鄧禾淼 康懷斌 楊國軍

(1.銅陵有色集團(tuán)控股有限公司冬瓜山銅礦，安徽 銅陵 244031；2.江西耐普礦機(jī)新材料股份有限公司，江西 上饒 334000)

冬瓜山銅礦Φ8.53 m×3.96 m半自磨機(jī)是我國首次引進(jìn)的大型半自磨設(shè)備，電機(jī)功率4 850 kW，設(shè)計處理能力為542 t/h，配備2臺Φ5.03 m×8.3 m溢流型球磨機(jī)和兩臺Φ660 mm旋流器組，組成SAB磨礦閉路循環(huán)[1]。

冬瓜山銅礦半自磨機(jī)投產(chǎn)試運行期間，生產(chǎn)能力僅為設(shè)計能力的一半。2005—2010年通過調(diào)整筒體襯板外形、格子板開孔尺寸、增加鋼球尺寸(鋼球的直徑由Φ130 mm逐步增加到Φ200 mm)及充填率等手段，半自磨機(jī)處理能力達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能，實現(xiàn)了半自磨機(jī)處理能力的提高[2]。后來又通過優(yōu)化半自磨機(jī)工藝參數(shù)條件，特別是改變半自磨機(jī)筒體襯板的提升條高度、襯板面角、及襯板背向安裝方式，在保證處理能力情況下，將半自磨磨礦鋼球尺寸從Φ200 mm下降到Φ150 mm，襯板壽命大幅度提高[3]。冬瓜山銅礦半自磨機(jī)自2005年進(jìn)入生產(chǎn)以來，已運行15年，生產(chǎn)技術(shù)人員也積累了大量寶貴的經(jīng)驗，同時仍在不斷探索提升半自磨機(jī)處理能力的方法。

1 原放射狀格子板-提升器存在問題分析

半自磨機(jī)的出料端主要由礦漿提升器與格子板組成，構(gòu)成磨機(jī)內(nèi)合格產(chǎn)品(礦漿)的排礦通道。礦漿提升器的作用是提料與排料。格子板的作用是格篩鋼球和大粒徑礦石，使合格產(chǎn)品(礦漿)與頑石從磨機(jī)內(nèi)部進(jìn)入到礦漿提升器的槽腔內(nèi)。

原出料端是放射狀(直形)結(jié)構(gòu)的格子板-提升器，進(jìn)入提升器內(nèi)的礦漿不能及時排出、返礦量大、排礦效率低，從而導(dǎo)致磨機(jī)內(nèi)大量頑石、殘球及部分合格粒級礦石未能及時排出，在磨礦區(qū)域內(nèi)做無用功，導(dǎo)致磨礦效率下降。同時，提升器內(nèi)的返礦也造成提升器的磨損及功率消耗。特別是礦石難磨時，排礦效率低的問題體現(xiàn)得尤為明顯，未能及時排出的頑石和礦漿，造成磨機(jī)填充率快速上升，從而導(dǎo)致磨機(jī)功率升高，處理量下降[4-8]。

2 半自磨機(jī)出料端襯板優(yōu)化設(shè)計

2.1 提升器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

弧形格子板-提升器結(jié)構(gòu)在礦漿輸送性能表現(xiàn)上要優(yōu)于放射狀格子板-提升器結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在弧形結(jié)構(gòu)的格子板在強(qiáng)制排礦速率、弧形結(jié)構(gòu)提升器的提升能力及礦漿的排出速度等方面[7]。

優(yōu)化設(shè)計提出保持出料端內(nèi)圈襯板中圈襯板不變，把外圈提升器和格子板的結(jié)構(gòu)由直形改為弧形。其中外圈提升器弧度通過離散元模擬分析定型，改進(jìn)前后外圈提升器與格子板如圖1～2所示，出料端襯板優(yōu)化前后質(zhì)量對比見表1。

