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        頑石處理對半自磨機產能的影響

        2021-06-30 10:55:26許鴻國曾軍龍張建軍
        中國鉬業(yè) 2021年3期
        關鍵詞:礦量頑石排料

        許鴻國,曾軍龍,李 楊,張建軍,趙 軍,王 明

        (金堆城鉬業(yè)汝陽有限責任公司,河南 洛陽 471039)

        0 引 言

        自磨、半自磨工藝技術經過60年的發(fā)展和探索,已逐漸發(fā)展成為成熟技術,不僅主要設備逐漸大型化,碎磨流程也逐漸多樣化。自磨/半自磨工藝流程具有工藝流程簡單、投資成本低、崗位操作人員少以及便于后期提產改造等優(yōu)點,近年來在世界各地得到廣泛推廣運用[1]。目前國外應用較好的礦山有巴西SOSSEGO、美國的Phcenix和澳大利亞的Olymic Dam等礦山[2-3],國內應用較好的有安徽銅陵冬瓜山銅礦、江西德興大山選廠和山西袁家村鐵礦等礦山。對于帶有頑石破碎作業(yè)的SABC磨礦流程,頑石破碎機的運行效果直接決定了頑石返回至磨機的產品粒度,因此,若頑石破碎機的運行效果未達到預期,會導致頑石在磨礦流程中不斷循環(huán)、累積。

        1 河南某鉬礦SABC磨礦流程簡介

        河南某鉬礦設計規(guī)模為20 000 t/d,采用SABC磨礦流程,由半自磨機、頑石破碎機、球磨機組成,通過皮帶輸送機進行給礦,頑石經破碎后返回,具體流程線路為:粗礦倉—1#皮帶—2#皮帶—半自磨機—直線振動篩—篩上產品(頑石)—3#皮帶—4#皮帶—頑石破碎機—5#皮帶—2#皮帶形成閉路,其工藝流程見圖1。主要設備規(guī)格為1臺φ10.37 m×5.19 m半自磨機,1臺φ7.32 m×12 m 球磨機,2臺HP400頑石破碎機(1用1備)。半自磨機排料端襯板由排料格子板和排礫格子板組合,排礫格子板孔徑為70 mm,排料格子板孔徑為30 mm。根據(jù)相關文獻研究[4],SABC工藝流程現(xiàn)場運行過程中,會出現(xiàn)半自磨機功率過高,新增給礦量受限的現(xiàn)象,該現(xiàn)象與頑石粒度直接相關。本文結合現(xiàn)場運行數(shù)據(jù),對SABC磨礦流程頑石返回對半自磨機產能的影響進行探討。

        圖1 磨礦工藝流程

        2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集與分析

        現(xiàn)場與半自磨機配套的是兩臺HP400頑石破碎機(一開一備),在試生產期間,由于頑石破碎機故障頻發(fā),為了能夠保證生產連續(xù),將頑石破碎機排礦口調大,避免過鐵等異常情況造成設備損壞,導致停產,待備用頑石破碎機修復后,恢復生產頑石破碎機排礦口,發(fā)揮頑石破碎作用?,F(xiàn)場收集數(shù)據(jù)包括半自磨機功率、軸承壓力、臺效以及頑石排出量等,以上數(shù)據(jù)均來自于選礦廠DCS自動控制系統(tǒng)。

        2.1 HP400排礦口大小對排礦產品粒度分布的影響

        頑石破碎機的排料產品粒級分布隨著排礦口的改變而改變,HP400頑石破碎機不同排礦口其排礦產品的粒度分布曲線見圖2。半自磨機排出的頑石粒度范圍通常為20~80 mm,結合圖2可知,當排礦口為16 mm時,粒度大于32 mm通過率低于30%,并且粒度越大通過率越小,破碎效果較好;當排礦口為32 mm時,粒度大于51 mm通過率低于35%,有一定的破碎效果;當排礦口為47 mm,粒度為51 mm的頑石通過率為65%左右,破碎效果差,因此當頑石破碎機排礦口47 mm時,頑石破碎機基本未能起到破碎作用。

        圖2 HP400排料產品的粒度曲線

        2.2 頑石破碎機排礦口大小對半自磨機產能的影響

        就半自磨機而言,頑石經破碎后的粒度越小越好,減小循環(huán)負荷,降低能耗,提升處理能力。對頑石破碎機而言,排礦口越小,處理能力下降,同時襯板磨損增大,使用周期變短,增大了運行成本,為此在確定排礦口尺寸時,盡可能使排礦產品對半自磨處理能力影響小,又要保證其自身碎礦經濟性,為此結合HP400排料產品的粒度曲線,選擇排礦口為47 mm、32 mm以及16 mm的破碎效果分析對半自磨機產能的影響。

        2.2.1 排礦口為47 mm時對半自磨機產能的影響

        為考察破碎機排礦口為47 mm時頑石返回對半自磨機產能的影響,對半自磨機運行狀態(tài)進行了分析,分析曲線見圖3。

        由圖3可見,7∶10左右開啟頑石破礦量,到7∶25左右5#皮帶頑石量逐步增加240 t/h,在相同時間段內,2#皮帶礦量達到980 t/h,同時半自磨機功率和壓力明顯上升;逐步開始減少1#皮帶新增給礦量,直至8∶40左右,半自磨機功率和壓力逐步趨于穩(wěn)定,且與開頑石破碎機前相比略有所增加,此時2#皮帶的總礦量為780 t/h左右,1#皮帶礦量為520 t/h左右,在此期間,半自磨機吐出的頑石量并未明顯下降。通過對前后礦量和半自磨機功率、壓力變化分析,可知在頑石破碎機排礦口設定為47 mm時,頑石返回量與等量的新增給礦量對半自磨機處理量影響相當,并且有一定的“舊”頑石再次排出。

