楊韌華，杜文平，宋 坤

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦尾礦回收廠選二工段一段磨機(jī)處理礦樣為大山選廠一段尾礦經(jīng)JJF-16m3浮選機(jī)預(yù)浮選所得的泡沫產(chǎn)品經(jīng)旋流器預(yù)先分級(jí)后的沉砂和大山一段磨礦球磨機(jī)頑石構(gòu)成的混合樣（磨礦流程見圖1），二者重量比約為10∶1；由于兩種物料在粒度和硬度方面存在顯著差異，混合礦樣粒級(jí)組成非常寬泛，球磨時(shí)磨礦細(xì)度較粗，對(duì)后續(xù)浮選十分不利。針對(duì)這一問題，現(xiàn)場(chǎng)采用立磨機(jī)取代原有的臥式球磨機(jī)，并以瓷球替代鋼球，不僅有效提高了磨礦效率，而且明顯降低了設(shè)備能耗及襯板損耗。

圖1 一段磨礦分級(jí)流程

2 礦樣性質(zhì)

2.1 粒度組成

與其它選礦廠相比，德興銅礦尾礦回收廠選二工段一段磨機(jī)給料粒度極不均勻，粒級(jí)范圍極寬。頑石粒度在5mm以上占比為37.41%，最大顆粒達(dá)30mm，1mm粒級(jí)占比為54.53%；而一段尾礦預(yù)浮選沉砂中0.074mm以上粒級(jí)占比為80.59%，且有8.14%礦物粒度在0.038mm以下；對(duì)于總的磨機(jī)給礦而言，約有81.44%礦物分布于0.074~1mm之間，5mm以上粒級(jí)分布率為4.05%，200目以下粒級(jí)分布率為13.48%。磨機(jī)給礦整體粒度分布見表1，頑石粒度分布見圖2，預(yù)先分級(jí)沉砂粒度分布詳見圖3。

表1 磨機(jī)給礦整體粒度分布

圖2 頑石粒度分布

圖3 預(yù)先分級(jí)沉砂粒度分布

2.2 礦物組成

尾礦回收廠選二工段磨機(jī)給礦產(chǎn)品中的銅礦物主要為黃銅礦，另有少量黝銅礦及銅藍(lán)；其他金屬礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、閃鋅礦以及黝銅礦等；脈石礦物主要有石英、長石、云母等。黃銅礦是選廠回收的主要目的礦物，其粒度主要分布于10~15μm，約90%的黃銅礦與黃鐵礦和脈石礦物以連生體或貧連生體的形式存在。

寬泛的粒級(jí)分布與含銅礦物粒度細(xì)、嵌布狀況復(fù)雜的現(xiàn)狀，使得常規(guī)的球磨機(jī)在尾礦回收廠選二工段使用效果不佳，球磨機(jī)溢流粒級(jí)僅能達(dá)到約40%-74μm，礦樣中含銅礦物的解離程度較低，對(duì)后續(xù)銅的浮選造成了極大的影響。

3 立磨機(jī)特性

立磨機(jī)［1-3］誕生于20世紀(jì)50年代，與球磨機(jī)相比，立磨機(jī)磨礦時(shí)無需轉(zhuǎn)動(dòng)筒體，能耗較低，此外，因其還具有磨礦產(chǎn)品粒度均勻、振動(dòng)小、維護(hù)簡單等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于有色金屬、黑色金屬和非金屬礦的磨礦作業(yè)中。

德興銅礦尾礦回收廠所用JM2200BF型立磨機(jī)由長沙礦冶院研制，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、立式筒體、螺旋攪拌器以及支座等部分組成。設(shè)備主要參數(shù)如表2所示。結(jié)構(gòu)特征見圖4。

圖4 立磨機(jī)基本構(gòu)造

表2 JM2200BF型立磨機(jī)主要設(shè)備參數(shù)

