牛桂強

青海昆侖黃金有限公司 青海都蘭 816101

磨礦是選礦作業(yè)最重要的環(huán)節(jié)之一，在影響磨礦效果的諸多因素中，磨礦介質(zhì)是最為重要的影響因素。在一定的磨礦條件下，精確的磨礦介質(zhì)尺寸能更好地滿足破碎礦石所需能量，高效發(fā)揮磨礦設(shè)備效率，并且能有效減少過粉碎或欠磨現(xiàn)象。因此，如何精確地確定磨礦介質(zhì)合理配比就成為研究磨礦作業(yè)的重要內(nèi)容。

某金礦選礦廠礦石中的主要礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物主要有石英、絹云母、正長石、斜長石等。該金礦選礦廠采用破碎—磨礦—浮選工藝，處理量 1 500 t/d。其中，磨礦作業(yè)采用一段閉路流程，主要設(shè)備為 1 臺 MQG3245 球磨機和 2 臺?660 mm 旋流器 (1 用 1 備)。生產(chǎn)過程中，磨機給料粒度 -12 mm 占 95%，磨礦質(zhì)量分數(shù)控制在75%～ 80%，磨礦分級產(chǎn)品細度為 -0.075 mm (200 目)占 50%～ 55%，礦漿質(zhì)量分數(shù)為 40%。

1 存在問題分析

該金礦選礦廠球磨機介質(zhì)采用高鉻合金鑄球，生產(chǎn)過程中球徑 (單位：mm) 和鋼球補加比例按照前蘇聯(lián)推廣的經(jīng)驗公式獲得，初裝球比例為?100∶?80∶?60∶?40=25%∶25%∶25%∶25%，補加球比例為?100∶?80∶?60=33.3%∶33.3%∶ 33.3%。采用上述裝補球制度，不適合該選礦廠磨礦作業(yè)條件，導(dǎo)致生產(chǎn)指標(biāo)及成本等方面出現(xiàn)一系列問題。

(1) 磨礦過程中過磨和欠磨問題突出，磨礦產(chǎn)品粒度組成呈現(xiàn)“兩頭粗、中間細”的狀況，其中粗粒級 +0.18 mm (80 目) 占比為 18.68%，細粒級 -0.038 mm(400 目) 占比為 35.48%。

(2) 鋼球單耗達 1.04 kg/t，造成生產(chǎn)成本較高；磨機利用系數(shù)為 1.01 t/(m3·h)，工作效率明顯偏低。

(3) 浮選尾礦中存在大量包裹體和連生體礦物，粗顆粒有用礦物損失達到 50% 以上，選礦回收率低于周邊礦山。

2 實驗室試驗研究

2.1 礦石力學(xué)性質(zhì)測定

該金礦選礦廠首先對礦石進行了力學(xué)性質(zhì)測定，結(jié)果如表 1 所列。

表1 礦石力學(xué)性質(zhì)檢測結(jié)果Tab.1 Test results of mechanical properties of ore

由檢測結(jié)果可知，礦石容重差別較大，磨礦過程中需注意離析現(xiàn)象；整體礦石硬度中等但韌性較大，屬于較難磨礦石，磨礦過程中需要有合理的介質(zhì)級配，才能獲得較好的磨礦效果。

2.2 最大球徑確定

影響球磨機鋼球直徑的因素較多，本次裝補球制度采用段氏球徑半理論公式確定最大鋼球直徑[1]

式中：Kc為綜合經(jīng)驗修正系數(shù)，Kc=1.12；ψ為磨機轉(zhuǎn)速率，ψ=78%；σ壓為巖礦單軸抗壓強度，σ壓=738.77 kg/cm6；ρe為鋼球在礦漿中的有效密度，ρe=5.62 g/cm3；D0為鋼球中間縮聚層直徑，D0=4.06 cm；df為給礦 95% 過篩粒度，df=1.2 cm。

由式 (1) 計算可得 Db=85.3 mm，考慮到力學(xué)性質(zhì)不均勻且為高韌性礦石，取 90 mm 作為 MQG3245球磨機磨碎 12 mm 礦石所需的最大球徑。

2.3 初裝球和補加球磨礦試驗

2.3.1 初裝球磨礦試驗

研究人員根據(jù)入磨礦石粒度組成配球，首先將球磨機給礦分為 6 個級別：+8 mm、-8 +5 mm、-5 +0.9 mm、-0.9 +0.45 mm、-0.45 +0.3 mm、-0.3 mm。因為磨礦產(chǎn)品細度要求 -75 μm 占 55%，相當(dāng)于磨礦粒度為0.3 mm，-0.3 mm 為不需磨碎的級別，扣除 -0.3 mm 后可求得待磨級別產(chǎn)率，確定各組所需球徑，最后得出球磨機初裝球比，如表 2 所列[2]。

表2 球磨機初裝球比計算結(jié)果Tab.2 Calculation results of initial ball charging ratio of ball mill

