根據(jù)各破碎設(shè)備計算處理能力得知，粗碎設(shè)備處理能力最小，其處理量大小直接決定整個系統(tǒng)的產(chǎn)能。根據(jù)計算的設(shè)備處理能力取整，設(shè)定系統(tǒng)給礦量為166 t/h，同時設(shè)定雙層篩作單層篩使用的振動篩的上層篩孔尺寸為32 mm×32 mm，下層篩孔尺寸為14mm×28mm。改造后破碎系統(tǒng)的流程礦量計算結(jié)果見圖2，主要工藝設(shè)備處理能力及負荷見表3。

圖2 改造后破碎系統(tǒng)流程礦量計算結(jié)果

表3改造后破碎系統(tǒng)主要工藝設(shè)備處理能力及負荷

綜上，本著簡單可行的原則，推薦設(shè)計方案3作為改造實施方案，即調(diào)整工藝流程為三段一閉路破碎篩分工藝流程，更換振動篩為 2YKR2460（H）圓振動篩。

2.3 投資估算

本次改造發(fā)生的投資集中在振動篩更換所發(fā)生的費用，包括拆除費用、設(shè)備購置及安裝費用等，合計投資估算額約為30萬元。

2.4 改造效果預(yù)期

改造效果預(yù)期如下：1）預(yù)計破碎系統(tǒng)的產(chǎn)能可達到166 t/h以上。按照1天工作4 h來計算，破碎系統(tǒng)的產(chǎn)能可達2 324 t/d以上，系統(tǒng)生產(chǎn)能力在現(xiàn)有的2 150 t/d基礎(chǔ)上可提升8.09%以上。2）細碎設(shè)備實現(xiàn)擠滿給礦，可大幅降低破碎產(chǎn)品粒度。根據(jù)美卓礦機的產(chǎn)品破碎特征曲線，推算出破碎產(chǎn)品中-6mm物料的含量不少于52%，較現(xiàn)有系統(tǒng)的-6 mm的物料含量可提高49.64%以上，實現(xiàn)“多碎少磨”，使得整個選礦系統(tǒng)節(jié)能降耗。3）破碎系統(tǒng)的循環(huán)負荷大幅降低，篩分作業(yè)的給料量明顯減少，振動篩的篩網(wǎng)消耗會明顯降低。

3 結(jié)語

初次改造后的碎礦系統(tǒng)單一碎礦設(shè)備生產(chǎn)能力較為富余，但因篩分設(shè)備處理能力偏小、各碎礦設(shè)備排礦口設(shè)置不匹配，生產(chǎn)過程中存在諸多問題，這造成了生產(chǎn)成本偏高、先進設(shè)備不能發(fā)揮出先進性能。通過對工藝流程及篩分設(shè)施實施優(yōu)化改造，使之與生產(chǎn)系統(tǒng)相互匹配，達到了企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)擴能、節(jié)能降耗的目的。