頑石處理對半自磨機產能的影響

許鴻國，曾軍龍，李 楊，張建軍，趙 軍，王 明

(金堆城鉬業(yè)汝陽有限責任公司，河南 洛陽 471039)

0 引 言

自磨、半自磨工藝技術經過60年的發(fā)展和探索，已逐漸發(fā)展成為成熟技術，不僅主要設備逐漸大型化，碎磨流程也逐漸多樣化。自磨/半自磨工藝流程具有工藝流程簡單、投資成本低、崗位操作人員少以及便于后期提產改造等優(yōu)點，近年來在世界各地得到廣泛推廣運用[1]。目前國外應用較好的礦山有巴西SOSSEGO、美國的Phcenix和澳大利亞的Olymic Dam等礦山[2-3]，國內應用較好的有安徽銅陵冬瓜山銅礦、江西德興大山選廠和山西袁家村鐵礦等礦山。對于帶有頑石破碎作業(yè)的SABC磨礦流程，頑石破碎機的運行效果直接決定了頑石返回至磨機的產品粒度，因此，若頑石破碎機的運行效果未達到預期，會導致頑石在磨礦流程中不斷循環(huán)、累積。

1 河南某鉬礦SABC磨礦流程簡介

河南某鉬礦設計規(guī)模為20 000 t/d，采用SABC磨礦流程，由半自磨機、頑石破碎機、球磨機組成，通過皮帶輸送機進行給礦，頑石經破碎后返回，具體流程線路為：粗礦倉—1#皮帶—2#皮帶—半自磨機—直線振動篩—篩上產品(頑石)—3#皮帶—4#皮帶—頑石破碎機—5#皮帶—2#皮帶形成閉路，其工藝流程見圖1。主要設備規(guī)格為1臺φ10.37 m×5.19 m半自磨機，1臺φ7.32 m×12 m 球磨機，2臺HP400頑石破碎機(1用1備)。半自磨機排料端襯板由排料格子板和排礫格子板組合，排礫格子板孔徑為70 mm，排料格子板孔徑為30 mm。根據(jù)相關文獻研究[4]，SABC工藝流程現(xiàn)場運行過程中，會出現(xiàn)半自磨機功率過高，新增給礦量受限的現(xiàn)象，該現(xiàn)象與頑石粒度直接相關。本文結合現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，對SABC磨礦流程頑石返回對半自磨機產能的影響進行探討。

圖1 磨礦工藝流程

2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集與分析

現(xiàn)場與半自磨機配套的是兩臺HP400頑石破碎機(一開一備)，在試生產期間，由于頑石破碎機故障頻發(fā)，為了能夠保證生產連續(xù)，將頑石破碎機排礦口調大，避免過鐵等異常情況造成設備損壞，導致停產，待備用頑石破碎機修復后，恢復生產頑石破碎機排礦口，發(fā)揮頑石破碎作用?，F(xiàn)場收集數(shù)據(jù)包括半自磨機功率、軸承壓力、臺效以及頑石排出量等，以上數(shù)據(jù)均來自于選礦廠DCS自動控制系統(tǒng)。

2.1 HP400排礦口大小對排礦產品粒度分布的影響

頑石破碎機的排料產品粒級分布隨著排礦口的改變而改變，HP400頑石破碎機不同排礦口其排礦產品的粒度分布曲線見圖2。半自磨機排出的頑石粒度范圍通常為20～80 mm，結合圖2可知，當排礦口為16 mm時，粒度大于32 mm通過率低于30%，并且粒度越大通過率越小，破碎效果較好；當排礦口為32 mm時，粒度大于51 mm通過率低于35%，有一定的破碎效果；當排礦口為47 mm，粒度為51 mm的頑石通過率為65%左右，破碎效果差，因此當頑石破碎機排礦口47 mm時，頑石破碎機基本未能起到破碎作用。

圖2 HP400排料產品的粒度曲線

2.2 頑石破碎機排礦口大小對半自磨機產能的影響

就半自磨機而言，頑石經破碎后的粒度越小越好，減小循環(huán)負荷，降低能耗，提升處理能力。對頑石破碎機而言，排礦口越小，處理能力下降，同時襯板磨損增大，使用周期變短，增大了運行成本，為此在確定排礦口尺寸時，盡可能使排礦產品對半自磨處理能力影響小，又要保證其自身碎礦經濟性，為此結合HP400排料產品的粒度曲線，選擇排礦口為47 mm、32 mm以及16 mm的破碎效果分析對半自磨機產能的影響。

2.2.1 排礦口為47 mm時對半自磨機產能的影響

為考察破碎機排礦口為47 mm時頑石返回對半自磨機產能的影響,對半自磨機運行狀態(tài)進行了分析，分析曲線見圖3。

由圖3可見，7∶10左右開啟頑石破礦量，到7∶25左右5#皮帶頑石量逐步增加240 t/h，在相同時間段內，2#皮帶礦量達到980 t/h，同時半自磨機功率和壓力明顯上升；逐步開始減少1#皮帶新增給礦量，直至8∶40左右，半自磨機功率和壓力逐步趨于穩(wěn)定，且與開頑石破碎機前相比略有所增加，此時2#皮帶的總礦量為780 t/h左右，1#皮帶礦量為520 t/h左右，在此期間，半自磨機吐出的頑石量并未明顯下降。通過對前后礦量和半自磨機功率、壓力變化分析，可知在頑石破碎機排礦口設定為47 mm時，頑石返回量與等量的新增給礦量對半自磨機處理量影響相當，并且有一定的“舊”頑石再次排出。

