蔣 琳，蔡小勇

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

招遠(yuǎn)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(jì)單位完成了選礦廠破碎系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，并實(shí)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(dá)不到預(yù)期、生產(chǎn)材料消耗量大等問(wèn)題。為解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題，對(duì)選礦廠碎礦系統(tǒng)進(jìn)行深入分析與研究，提出二次改造設(shè)計(jì)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(jiàn)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(gè)方面的問(wèn)題：1）圓振動(dòng)篩負(fù)荷過(guò)大，下層篩網(wǎng)更換頻繁，使用壽命不超過(guò)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(duì)減小，但粒級(jí)組成偏粗，-6 mm含量?jī)H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(wú)幾。

2 二次改造方案設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)有破碎系統(tǒng)分析

根據(jù)破碎機(jī)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(jiàn)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(jì)手冊(cè)》[3]，對(duì)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(jìn)行計(jì)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(fù)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(fù)荷率約為93.75%，相對(duì)較高；中碎設(shè)備作業(yè)負(fù)荷率約為78.17%，尚有近21.83%富余空間；細(xì)碎設(shè)備作業(yè)負(fù)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(dòng)篩生產(chǎn)負(fù)荷率極高，遠(yuǎn)超出振動(dòng)篩合理負(fù)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(yán)重、更換頻繁的現(xiàn)狀。另外，因篩分負(fù)荷高，篩分效率也會(huì)有所下降，從而使得細(xì)碎設(shè)備因給礦中小于排礦口尺寸粒度物料過(guò)多而降低細(xì)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(jìn)設(shè)備表現(xiàn)不出優(yōu)良性能等問(wèn)題。3）美卓HP多缸圓錐破碎機(jī)系利用“顆粒間層壓破碎”作用原理實(shí)現(xiàn)破碎，必須均勻擠滿給礦。根據(jù)計(jì)算，設(shè)備的處理能力遠(yuǎn)大于實(shí)際系統(tǒng)的給礦能力，生產(chǎn)過(guò)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(jí)的組成難以保障，達(dá)不到預(yù)期，也會(huì)導(dǎo)致因無(wú)效破碎造成的物料再次循環(huán)，增大循環(huán)負(fù)荷。

2.2 二次改造設(shè)計(jì)方案

針對(duì)現(xiàn)狀問(wèn)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(duì)該碎礦系統(tǒng)提出了以下3個(gè)改造設(shè)計(jì)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(guò)程中因上層篩篩孔小，導(dǎo)致中碎循環(huán)量大，整個(gè)作業(yè)中碎負(fù)荷重，細(xì)碎處理能力相對(duì)小，與設(shè)備選型嚴(yán)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(xì)化為兩個(gè)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(tái)或2臺(tái)單層振動(dòng)篩作為細(xì)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(gè)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(huì)小幅增長(zhǎng)，同時(shí)受場(chǎng)地限制，新增該系統(tǒng)也不現(xiàn)實(shí)。因此，不推薦該方案。（2）更換大型圓振動(dòng)篩，將現(xiàn)有的1臺(tái)2YAH2160圓振動(dòng)篩更換成為1臺(tái)2YKR3060（H）圓振動(dòng)篩。因 2YKR3060（H）圓振動(dòng)篩的荷重及外形尺寸與原來(lái)的2YAH2160圓振動(dòng)篩差別較大，要完成篩分設(shè)施改造需要對(duì)設(shè)備的整個(gè)基礎(chǔ)、振動(dòng)篩平臺(tái)高度及輔助的檢修設(shè)備等均作出更換或改造，實(shí)施該方案改造的工作量大，難度相對(duì)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(dòng)篩為2YKR2460（H）圓振動(dòng)篩并合理優(yōu)化各破碎機(jī)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(xì)碎排礦口為C.S.S=12mm。

根據(jù)各破碎設(shè)備計(jì)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(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)能。根據(jù)計(jì)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(shí)設(shè)定雙層篩作單層篩使用的振動(dòng)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(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2，主要工藝設(shè)備處理能力及負(fù)荷見(jiàn)表3。

圖2 改造后破碎系統(tǒng)流程礦量計(jì)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(fù)荷

綜上，本著簡(jiǎn)單可行的原則，推薦設(shè)計(jì)方案3作為改造實(shí)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(dòng)篩為 2YKR2460（H）圓振動(dòng)篩。

2.3 投資估算

本次改造發(fā)生的投資集中在振動(dòng)篩更換所發(fā)生的費(fèi)用，包括拆除費(fèi)用、設(shè)備購(gòu)置及安裝費(fèi)用等，合計(jì)投資估算額約為30萬(wàn)元。

2.4 改造效果預(yù)期

改造效果預(yù)期如下：1）預(yù)計(jì)破碎系統(tǒng)的產(chǎn)能可達(dá)到166 t/h以上。按照1天工作4 h來(lái)計(jì)算，破碎系統(tǒng)的產(chǎn)能可達(dá)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(xì)碎設(shè)備實(shí)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(jī)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(shí)現(xiàn)“多碎少磨”，使得整個(gè)選礦系統(tǒng)節(jié)能降耗。3）破碎系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷大幅降低，篩分作業(yè)的給料量明顯減少，振動(dòng)篩的篩網(wǎng)消耗會(huì)明顯降低。

3 結(jié)語(yǔ)

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(guò)程中存在諸多問(wèn)題，這造成了生產(chǎn)成本偏高、先進(jìn)設(shè)備不能發(fā)揮出先進(jìn)性能。通過(guò)對(duì)工藝流程及篩分設(shè)施實(shí)施優(yōu)化改造，使之與生產(chǎn)系統(tǒng)相互匹配，達(dá)到了企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)能、節(jié)能降耗的目的。