根據(jù)上述計算結(jié)果給出如下初裝球比推薦方案：?90∶?70∶?50∶?40∶?30=15%∶25%∶20%∶15%∶25%。為確定此種初裝球比推薦方案是否為最佳，研究人員共設(shè)立 4 組初裝球比方案進行實驗室磨礦試驗。其中方案 1 為推薦方案；方案 2 (現(xiàn)場方案)：?100∶?80∶?60∶?40=25%∶25%∶25%∶25%；方案 3 (球徑偏大)：?90∶?70∶?50∶?40=20%∶20%∶40%∶20%；方案 4 (球徑偏小)：?80∶?60∶?40∶?30=20%∶20%∶40%∶20%。磨礦試驗結(jié)果如表 3 所列。

表3 初裝球磨礦試驗結(jié)果Tab.3 Results of grinding test for initial ball charging %

根據(jù)表 3 試驗結(jié)果可知，采用推薦方案 (方案 1)磨礦產(chǎn)品過粗粒級 (+0.154 mm) 和過細粒級 (-0.038 mm)含量相對其他方案均偏低，易選粒級 (-0.154 +0.038 mm) 含量最高，說明該方案更符合現(xiàn)場生產(chǎn)要求。

2.3.2 補加球磨礦試驗

補加球配比研究采用以初裝球級配為依據(jù)的作圖法，先按方案 1 作出初裝球的累積曲線，由于鋼球磨損曲線會向左下方移動，為保持原有初裝球曲線，將初裝球曲線向右上平行移動即可得到補加球曲線，如圖 1 所示[3]。從補加球曲線上可以尋找到?90、?70、?50、?40 鋼球的比例分別是 27.5%、22.5%、25% 和25%，則推導(dǎo)每日補加球的推薦方案是?90∶?70∶?50∶?40=30%∶20%∶25%∶25%。

圖1 球磨機補加鋼球曲線Fig.1 Curve of ball addition into ball mill

為確定推薦補加球方案是否為最佳，研究人員共設(shè)立 4 組補加球方案進行實驗室磨礦試驗。其中方案1 為推薦方案；方案 2 (現(xiàn)場方案)：?100∶?80∶?60=33.3%∶33.3%∶33.3%；方案 3 (球徑偏大)：?90∶?70∶?50=33.3%∶33.3%∶33.3%；方案 4 (球徑偏小)：?80∶?60∶?40=33.3%∶33.3%∶33.3%。磨礦試驗結(jié)果如表 4 所列。

表4 補加球磨礦試驗結(jié)果Tab.4 Results of grinding test for ball addition %

根據(jù)表 4 試驗結(jié)果可知，采用推薦的鋼球補加球方案 (方案 1)，磨礦產(chǎn)品過粗粒級和過細粒級含量相對其他方案均偏低，易選粒級含量最高，說明該方案更符合現(xiàn)場生產(chǎn)要求。

3 工業(yè)試驗研究

該金礦選礦廠在初步確定初裝球和補加球配比方案后，在 MQG3245 球磨機上繼續(xù)開展工業(yè)試驗。首先利用檢修時間將鋼球全部更換，按照推薦初裝球配比裝球，總裝球量 65 t。后續(xù)生產(chǎn)中，按照推薦補加球方案添加鋼球，球磨機運行功率穩(wěn)定約在 760 kW(額定功率 800 kW)。每天進行旋流器溢流樣品取樣篩析，每周進行小流程考察。整個工業(yè)試驗期間工藝流程穩(wěn)定，各項指標(biāo)平穩(wěn)。

3.1 磨礦產(chǎn)品粒度組成更優(yōu)

將每周流程考察磨礦產(chǎn)品混勻后縮分進行粒度篩析，與試驗前磨礦產(chǎn)品粒度組成進行對比，具體結(jié)果如表 5 所列。

由表 5 數(shù)據(jù)可知，該金礦選礦廠施行新的裝補球制度后，磨礦產(chǎn)品 -0.038 mm 含量由 35.48% 降低到 33.80%，降低了 1.68 個百分點；-0.075 mm 含量由 53.57% 提高到 55.16%，提高了 1.59 個百分點；而 +0.154 mm 含量由 19.82% 降低到 15.77%，降低了4.05 個百分點。優(yōu)化后磨礦產(chǎn)品的粒度更加均勻，粗粒級和細粒級含量均相應(yīng)減少，中間易選粒級含量由43.70% 提高到 50.43%，提高了 6.73 個百分點，為后續(xù)浮選創(chuàng)造更優(yōu)條件。

表5 工業(yè)試驗前后磨礦產(chǎn)品粒度組成情況對比Tab.5 Comparison of granularity composition of grinding products before and after industrial test %

3.2 球磨機生產(chǎn)率提高

3.2.1 處理礦量提高

該金礦選礦廠 MQG3245 球磨機在工業(yè)試驗前后處理礦量對比如表 6 所列。

表6 工業(yè)試驗前后處理礦量對比Tab.6 Comparison of ore amount before and after industrial test