圖3 排礦口為47 mm頑石返回對半自磨機產能的影響

2.2.2 排礦口為32 mm時對半自磨機產能的影響

為考察頑石破碎機排礦口為32 mm時，頑石返回對半自磨機處理能力的影響，對半自磨機運行狀態(tài)進行分析，分析曲線見圖4。

從圖4可見，在13∶40左右開啟頑石破，到13∶50左右5#皮帶頑石量逐步上升為150 t/h，在相同時間段，2#皮帶總礦量上升至990 t/h，此時半自磨機的功率和壓力逐步上升，半自磨機排出的頑石量由原始的90 t/h左右增至125 t/h左右，增比38%左右，至14∶30左右，因半自磨機功率和壓力上升明顯，為使壓力和功率趨于穩(wěn)定，開始逐步減少1#皮帶的礦量，至15∶00左右，半自磨機功率和壓力逐步趨于穩(wěn)定，在此期間半自磨機排出的頑石量從90 t/h上升至120 t/h左右，并且趨于穩(wěn)定。通過對前后礦量和半自磨機功率、壓力變化以及半自磨機產生的頑石量分析，可知在頑石破碎機排礦口設定為32 mm時，頑石返回對半自磨機處理量有較大影響，并且有一定的“舊”頑石再次排出。

圖4 排礦口為32 mm頑石返回對半自磨機產能的影響

2.2.3 排礦口為16 mm時對半自磨機產能的影響

為考察頑石破碎機排礦口為16 mm時，頑石返回對半自磨機處理能力的影響，對半自磨機運行狀態(tài)進行分析，分析曲線見圖5。

從圖5可見，在0∶50左右時，5#皮帶開啟，頑石量為180 t/h左右，總礦量基本不變，此時半自磨機的功率由9 600 kw左右降至8 000 kw左右，半自磨機排出的頑石量由開始的130 t/h左右降至100 t/h左右。說明：180 t/h的頑石返回量對半自磨機處理能力基本不影響，并且返回的頑石在半自磨機內部基本消耗殆盡。在2∶10左右，頑石返回量逐漸下降，1#皮帶礦量逐漸上升，半自磨機排出的頑石逐漸上升，進一步說明，在此階段內，5#皮帶的頑石對半自磨機的負荷基本沒有影響。從整個時間段來看，頑石破碎機排礦口調至16 mm時，頑石返回量對半自磨機的處理能力基本沒有影響。

圖5 排礦口為16mm頑石返回對半自磨機產能的影響

3 分析與討論

半自磨機在運行過程中會產生一些頑石，也叫難磨粒子或臨界粒子，這種粒徑的礦石不具備作為介質的作用，同時又需要更大的礦石或鋼球撞擊它們才能使其破碎，因而在半自磨機中的可磨度較差，會不斷積累而占用半自磨機的有效體積，造成半自磨機生產效率低，能耗上升，對硬度較大的礦石更為明顯。

隨著頑石破碎排礦口的增大，大部分頑石未獲得有效破碎，返回的頑石在磨礦時間內不能及時消耗掉，磨機內部的頑石量進一步累積，導致磨機內頑石和礦漿的排料受阻。由于該礦用的半自磨機為滿頻恒速運轉，排料速度受礦漿提升器的影響較大。有研究表明[4]，當?shù)V漿流入提升器的過程中會出現(xiàn)礦漿“回流”與“攜帶”現(xiàn)象，并且隨著磨機的轉速越大，頑石量越多，這種現(xiàn)象越明顯。

國外有學者通過DEM模擬技術對頑石在自磨機礦漿提升器中的狀態(tài)進行模擬分析，見圖6[5]。當磨機轉一圈后，礦漿提升器中的頑石未全部進入排料端中空軸，會出現(xiàn)“攜帶”現(xiàn)象，如圖6(a)所示，該現(xiàn)象國外學者已通過對半自磨機急停進行了驗證。當?shù)V漿提升器從最低處開始逆時針旋轉，由于提升器與排料端中空軸有呈約75°的夾角，粒度過大的頑石返回，磨的不夠，容易出現(xiàn)“回流”現(xiàn)象，如圖6(b)所示，未能全部及時排至中空軸，出現(xiàn)“攜帶”現(xiàn)象，進入下一個圓周運動，會占據(jù)一定的體積空間，對礦漿和頑石再次進入提升器有一定的阻滯作用，造成頑石和礦漿在格子板的底部出現(xiàn)“滯留”現(xiàn)象，如圖6(c)所示。

圖6 頑石在礦漿提升器中的狀態(tài)

4 結 語

通過對頑石破碎機在不同排礦口條件下，頑石返回過程中的半自磨機運行數(shù)據(jù)進行分析，并結合國內外學者對自磨機排料端頑石運動軌跡的研究成果，探討了頑石返回對半自磨機產能影響的內在原因，獲得以下結論：

(1)隨著頑石破碎機排礦口增大，頑石對半自磨機的產能影響越大，導致半自磨機產能下降，運行穩(wěn)定性變差。通過比較，頑石破碎機排礦口設定為16 mm時，頑石能得到有效破碎，頑石返回對半自磨機處理能力影響最小，效果最佳。

(2)頑石破碎機排礦口越大，其破碎效果差，返回半自磨機的頑石未獲得有效破碎時，頑石“攜帶”與“回流”使得“滯留”現(xiàn)象加劇，導致礦漿和頑石排料受阻，容易在半自磨機內部累積，從而限制了半自磨機對原礦的處理能力。

(3)在SABC磨礦工藝流程運行過程中，保證頑石破碎的有效性將減少頑石對半自磨機處理能力的影響，進而提高半自磨機的運行穩(wěn)定性。