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本文作者:李建偉1羅仙平1郭家棟2袁明3作者單位:1江西理工大學2河南金源黃金礦業(yè)有限責任公司3嵩縣黃金礦業(yè)有限公司
鋼球沿球磨機軸向的離析分布規(guī)律:球磨機中的鋼球沿球磨機軸向分布并不合理,因為給礦端由于礦塊粒度大,使得大鋼球磨損嚴重,而排礦端由于粒度變小,磨損相對較小,因而鋼球直徑相對較大。鋼球實際存在的這種軸向離析造成給礦端是小球打粗物料,排礦端是大球打細物料[4]。這種不合理分布以及鋼球下落時打擊的隨機作用,遭成了鋼球不能精確打擊合適粒度的礦塊,因而降低了磨礦效率。
球磨機內礦石粒度沿球磨機軸向分布規(guī)律:磨礦過程是一個粒度逐漸降低的過程,所以球磨機中物料的粒度分布沿軸線方向并不是均勻的,而是呈平均粒度逐漸降低、細粒級逐漸增加的規(guī)律分布。
微分區(qū)化磨礦技術:在磨礦過程中,球磨機內裝有不同尺寸和比例的鋼球,盡管這些鋼球的尺寸和比例都是根據礦塊尺寸和比例確定的,但鋼球下落時產生的沖擊作用具有隨機性,即:如果大鋼球打到合適粒度的礦塊而產生的破碎力就比較精確,相反如果打到中等粒度的礦塊或者細粒礦塊,破碎力就過大;同理,小鋼球打到合適粒度的礦塊,破碎力就比較精確,而打到過大粒度礦塊,由于破碎力不夠,不能產生破碎作用[5-6]。由于球磨機中礦石沿磨機軸線方向的不均勻分布和球磨機中鋼球沿磨機軸向的離析分布,為提高球磨機的破碎概率,實現精確化破碎,提高磨機效率,可將球磨機分為兩個粉碎區(qū):粗粉碎區(qū)和細粉碎區(qū)。粗粉碎區(qū)位于球磨機給料端,細粉碎區(qū)位于球磨機排料端。在粗粉碎區(qū),提高大鋼球的配比,減少小鋼球的配比,加強鋼球的沖擊作用,從而適應粗粉碎區(qū)礦石粒度大且大鋼球磨損嚴重等問題;而在細粉碎區(qū),因粉碎礦石粒度較小,因此可通過降低鋼球球徑,提高鋼球的總表面積和堆積率,強化鋼球的研磨作用,從而實現降低排礦粒度,提高磨礦效率的目的。
應用試驗研究
1現場球磨機的精確化裝補球調試
本次應用試驗在河南某金礦選礦廠進行,該選礦廠設計處理能力為3000t/d,磨礦分級設備分別選用1臺MQY4261型溢流型球磨機和4臺φ660水力旋流器(2用2備)。現場球磨機初加球方案為φ100∶φ80∶φ60=4∶3∶3,補加球方案與初加球方案相同,通過對現場生產成本數據進行統(tǒng)計,得出該方案下磨機噸礦電耗為12.87kW•h,噸礦鋼耗為1.06kg,磨礦分級系統(tǒng)技術指標如表1所列。從現場取樣測定磨機新給礦粒度組成特性,根據段氏球徑半理論公式,計算各礦粒所需鋼球的直徑,然后根據待磨物料的組成特性進行粒級合并等處理,最終確定鋼球直徑與配比如表2所列。新給礦按95%過篩的最大粒度dmax=12mm,-0.074mm產率為12.90%,確定初加球方案為φ80∶φ60∶φ40∶φ30=30∶30∶25∶15,平均球徑為56.5mm。繪制磨機初裝球的球荷粒度正累積特性曲線,用作圖法確定補加球后的球荷正累積特性曲線,根據此曲線得出各種補加球的比例,如圖2所示。由于磨礦過程中大球可以磨成小球,故不再補加φ30的球,從φ40開始補加,由圖2可以得到補加球方案為φ80∶φ60∶φ40=45∶27.5∶27.5。按照精確化裝補球計算得到初加球方案和補加球方案,對現場球磨機進行重新裝補球調試,根據月統(tǒng)計分析,得到磨礦分級系統(tǒng)生產指標如表3所列。月統(tǒng)計期間磨機總電耗為1196142.06kW•h,噸礦電耗為12.14kW•h,與精確化裝補球改造之前相比降低了5.67%,鋼球總耗量94587.84kg,噸礦鋼耗為0.96kg,與改造前相比降低了9.43%。
2現場球磨機的微分區(qū)化改造
