孫忠梅

(1.北京科技大學(xué) 土木與環(huán)境工程學(xué)院， 北京 100083； 2.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司 礦冶設(shè)計(jì)研究院， 福建 上杭 364200)

利用JKSimMet模擬軟件對(duì)磨礦分級(jí)作業(yè)優(yōu)化分析

孫忠梅1，2

(1.北京科技大學(xué) 土木與環(huán)境工程學(xué)院， 北京 100083； 2.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司 礦冶設(shè)計(jì)研究院， 福建 上杭 364200)

磨礦分級(jí)作業(yè)在選礦廠中的作用舉足輕重，本文通過(guò)對(duì)某銅選廠磨礦分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行考察，利用JKSimMet軟件對(duì)考察結(jié)果進(jìn)行分析討論，從磨機(jī)給礦粒度、磨礦濃度、旋流器溢流濃度、鋼球直徑等方面進(jìn)行了物料平衡、模擬計(jì)算和優(yōu)化分析，最終得出選廠改造的合理化建議。

JKSimMet； 磨礦； 分級(jí)； 流程考查

某銅礦浮選廠處理能力為8000 t/d，現(xiàn)場(chǎng)磨礦作業(yè)采用一段磨礦，入磨粒度為-25 mm(大于19 mm產(chǎn)率為0.21%)，磨礦產(chǎn)品經(jīng)過(guò)四臺(tái)直徑為660 mm的旋流器進(jìn)行分級(jí)，最終得到產(chǎn)品粒度為 -0.074 mm 63%左右。

試驗(yàn)通過(guò)對(duì)磨礦分級(jí)作業(yè)的考查，利用JKSimMet軟件對(duì)現(xiàn)有磨礦分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行分析，為該礦浮選廠提高磨礦分級(jí)效率，進(jìn)而提高選礦綜合回收率提供技術(shù)方案。

1 JKSimMet軟件介紹

JKSimMet是澳大利亞昆士蘭大學(xué)所屬研究機(jī)構(gòu)JKMRC經(jīng)50年研究開(kāi)發(fā)推出的軟件產(chǎn)品，致力于礦物加工過(guò)程的建模和模擬技術(shù)研究，特別是在研究破碎磨礦和分級(jí)模型方面有一定的突破，通過(guò)一些原創(chuàng)模型的建立以及相關(guān)應(yīng)用軟件的研發(fā)和推廣，在國(guó)際礦物加工數(shù)學(xué)模型和過(guò)程模擬研究領(lǐng)域有較大的影響力。JKSimMet已廣泛應(yīng)用于美國(guó)、澳大利亞、英國(guó)、加拿大、南非、智利、俄羅斯等國(guó)礦業(yè)公司。

JKSimMet軟件中內(nèi)置的單元作業(yè)模型包括破碎機(jī)、球磨機(jī)、棒磨機(jī)、自磨和半自磨機(jī)、高壓對(duì)輥磨機(jī)、震動(dòng)篩(單層或雙層)、DSM 篩、水力旋流器、簡(jiǎn)單的分級(jí)效率曲線、浮選、分樣器等。該軟件可以在IBM微型計(jì)算機(jī)及其兼容機(jī)上使用。軟件主要進(jìn)行的工作有：(1)確定工藝流程和設(shè)備選型；(2)選擇工藝模型；(3)確定數(shù)據(jù)，包括設(shè)備、處理量和外型尺寸等；(4)用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整模型以適合某一特定作業(yè)；(5)過(guò)程模擬；(6)模擬結(jié)果會(huì)以流程圖、表格及曲線圖等多種形式表示。

JKSimMet特別適合于優(yōu)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的破碎磨礦流程。通過(guò)利用軟件分析實(shí)際生產(chǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料平衡、模型建議以及數(shù)據(jù)模擬，找出生產(chǎn)中薄弱環(huán)節(jié)并加以改進(jìn)。磨礦分級(jí)的優(yōu)化，使產(chǎn)品更好地滿(mǎn)足后續(xù)選別作業(yè)的要求。對(duì)于采用多段分級(jí)的回路，進(jìn)行模擬計(jì)算研究是優(yōu)化回路結(jié)構(gòu)的有效方法。應(yīng)用JKSimMet軟件也有利于提高新建選廠的設(shè)計(jì)水平。