立磨機(jī)磨礦過程中，筒體無需轉(zhuǎn)動(dòng)，而是通過螺旋攪拌軸的旋轉(zhuǎn)，使研磨介質(zhì)和礦漿在筒體內(nèi)部進(jìn)行整體自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及多維的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在研磨介質(zhì)以及螺旋攪拌器的共同作用下，通過磨剝及少量的沖擊擠壓作用，對(duì)礦石進(jìn)行研磨粉碎，研磨產(chǎn)生的細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品或輕質(zhì)產(chǎn)品在螺旋攪拌器的作用下懸浮在礦漿上層，并從上部排礦口溢出，可有效防止其在磨機(jī)里停留過久而導(dǎo)致過磨，溢出產(chǎn)品經(jīng)分級(jí)器簡單分級(jí)后，合格細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)入后序選別作業(yè)，沉砂通過分級(jí)器底部的循環(huán)泵再次返回立磨機(jī)再磨［4-6］。

4 立磨機(jī)主要參數(shù)優(yōu)化

生產(chǎn)實(shí)踐中采用氧化鋁陶瓷球作磨礦介質(zhì)，與鋼球相比，氧化鋁陶瓷球硬度高，密度小，磨礦過程中其對(duì)筒體及襯板的磨損程度更小，并可降低設(shè)備運(yùn)行功率，有利于降低磨礦成本；同時(shí)，氧化鋁陶瓷球密度與頑石密度接近，可有效避免兩者在立磨機(jī)內(nèi)因分層而導(dǎo)致磨礦效果降低的現(xiàn)象。

4.1 介質(zhì)充填率

介質(zhì)充填率是影響立磨機(jī)磨礦效果的重要指標(biāo)。在磨礦濃度60%，轉(zhuǎn)速35r/min條件下，通過考察不同充填率下穩(wěn)定運(yùn)行期間立磨機(jī)檢查分級(jí)旋流器溢流的細(xì)度，從而確定最佳充填率。結(jié)果如圖5所示。

圖5 介質(zhì)充填率考察結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著磨礦介質(zhì)充填率的增加，旋流器溢流細(xì)度隨之提高；充填率達(dá)到53.10%時(shí)，旋流器溢流細(xì)度為60.37%-74μm，之后，隨著充填率的增加，細(xì)度呈下降趨勢(shì)。

4.2 攪拌轉(zhuǎn)速

為了探索立磨機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)磨礦效果的影響，保持氧化鋁球充填率為53.10%，立磨機(jī)磨礦濃度為60%不變，考察不同攪拌轉(zhuǎn)速下磨機(jī)檢查分級(jí)旋流器溢流的細(xì)度，其磨礦效果如圖6所示。

圖6 攪拌轉(zhuǎn)速考察結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著磨機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，運(yùn)行電流增加，旋流器溢流細(xì)度隨之提高。由于立磨機(jī)設(shè)計(jì)最大轉(zhuǎn)速為35 r/min，因此確定立磨機(jī)攪拌轉(zhuǎn)速為35 r/min。

4.3 磨礦濃度

為了考察磨礦濃度對(duì)磨礦效果的影響，保持氧化鋁球充填率為53.10%，立磨機(jī)轉(zhuǎn)速為35 r/min不變，通過調(diào)節(jié)磨礦及旋流器補(bǔ)加水量，考察不同磨礦濃度下的磨礦效果，結(jié)果如圖7所示。

圖7 磨礦濃度考察結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著磨礦濃度的增高，旋流器溢流細(xì)度隨之增加。高濃度磨礦更有利于提高磨礦細(xì)度，同時(shí)有利于穩(wěn)定磨機(jī)液面及提高臺(tái)效。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中，通?？刂颇サV濃度65%上下。