在對現場球磨機進行精確化裝補球調試的基礎上,進行微分區(qū)化磨礦技術改造。首先測得磨機在經過精確化裝補球調試后,球磨機排礦端的粒度組成特性;然后在球磨機筒體中間加入鋼球格子板,礦漿可以自由通過格子板而鋼球不能自由通過,將球磨機分為兩個區(qū):粗磨區(qū)和細磨區(qū)。在粗磨區(qū),按照球磨機新給礦粒度特性進行精確化計算得出的方案進行裝補球;在細磨區(qū),根據精確化裝補球球磨機排料端粒度特性,進行裝補球計算(此處要進行過大化處理),得出初裝球和補加球方案。初裝球均由磨機筒體兩端人孔加入(粗磨區(qū)和細磨區(qū)各對應一個人孔),粗磨區(qū)補加球由磨機給礦段加入,細磨機鋼球由磨機排礦端加入,靠磨機排礦口螺旋線的旋轉加入球磨機。
1)細磨區(qū)精確化裝補球方案確定
從精確化裝補球調試后的球磨機排礦端取樣,測得其粒度組成特性,根據段氏球徑半理論公式進行球徑精確化計算并進行過大處理,最終確定球磨機細磨區(qū)初裝球方案如表4所列。經過精確化計算和過大化處理,最終確定球磨機細磨區(qū)鋼球初加球方案為φ60∶φ40∶φ20=20∶30∶50,平均球徑為34mm。用作圖法確定補加球后的球荷正累積特性曲線如圖3所示。從圖3中可以看出,補加球方案為φ60∶φ40=50∶50。
2)微分區(qū)化改造與調試
在MQY4261型溢流型球磨機筒體內部1/2處加鋼球格子板,將球磨機分為兩個磨礦區(qū):粗磨區(qū)(靠近球磨機給料端)和細磨區(qū)(靠近球磨機排料端)。粗磨區(qū)按現場球磨機精確化裝補球方案進行,細磨區(qū)按細磨區(qū)精確化裝補球計算方案進行,對現場球磨機進行調試。月統(tǒng)計分析磨礦分級系統(tǒng)生產指標如表5所列。月統(tǒng)計期間磨機總電耗為1196839.45kW•h,噸礦電耗為11.65kW•h,與精確化裝補球改造后相比降低了4.04%;鋼球總消耗量93487.03kg,噸礦鋼耗為0.91kg,與精確化裝補球改造后相比降低了5.21%。在球磨機排料端取樣測得其粒度特性組成,與精確化裝補球改造后排料端粒度特性組成進行對比,如表6所列。由表6可以看出,經過微分區(qū)化改造后,球磨機排礦端+3mm粒級含量略微增加,1~0.3mm粒級含量明顯減少,與改造前相比減少8.78%,-0.074mm含量顯著增加,與改造前相比增加5.56%。
經濟效益評價
實施微分區(qū)化磨礦改造后,由于磨礦效率提高,降低了磨礦的單位電耗和鋼耗。與精確化裝補球改造后相比,單位電耗降低了0.49kW•h,工業(yè)用電按0.78元/(kW•h)計算,可降低噸礦電耗成本0.38元;單位鋼耗降低了0.05kg,鋼球按4500元/t計算,可降低噸礦鋼耗成本0.23元,合計降低噸礦成本0.61元。按年入磨礦量114萬t計算,每年可節(jié)約磨礦費用69.54萬元。
結語
(1)通過微分區(qū)化磨礦技術改造后,磨機內粗磨區(qū)和細磨區(qū)鋼球的配比更符合球磨機內礦石粒度沿磨機軸線的分布規(guī)律,使裝補球更加精確化,提高了破碎概率,從而提高了磨機生產率。(2)微分區(qū)化磨礦可從一定程度上避免球磨機內礦石粒度分布不均而造成鋼球離析作用,從而提高磨機生產率。(3)微分區(qū)化改造以后,磨機排料端-0.074mm含量明顯增加,而+6mm粒級礦石產率并無明顯增加,說明在細磨區(qū)增加小鋼球的比例,加強鋼球的研磨作用,符合球磨機內礦石粒度沿磨機軸線的分布規(guī)律,對提高磨礦效率,從而降低生產成本有重要作用。(4)通過微分區(qū)化技術改造,與精確化裝補球改造后相比,在旋流器溢流細度基本不變的前提下,生產能力提高了4.70%,效果明顯。(5)實施微分區(qū)化磨礦以后,由于粗磨區(qū)和細磨區(qū)鋼球充填質量不等,從而造成球磨機重心偏移,給球磨機的啟動帶來一定的影響,如何克服球磨機重心偏移帶來的影響,可以作為進一步研究的課題。