2 現(xiàn)場(chǎng)磨礦分級(jí)作業(yè)流程考查

2.1 磨礦分級(jí)作業(yè)考查流程

現(xiàn)場(chǎng)磨礦分級(jí)流程根據(jù)生產(chǎn)情況，對(duì)磨礦機(jī)和旋流器共設(shè)計(jì)了4個(gè)取樣點(diǎn)，詳細(xì)考查的流程及取樣點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖1。

2.2 取樣方法

根據(jù)取樣點(diǎn)的不同，自行設(shè)計(jì)制造不同的取樣器，每個(gè)作業(yè)點(diǎn)分別取三次樣，取樣時(shí)間間隔為20 min，分別對(duì)三次取樣結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最終取平均值作為各作業(yè)點(diǎn)的考查結(jié)果。

圖1 取樣流程及取樣點(diǎn)設(shè)置

3 數(shù)據(jù)整理

3.1 各作業(yè)取樣點(diǎn)礦漿濃度計(jì)算

JKSimMet軟件在磨礦分級(jí)優(yōu)化中，礦漿濃度是一個(gè)非常重要的考查參數(shù)，各作業(yè)點(diǎn)取樣的代表性直接影響考查及優(yōu)化的結(jié)果。本次考查的旋流器機(jī)組由四個(gè)組成，分別標(biāo)為2#、8#、5#和10#旋流器。流程考查中流程考查各作業(yè)點(diǎn)礦漿濃度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各作業(yè)點(diǎn)礦漿濃度

續(xù)表1

由表1可知，各作業(yè)點(diǎn)分別取了3次平行樣，從3次數(shù)據(jù)顯示，取樣各作業(yè)點(diǎn)濃度均在誤差范圍內(nèi)。僅磨機(jī)排礦口第一次取樣偏差稍大些。

3.2 各取樣點(diǎn)篩分結(jié)果

各作業(yè)點(diǎn)的粒度組成會(huì)影響各設(shè)備及后續(xù)浮選的效果，對(duì)各作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)套篩篩分，其結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2試驗(yàn)結(jié)果可知，磨機(jī)給礦粒度基本上小于-19 mm，大于19 mm粒級(jí)的產(chǎn)率為0.21%，這種給礦粒度偏大。小于10 mm粒級(jí)的產(chǎn)率約為70%左右。

表2 各作業(yè)點(diǎn)篩分負(fù)累積產(chǎn)率結(jié)果

3.3 現(xiàn)場(chǎng)使用的磨礦分級(jí)設(shè)備

浮選廠采用的是球磨機(jī)型號(hào)為Ф5320 mm×8500 mm球磨機(jī)，磨機(jī)充填率為27%～28%，內(nèi)加最大鋼球?yàn)橹睆?00 mm。旋流器采用Ф660型，沉砂口直徑120 mm，溢流口直徑220 mm。旋流器給料壓力0.08～0.09 MPa。

4 JKSimMet軟件物料平衡計(jì)算

將流程考查采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行JKSimMet物料平衡計(jì)算，分析了目前生產(chǎn)各作業(yè)的情況，并針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

根據(jù)流程考查結(jié)果，繪制的考查流程圖及平衡后物料結(jié)果見(jiàn)圖2。將考查數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行JKSimMet軟件計(jì)算，經(jīng)過(guò)物料平衡后的結(jié)果見(jiàn)表3。對(duì)物料平衡后各點(diǎn)試驗(yàn)值進(jìn)行進(jìn)行JKSimMet軟件繪制成圖形見(jiàn)圖3。

圖2 JKSimMet軟件繪制的考查流程圖及平衡后物料結(jié)果

作業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方差平衡后處理量(t/h)平衡后標(biāo)準(zhǔn)方差(t/h)實(shí)驗(yàn)值處理量(t/h)實(shí)驗(yàn)值標(biāo)準(zhǔn)方差(t/h)給料59.2718770.000——旋流器沉砂13.6815371.04115375.000溢流20.853400.07493400.100給礦給料4.3713400.07493400.100產(chǎn)品0.000————球磨機(jī)給料54.7518770.00018771.000產(chǎn)品62.30187710.4318771.000

圖3 物料平衡后各點(diǎn)JKSimMet軟件繪制圖

5 結(jié)果與討論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)流程考查和JKSimMet軟件的平衡計(jì)算，對(duì)球磨機(jī)和旋流器進(jìn)行了分析和討論，具體結(jié)果及建議如下：