試驗前球磨機襯板周期平均處理量為 64.38 t/h，工業(yè)試驗期間平均處理量為 68.75 t/h，提高處理礦量4.37 t/h，提高幅度 6.79%。

3.2.2 球磨機利用系數(shù)提高

工業(yè)試驗前后球磨機利用系數(shù)如表 7 所列。按照新生產(chǎn) -0.075 mm 粒級計算，MQG3245 磨機利用系數(shù)由試驗前 1.01 t/(m3·h) 提高到試驗后 1.12 t/(m3·h)，提高了 10.89%。

表7 工業(yè)試驗前后球磨機利用系數(shù)對比Tab.7 Comparison of utilization coefficient of ball mill before and after industrial test

3.2.3 鋼球單耗降低

試驗前后磨機鋼球充填率檢測結(jié)果一致，說明試驗過程中消耗的全部為新補加球，統(tǒng)計數(shù)據(jù)具有代表性。由表 8 數(shù)據(jù)可知，調(diào)整補加球配比后，該金礦磨礦作業(yè)鋼球單耗降低 0.07 kg/t，降幅為 6.73%。

表8 工業(yè)試驗前后鋼球單耗對比Tab.8 Comparison of specific ball consumption before and after industrial test

3.2.4 磨礦電耗降低

通過表 9 數(shù)據(jù)可知，試驗后磨礦電耗降低 0.49 kW·h/t，降幅為 4.18%。在磨礦產(chǎn)品整體粒度變細、表面能增加的情況下，磨礦電耗反而降低，說明新鋼球配比更符合現(xiàn)場生產(chǎn)條件，可有效增加磨礦過程有用功，從而進一步提高磨礦作業(yè)效率。

表9 工業(yè)試驗前后電耗對比Tab.9 Comparison of power consumption before and after industrial test

3.2.5 浮選回收率提高

通過表 10 數(shù)據(jù)可知，試驗前后尾礦品位降低0.006 g/t，浮選回收率提高了 0.32 個百分點。說明通過磨礦鋼球配比調(diào)整，入浮產(chǎn)品粒度組成優(yōu)化，進一步降低了包裹體、連生體、微細粒體等顆粒含量，浮選指標(biāo)獲得明顯改善。

表10 工業(yè)試驗前后浮選指標(biāo)對比Tab.10 Comparison of flotation indexes before and after industrial test

4 效益分析

(1) 處理量效益 該金礦選礦廠施行新的裝補球制度后，處理量提高 4.37 t/h，按照年運行 330 d、平均入選品位 1.88 g/t、冶煉回收率 97.5%、金純利潤200 元/g 計算，通過提高處理量年可創(chuàng)效益 1 157 萬元。

(2) 成本效益 該金礦選礦廠施行新的裝補球制度后，年處理量可達 54.45 萬 t。成本效益主要體現(xiàn)在兩方面：一是鋼球單耗降低 0.07 kg/t，按照鋼球單價 4.0 元/kg 計算，年可節(jié)省鋼球費用 15.2 萬元；二是磨礦電耗降低 0.49 kW·h/t，按照用電單價 0.7元/(kW·h) 計算，年可節(jié)省電費 18.7 萬元，兩項合計33.9 萬元。

(3) 回收率效益 該金礦選礦廠施行新的裝補球制度后，浮選回收率提高了 0.32 個百分點，按照年處理量 54.45 萬 t、平均入選品位 1.88 g/t、冶煉回收率97.5%、金價 420 元/g 計算，則通過提高回收率年可創(chuàng)效益 134.1 萬元。

綜上所述，該金礦選礦廠通過施行新的裝補球制度后，年可為企業(yè)新增經(jīng)濟收益 1 325 萬元。

5 結(jié)論

(1) 某金礦選礦廠通過礦石力學(xué)性質(zhì)測定、理論計算、級配分析以及小型磨礦試驗，最終確定將磨機初裝球比例由?100∶?80∶?60∶?40=25%∶25%∶ 25%∶25% 調(diào)整為?90∶?70∶?50∶?40∶?30=15%∶25%∶20%∶15%∶25%；補加球比例由?100∶?80∶?60=33.3%∶33.3%∶33.3% 調(diào)整為?90∶?70∶?50∶?40=30%∶20%∶25%∶25%。

(2) 該金礦選礦廠將實驗室研究所得新型裝補球制度在現(xiàn)場 MQG3245 球磨機上進行了工業(yè)試驗，試驗結(jié)果表明，磨礦產(chǎn)品 +0.154 mm 含量降低了 4.05 個百分點，-0.038 mm 含量降低了 1.68 個百分點，中間易選粒級含量提高了 6.73 個百分點，由此說明新的裝補球制度更符合當(dāng)前生產(chǎn)要求。

(3) 經(jīng)統(tǒng)計，該金礦選礦廠施行新的裝補球制度后，磨機處理量提高了 6.79%，磨機利用系數(shù)提高了 10.89%，鋼球單耗降低了 6.73%，磨礦電耗降低了4.18%，浮選回收率提高了 0.32 個百分點，每年可為企業(yè)增加效益 1 325 萬元。該金礦選礦廠新型裝補球制度的研究及應(yīng)用對其他有類似問題的礦山具有借鑒意義。