圖1 改進(jìn)前后外圈提升器Fig.1 Radial and curved lifter before and after improvement

圖2 改進(jìn)前后格子板Fig.2 Radial and curved grate before and after improvement

由表1可知，出料端襯板優(yōu)化后，質(zhì)量增加5.8 t，占總質(zhì)量的比值僅0.009，對功率的最大影響小于0.9%，出料端襯板質(zhì)量的增加對半自磨功率影響不大；在半自磨機(jī)運行滿足磨機(jī)臺效要求的情況下，單個提升器轉(zhuǎn)動一周所需排礦體積僅為0.024 47 m3，而出料端襯板優(yōu)化后，單個提升器的有效容積為0.20 m3，較改造前減小了0.03 m3。單個提升器的有效容積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排礦體積，由此可見，出料端襯板優(yōu)化后，提升器容積略有減小對處理能力的影響不大。

表1 出料端襯板優(yōu)化前后質(zhì)量對比

2.2 格子板-提升器模擬分析

冬瓜山銅礦半自磨機(jī)運行參數(shù)見表2。

計算機(jī)仿真模擬物料在半自磨機(jī)放射狀與弧形出料端的運行軌跡和排礦效率對比圖分別如圖3和圖4所示。

表2 冬瓜山銅礦半自磨機(jī)運行參數(shù)

圖3 放射狀與弧形出料端物料運動軌跡仿真圖Fig.3 Simulation kinematics of material in radial and curved grate-lifter of discharge end

圖4 放射狀與弧形出料端排礦效率對比 Fig.4 Comparison of ore pulp passing efficiency in two structures of discharge end

由圖3可知，半自磨機(jī)在同樣轉(zhuǎn)動一圈的情況下，弧形結(jié)構(gòu)出料端的起始排礦時間更早，結(jié)束排礦時間與放射狀一致，因此，弧形結(jié)構(gòu)具有更長的排礦時間，可有效提高排礦效率。

由圖4可知，使用弧形出料端襯板，半自磨機(jī)的返礦量大幅減小。排礦效率的提升，可有效降低半自磨機(jī)內(nèi)混合充填率，從而為提高半自磨處理能力或降低半自磨功耗創(chuàng)造條件。

3 弧形格子板-提升器生產(chǎn)應(yīng)用實踐

弧形出料端襯板安裝前后，對半自磨運行情況進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計，結(jié)果見表3。

由表3可知，出料端襯板優(yōu)化改型后，較改造前礦石難磨時處理量提高8.33%，功率下降1.45%；礦石易磨時處理量提高5.45%，功率下降4.01%；半自磨鋼球單耗由改造前的0.608 kg/t降低至0.502 kg/t，降幅17.43%。反映出弧形提升器排礦通暢效率高，對提高處理量、降低功耗具有明顯優(yōu)勢。

弧形出料端襯板安裝前后，半自磨排礦粒度組成見表4。

表4 出料端襯板優(yōu)化前后半自磨機(jī)排礦粒度組成

由表4可知，出料端襯板優(yōu)化改型后，隨著半自磨機(jī)排礦能力的增加，半自磨圓筒篩篩下物料粒度組成變粗，主要體現(xiàn)在+200 μm粗粒級含量增加2.77個百分點，-74 μm細(xì)粒級含量減少2.26個百分點。半自磨排礦粒度組成的變化勢必影響一段球磨機(jī)磨礦效果及入選物料粒度，在出料端，襯板使用弧形格子板-提升器后，需要對分級設(shè)備或后續(xù)磨礦作業(yè)補(bǔ)加球制度等參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以滿足入選物料粒度要求。

4 結(jié)論

1)弧形結(jié)構(gòu)和放射狀結(jié)構(gòu)的格子板-提升器模擬分析結(jié)構(gòu)表明，半自磨機(jī)弧形結(jié)構(gòu)出料襯板具有提高排礦效率、減小返礦量、降低半自磨機(jī)內(nèi)混合充填率等優(yōu)勢。

2)冬瓜山銅礦半自磨機(jī)采用弧形格子板-提升器后，半自磨鋼球單耗降低17.43%。

3)冬瓜山銅礦半自磨機(jī)采用弧形格子板-提升器后，半自磨機(jī)在處理難磨礦石時的臺時處理量提高8.33%，功率下降1.45%，處理易磨礦石時臺時處理量提高5.45%，功率下降4.01%。