(1) 由現(xiàn)場(chǎng)流程考查結(jié)果可以看出，磨礦給料粒度基本小于19 mm，其中小于10 mm粒級(jí)約占70%，粒度偏粗。建議增加破碎工段效率，使進(jìn)磨礦機(jī)的粒度小于15 mm，達(dá)到P80為10 mm。磨機(jī)濃度73.38%，對(duì)球磨機(jī)的磨礦效率有較大影響。旋流器的選擇上過(guò)大，為了保證粒度必須加水來(lái)控制，造成了旋流器溢流濃度低。旋流器溢流濃度(進(jìn)浮選作業(yè)濃度)僅有28%，這樣的濃度對(duì)浮選時(shí)間影響較大。按每小時(shí)處理礦量340 t計(jì)算，礦漿濃度由28%提高至40%，礦漿量由1214 m3減少至850 m3，即每小時(shí)減少364 m3。浮選時(shí)間也因此會(huì)延長(zhǎng)原來(lái)的1.43倍，浮選時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)浮選作業(yè)回收率影響意義重大。另外，從流程考察數(shù)據(jù)分析，僅10號(hào)旋流器沉砂濃度為76%，其它3臺(tái)濃度均達(dá)到了80%，濃度高。建議控制旋流器沉砂濃度在75%左右為宜。

(2) 通過(guò)JKSimMet軟件物料平衡計(jì)算可以得出，磨礦機(jī)返砂比達(dá)到了4.52，理論上選礦廠通常使用較好的循環(huán)負(fù)荷為3.5左右。

(3) 由圖3物料平衡后各點(diǎn)JKSimMet圖可知，5～10 mm粗粒級(jí)時(shí)，球磨機(jī)產(chǎn)品與旋流器沉砂有部分接近重合了，說(shuō)明這部分粒級(jí)的物料在磨機(jī)和旋流器形成了一個(gè)死循環(huán)，說(shuō)明在實(shí)際生產(chǎn)中加小球意義不大。

6 優(yōu)化與分析

(1) 根據(jù)選礦廠“多碎少磨”的原理，入球磨機(jī)粒度減小至15 mm，這樣磨機(jī)的產(chǎn)能將增加6.09%。

(2) 嚴(yán)格控制磨機(jī)的加水量，以控制磨礦濃度在78%～80%為宜。

(3) 增加旋流器溢流濃度至40%，這樣可以大大增加后續(xù)浮選作業(yè)的浮選時(shí)間，有利于浮選作業(yè)回收率的提高。

(4) 適當(dāng)調(diào)節(jié)循環(huán)負(fù)荷，使旋流器的分級(jí)效率達(dá)到最優(yōu)。

(5) 球磨機(jī)中只補(bǔ)加直徑100 mm的鋼球，減少球磨機(jī)產(chǎn)品與旋流器沉砂重合部分的粒級(jí)，即減少這部分粒級(jí)在磨機(jī)和旋流器形成一個(gè)死循環(huán)的量，盡而降低循環(huán)負(fù)荷。

[1] GY, P.M. Sampling of particulate materials[J]. Theory and Practice, 1982,(2):16-23.

[2] LYMAN, G.J. Application of gy’s sampling theory to coal[J]. International Journal of Mineral Processing，1986,17:1-22.

[3] LYNCH, A.J. Mineral Crushing and Grinding Circuits[M]. 1977.

Optimization Analysis of Grinding and Classification Circuit Using JKSimMet Software

SUN Zhong-mei1，2

(1.School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China； 2.Mining and Metallurgical Design and Research Institute of Zijin Mining Group Co., Ltd. Shanghang 364200, China)

Grinding and classification are very important unit operations in any mineral processing plant. This paper reports an investigation of grinding and classification system in a copper concentrator. By analyzing the survey results using JKSimMet software, from the mill feed size, grinding concentration, concentration of cyclone overflow, ball size and so on, has carried on the mass balance, simulation and optimization analysis. Finally, mill plant transformation rationalization proposals are obtained.

JKSimMet；grinding；classification；process investigation

2014-05-12

孫忠梅(1976-)，女，黑龍江呼蘭人，高級(jí)工程師，博士研究生，主要從事銅鉛鋅等有色金屬礦和金銀等貴金屬礦的選礦工藝開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用，以及選礦過(guò)程模擬與優(yōu)化工作，現(xiàn)任紫金礦業(yè)集團(tuán)礦冶設(shè)計(jì)研究院礦加所副所長(zhǎng)。

TP273

B

1003-8884(2014)05-0001-05