(中國粉體技術網/班建偉)自磨、半自磨機是一種兼有破碎和粉磨功能的設備,由于碎磨作為選別之前的準備作業,建設投資占選礦廠總投資約50%~60%,裝機功率占選礦廠總裝機功率約60%~70%,因此,碎磨工藝的選擇直接影響項目的投資成本、運營費用及效益。自磨、半自磨機因其流程簡單,配置方便,投資節省,目前被國內外礦山企業廣泛應用。
1 自磨、半自磨設備及工藝發展
1.1 國外自磨、半自磨設備及工藝發展現狀
20 世紀50 年代之前,國際上碎磨以常規2 段或3 段破碎+ 閉路篩分+ 磨礦流程為主,設備規格較小,占地面積大,控制水平低。隨后澳大利亞、加拿大、美國、前蘇聯等國在冶金礦山行業開始采用自磨工藝。隨著技術不斷進步與發展,自磨、半自磨工藝已成為礦山領域應用最為廣泛的碎磨工藝之一。
世界主要自磨、半自磨設備生產商有Svedala( Metso) 、Fuller( FLSmidth) 、Krupp Polysius( 水泥行業) 、Tyazhmash( 俄羅斯) 、ANI、CITIC( 中信重工) 。截止到2000 年,世界已應用的自磨、半自磨機約為1075 臺,主要應用于鐵礦、銅礦及金礦等金屬礦山,總裝機功率達到2700MW,同時以每年17% 的速度遞增。近些年自磨、半自磨機應用的增漲勢頭突飛猛進,2007 年達到歷史最高水平,2008 年受經濟危機影響略有下降,2010 年之后開始不斷復蘇。截至2010 年底國際上已應用的大型號的自磨、半自磨機如中信泰富西澳鐵礦8400 萬t /a 項目,采用了6臺12.2 m × 10.97 m 的半自磨機,中鋁秘魯Toromocho銅礦的117200 t /d 項目,采用了1臺12.2 m × 7.92 m 半自磨機,瑞典Boliden Aitik 銅礦采用了1 臺11.6 m × 13.7 m 自磨機。
1.2 我國自磨、半自磨設備及工藝發展現狀
我國20 世紀60 年代開始引進濕式自磨工藝,70 年代在工業中得到應用。2004 年以前,主要以小規模礦山應用為主,其關鍵工藝技術均靠國外引進,而國內的自磨、半自磨工藝技術發展相對緩慢。冬瓜山銅礦引進Svedala 公司的半自磨機8.53 m×3.96 m( 功率為4 850 kW) 于2004 年順利投產,大紅山鐵礦引進Metso 公司的半自磨機8.53m×4.27 m( 功率為5 500 kW) 于2006 年投產,為此后在生產實踐中積累了寶貴經驗。2009 年中國黃金集團烏努克吐山銅鉬礦一期工程采用2 臺8.8 m×4.8 m 國產半自磨機,該設備為當時國產最大的半自磨機,功率為6 000 kW/臺,處理能力超過35 000 t /d。2010 年江銅集團德興銅礦采用當時國產最大的半自磨生產線也投產,設計使用1 臺10.37 m × 5.19 m 半自磨機,功率為2×5586 kW,單系列處理能力達到22 500 t /d。
此后,國產大型(半) 自磨的應用不斷有新的進展。近些年通過不斷對國外自磨、半自磨設備的引進并吸收,國產大型( 半) 自磨主體設備制造水平已基本與國際接軌,特別在近10 a 取得了很大的進展和突破。但在關鍵技術方面,如設備選型手段、成套電機驅動系統、生產自動化控制手段、關鍵精密部件、潤滑系統、設備檢修工具等均為國外引進,特別是設備投產后配合工藝參數的調整或優化較國外先進理念和實踐經驗有一定差距。
未來較長一段時間內,礦山開發將主要集中在南美、澳大利亞、非洲等礦業資源豐富地區,而國產(半) 自磨機生產廠家需不斷提升自身技術優勢和性價比才能搶占一席之地。部分有代表性的國產大型( 半) 自磨機應用情況見表1。
2 自磨、半自磨技術的新進展及應用實踐
2.1 墨西哥PEnSQUITO 礦自磨工藝應用實踐
Penasquito 鉛鋅多金屬礦隸屬于Goldcorp 公司,2009 年建成投產。該礦包括Pe珘nasco-Azul 和ChileColorado 2 個礦體,含鉛為0.29%~0.36%、鋅品位為0.61%~0.84%、金品位為0.33~0.60 g /t、銀品位為27.0~36.2 g /t。目前,該礦的選礦廠碎磨系統總處理規模為1.3 萬t /d,采用SABC 流程,碎磨生產線選用1 臺11.58 m 半自磨和2 臺7.31 m球磨機,并首次在頑石破碎作業段采用3 臺頑石破碎機H8800 和2 臺1915 高壓輥磨機,選廠年作業率為90%~92%。選廠碎磨工藝見圖1。