        圖3 排礦口為47 mm頑石返回對半自磨機產能的影響

        2.2.2 排礦口為32 mm時對半自磨機產能的影響

        為考察頑石破碎機排礦口為32 mm時,頑石返回對半自磨機處理能力的影響,對半自磨機運行狀態(tài)進行分析,分析曲線見圖4。

        從圖4可見,在13∶40左右開啟頑石破,到13∶50左右5#皮帶頑石量逐步上升為150 t/h,在相同時間段,2#皮帶總礦量上升至990 t/h,此時半自磨機的功率和壓力逐步上升,半自磨機排出的頑石量由原始的90 t/h左右增至125 t/h左右,增比38%左右,至14∶30左右,因半自磨機功率和壓力上升明顯,為使壓力和功率趨于穩(wěn)定,開始逐步減少1#皮帶的礦量,至15∶00左右,半自磨機功率和壓力逐步趨于穩(wěn)定,在此期間半自磨機排出的頑石量從90 t/h上升至120 t/h左右,并且趨于穩(wěn)定。通過對前后礦量和半自磨機功率、壓力變化以及半自磨機產生的頑石量分析,可知在頑石破碎機排礦口設定為32 mm時,頑石返回對半自磨機處理量有較大影響,并且有一定的“舊”頑石再次排出。

        圖4 排礦口為32 mm頑石返回對半自磨機產能的影響

        2.2.3 排礦口為16 mm時對半自磨機產能的影響

        為考察頑石破碎機排礦口為16 mm時,頑石返回對半自磨機處理能力的影響,對半自磨機運行狀態(tài)進行分析,分析曲線見圖5。

        從圖5可見,在0∶50左右時,5#皮帶開啟,頑石量為180 t/h左右,總礦量基本不變,此時半自磨機的功率由9 600 kw左右降至8 000 kw左右,半自磨機排出的頑石量由開始的130 t/h左右降至100 t/h左右。說明:180 t/h的頑石返回量對半自磨機處理能力基本不影響,并且返回的頑石在半自磨機內部基本消耗殆盡。在2∶10左右,頑石返回量逐漸下降,1#皮帶礦量逐漸上升,半自磨機排出的頑石逐漸上升,進一步說明,在此階段內,5#皮帶的頑石對半自磨機的負荷基本沒有影響。從整個時間段來看,頑石破碎機排礦口調至16 mm時,頑石返回量對半自磨機的處理能力基本沒有影響。

        圖5 排礦口為16mm頑石返回對半自磨機產能的影響

        3 分析與討論

        半自磨機在運行過程中會產生一些頑石,也叫難磨粒子或臨界粒子,這種粒徑的礦石不具備作為介質的作用,同時又需要更大的礦石或鋼球撞擊它們才能使其破碎,因而在半自磨機中的可磨度較差,會不斷積累而占用半自磨機的有效體積,造成半自磨機生產效率低,能耗上升,對硬度較大的礦石更為明顯。

        隨著頑石破碎排礦口的增大,大部分頑石未獲得有效破碎,返回的頑石在磨礦時間內不能及時消耗掉,磨機內部的頑石量進一步累積,導致磨機內頑石和礦漿的排料受阻。由于該礦用的半自磨機為滿頻恒速運轉,排料速度受礦漿提升器的影響較大。有研究表明[4],當?shù)V漿流入提升器的過程中會出現(xiàn)礦漿“回流”與“攜帶”現(xiàn)象,并且隨著磨機的轉速越大,頑石量越多,這種現(xiàn)象越明顯。

        國外有學者通過DEM模擬技術對頑石在自磨機礦漿提升器中的狀態(tài)進行模擬分析,見圖6[5]。當磨機轉一圈后,礦漿提升器中的頑石未全部進入排料端中空軸,會出現(xiàn)“攜帶”現(xiàn)象,如圖6(a)所示,該現(xiàn)象國外學者已通過對半自磨機急停進行了驗證。當?shù)V漿提升器從最低處開始逆時針旋轉,由于提升器與排料端中空軸有呈約75°的夾角,粒度過大的頑石返回,磨的不夠,容易出現(xiàn)“回流”現(xiàn)象,如圖6(b)所示,未能全部及時排至中空軸,出現(xiàn)“攜帶”現(xiàn)象,進入下一個圓周運動,會占據(jù)一定的體積空間,對礦漿和頑石再次進入提升器有一定的阻滯作用,造成頑石和礦漿在格子板的底部出現(xiàn)“滯留”現(xiàn)象,如圖6(c)所示。

        圖6 頑石在礦漿提升器中的狀態(tài)

        4 結 語

        通過對頑石破碎機在不同排礦口條件下,頑石返回過程中的半自磨機運行數(shù)據(jù)進行分析,并結合國內外學者對自磨機排料端頑石運動軌跡的研究成果,探討了頑石返回對半自磨機產能影響的內在原因,獲得以下結論:

        (1)隨著頑石破碎機排礦口增大,頑石對半自磨機的產能影響越大,導致半自磨機產能下降,運行穩(wěn)定性變差。通過比較,頑石破碎機排礦口設定為16 mm時,頑石能得到有效破碎,頑石返回對半自磨機處理能力影響最小,效果最佳。

        (2)頑石破碎機排礦口越大,其破碎效果差,返回半自磨機的頑石未獲得有效破碎時,頑石“攜帶”與“回流”使得“滯留”現(xiàn)象加劇,導致礦漿和頑石排料受阻,容易在半自磨機內部累積,從而限制了半自磨機對原礦的處理能力。

        (3)在SABC磨礦工藝流程運行過程中,保證頑石破碎的有效性將減少頑石對半自磨機處理能力的影響,進而提高半自磨機的運行穩(wěn)定性。

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