4.4 磨礦介質(zhì)配比

在僅以Φ20mm氧化鋁陶瓷球?yàn)槟サV介質(zhì)條件下，在磨礦過程中頑石的消耗速率有限，連續(xù)給頑石會(huì)出現(xiàn)頑石堆積吐礦的現(xiàn)象。因此，在保持氧化鋁陶瓷球整體充填率為53.10%，立磨機(jī)轉(zhuǎn)速為35 r/min，磨機(jī)濃度為65%條件下，探索以不同配比條件下的Φ35mm與Φ20mm氧化鋁陶瓷球?yàn)槟サV介質(zhì)的磨礦效果，結(jié)果見圖8。

圖8 磨礦介質(zhì)配比試驗(yàn)結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著Φ35mm氧化鋁瓷球配置比例的增加，立磨機(jī)的排礦細(xì)度逐漸增高，當(dāng)Φ20mm與Φ35mm氧化鋁陶瓷球配比為2∶1時(shí)，旋流器溢流細(xì)度最高，且此時(shí)磨機(jī)內(nèi)頑石堆積情況得到明顯改善。

5 技術(shù)指標(biāo)分析

在上述最佳參數(shù)條件下，新型JM2200BF型立磨機(jī)于2020年上半年應(yīng)用于尾礦回收廠選二工段磨礦，并已穩(wěn)定運(yùn)行一年多。與原球磨機(jī)相比，立磨機(jī)的應(yīng)用可使磨礦介質(zhì)消耗量下降50%，電耗下降18.75%，溢流細(xì)度提高20個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)有效提高銅的浮選回收率，由原來的71%提高至84%，選廠每年可新增銅金屬量約75t。新舊磨機(jī)工藝指標(biāo)對(duì)比見表3，運(yùn)行指標(biāo)參數(shù)對(duì)比見表4。

表3 新舊磨機(jī)工藝指標(biāo)對(duì)比

表4 新舊磨機(jī)運(yùn)行指標(biāo)參數(shù)對(duì)比

6 經(jīng)濟(jì)效益概算

對(duì)JM2200BF型立磨機(jī)的使用給選廠所增加的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了估算，主要包括：

（1）電耗效益。按原球磨機(jī)年均電耗128894×12=1546728 kW·h，立磨機(jī)電耗降低18.75%，工業(yè)電費(fèi)0.60元/ kW·h，每年因電耗較低所產(chǎn)生的效益為1546728×0.1875×0.60=17.4萬元；

（2）磨礦介質(zhì)效益。原球磨機(jī)磨礦介（鋼球）質(zhì)年耗量為84t，立磨機(jī)磨礦介質(zhì)（瓷球）耗量降低50%，鋼球平均單價(jià)0.55萬元/t，瓷球平均單價(jià)0.92萬元/t，每年磨礦介質(zhì)耗量降低所產(chǎn)生效益為84×0.55-42×0.92=7.56萬元；

（3）銅金屬收益。按2019年江銅內(nèi)部結(jié)算價(jià)格（根據(jù)同期上海期貨結(jié)算價(jià)格×系數(shù)-品位基差），我廠銅結(jié)算均價(jià)27798.38元/t金屬，我廠噸金屬成本為20348.93元/t，每年增加75t銅金屬量產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為（27798.38-20348.93）元/t×75t=55.871 萬元。

綜上，JM2200BF型立磨機(jī)的使用，預(yù)計(jì)每年可為尾礦回收廠創(chuàng)造效益共計(jì)55.871+7.56+17.4=80.831萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

7 結(jié)語

（1）尾礦回收廠選二工段磨機(jī)入料粒級(jí)寬泛，而含銅礦物嵌布粒度較細(xì)，常規(guī)球磨機(jī)處理效果差，而JM2200BF型立磨機(jī)可有效提高磨礦粒度，解決了現(xiàn)場(chǎng)磨礦難度大，銅浮選指標(biāo)難以提高的問題。

（2）JM2200BF型立磨機(jī)的使用，預(yù)計(jì)每年可為尾礦回收廠創(chuàng)造效益80.831萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)，該設(shè)備在尾礦回收廠的成功應(yīng)用，對(duì)國內(nèi)外同類型選廠的磨礦具有良好的參考和借鑒意義。