選廠碎磨工藝半自磨給礦粒度F80為141 mm,半自磨通過能力為2 264 t /h,半自磨功率為19 300 kW,半自磨排礦粒度P80為2~3 mm,半自磨單位能耗為6.3 kWh /t,半自磨鋼球充填率為12%~ 15%,鋼球消耗為0.4~0.5 g /t。頑石量為300 t /h,頑石窗開孔大小為85 mm。球磨機功率為12 000 kW,球磨機單位能耗為9.2 kWh /t,邦德球磨功指數為13.8 kWh /t,球磨機鋼球充填率為30%,鋼球消耗約為0.4 g /t。水力旋流器分級產品粒度P80 = 0.125 mm,給礦壓力為60~80 kPa; 分級渣漿泵為Warman Weir MC 650,功率為2 000 kW。
2.2 瑞典Aitik 銅礦自磨工藝流程應用實踐
Aitik 銅礦位于瑞典北部,其歷經多次技改擴產。2006 年開展新建3 600萬t /a 規模自磨流程方案的可行性研究。碎磨工藝對半自磨+ 球磨方案、Outotec 單段自磨+ 頑石破碎方案以及三段閉路破碎( 最終破碎產品<12mm) + 礫磨方案進行了對比分析。經方案比較,最終考慮采用自磨+ 礫磨的碎磨工藝流程,Aitik 銅礦新建選礦廠碎磨流程見圖2。
Aitik 銅礦有2 條自磨系統生產線,每條生產線為1臺11.6 m×13.1 m 自磨機,功率為22.5 MW,1臺9.1 m×10.7 m 礫磨機,功率為2×0.5 MW; 頑石根據情況進入礫磨機作為磨礦介質或與中間粒級( 15~30 mm) 一并返回自磨機; 為保證其產能,設計考慮預留1 條頑石破碎生產線的可能;磨礦單位能耗為11.8 kWh /t,球磨產品粒度為P80= 0.174 mm、磨機襯板全套更換周期為11 個月,給料端提升及排礦端格柵板更換周期為5.5 個月。
2.3 西澳Lefroy 金礦單段半自磨工藝應用實踐
Lefroy 金礦是南非Gold Fields 公司子公司St.Ives金礦公司經營管理的礦山,其位于西澳大利亞金礦田區坎博爾達鎮東南約20 km。St.Ives 金礦公司基于Lefroy 金礦老選廠生產實測數據以及JKSimMet模擬選型,對單段半自磨方案、3 段1閉路破碎+ 傳統磨礦工藝流程、SABC 碎磨流程、10.72 m直徑單段半自磨+ 頑石破碎工藝流程進行了評估比較,結合選廠自身情況最終采用單段半自磨破碎方案,半自磨機采用1臺10.72 m×5.48 m,功率為13 000 MW。碎磨工藝流程見圖3。
選廠碎磨系統半自磨機給礦F80 = 110 mm,通過能力為551 t /h,頑石循環負荷為25%,產品粒度P80 = 0.125 mm; 旋流器循環管負荷為300%,旋流器給礦濃度為63.20%,旋流器給礦壓力為60 kPa;邦德球磨功指數為16 kWh /t,邦德棒磨功指數為21 kWh /t, JK 跌落試驗數據A = 81、b = 0.31、A×b =25.11、ta = 0. 24; 鋼球充填率為8. 0%,總充填率為28. 0%,頑石產率為40%,頑石窗開孔面積率為5. 8%,頑石窗開孔率為57. 0% 時,處理能力為546 t /h; 半自磨機襯板( 包括給料端襯、排礦端襯板、筒體襯板) 使用周期較長,約為15 個月。
2.4 中金烏努格吐山銅鉬礦二期半自磨工藝應用實踐
中金烏努格吐山銅鉬礦位于內蒙古自治區滿洲里市南西22 km,礦區范圍約27. 93 km2。中金烏山銅鉬礦二期工程規模為35 000 t /d,碎磨采用1 段粗碎、半自磨( + 頑石破碎) 、1 段球磨的碎磨流程。碎磨流程為粗礦堆場內的礦石經重型板式給礦機及膠帶輸送機給入1 臺11.0 m×5.4 m 半自磨機,給礦粒度為-300 mm,半自磨機排礦端安裝磁力弧。半自磨機排礦經1 臺直線篩分級脫水,篩上大于6 mm頑石經膠帶輸送機給入頑石倉,再經1 臺HP800 圓錐破碎機開路破碎后返回自磨機; 直線篩篩下產品進入由1 臺7.9 m×13.6 m 溢流球磨機及11 臺840 mm 旋流器組組成的1 段閉路磨礦系統,旋流器溢流細度為- 0.074 mm 65%。
3 結語
通過上述應用實踐表明,隨著礦山企業開采的規模越來越大以及企業追求項目經濟效益的要求越來越高,自磨、半自磨設備及工藝技術應用均實現了較大的進步和發展??梢灶A見,在未來礦山大規模開發的背景下,該工藝在生產實踐過程中的優越性將越來越顯現。在這種環境下,我國相關企業應該積極吸收消化國際先進技術,加快設計研發的步伐,不斷優化工藝流程,提高設備性能,向高度自動化和智能化方向發展。
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