SABC碎磨工藝設(shè)計及其在金屬礦選礦廠的應用實踐

李建偉 董紅建 袁明

摘 要：該文介紹了SABC工藝流程的結(jié)構(gòu)及其特點，總結(jié)了SABC工藝流程的應用條件和目前常用的幾種實驗室試驗方法，提出了提高SABC碎磨系統(tǒng)穩(wěn)定性的幾種關(guān)鍵措施。同時對目前兩個應用實踐效果良好的SABC碎磨工藝選礦廠進行了介紹。

關(guān)鍵詞：半自磨 SABC碎磨 磨礦介質(zhì) 應用實踐

中圖分類號：TD921 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-02

礦石的準備作業(yè)是進行礦物分選的基礎(chǔ)也是選礦工藝的初期環(huán)節(jié)，主要包括礦石的破碎作業(yè)和磨礦作業(yè)，是選礦工藝中不可缺少的環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計，礦石的碎磨作業(yè)能耗約占選礦廠總能耗的60%～70%，因此在進行大型選礦廠設(shè)計時，必須選擇最佳的碎磨工藝，最大限度的實現(xiàn)選礦廠的節(jié)能降耗。

從19世紀末，人們認識到礦石可以自磨開始對自磨技術(shù)的研究不斷深入，自磨技術(shù)在有色和黑色金屬選礦廠的到了廣泛的應用。目前金屬礦選礦廠常用的碎磨工藝主要有常規(guī)碎磨工藝（破碎+球磨）和（半）自磨工藝兩大類。其中SABC碎磨工藝屬于半自磨工藝的一種，在生產(chǎn)操作、成本控制、選別指標方面與傳統(tǒng)破碎工藝比較，具有明顯優(yōu)勢。因此在進行大型金屬礦選礦廠設(shè)計時通常將其作為一種碎磨工藝方案，考慮其可行性[1]。在當前碎磨工藝中，磨礦產(chǎn)品的質(zhì)量存在很大差異，因此對后續(xù)的選擇指標影響很大，所以必須要選擇最適合礦石性質(zhì)的碎磨工藝，以實現(xiàn)最高的分選指標。

1 SABC碎磨工藝流程結(jié)構(gòu)及特點

SABC碎磨工藝流程是指半自磨+球磨+破碎工藝。通常是指礦石直接進入半自磨機進行自磨，半自磨機的產(chǎn)品給入振動篩，篩下的合格粒級給入后續(xù)球磨分級系統(tǒng)，最終得到合格磨礦產(chǎn)品，而篩上大顆粒的“頑石”則經(jīng)過破碎機破碎后返回半自磨作業(yè)。其特點是引入細碎機以破碎難磨的礫石，消除難磨礫石在自磨機中的積累，可以改變自磨機中自然磨介的粒度性質(zhì)，有利于為后續(xù)作業(yè)提供合適粒度的物料[2]（圖1）。

P.柯維斯托能認為SABC流程具有無細碎作業(yè)、流程簡單、處理量較高而且比較穩(wěn)定等優(yōu)點[3]，通過增加破碎機來處理半自磨機的“頑石”，接觸自磨機難磨物料積累的問題。

2 SABC碎磨工藝的應用條件和試驗基礎(chǔ)

2.1 SABC碎磨工藝的應用條件

自磨是靠礦石自身作為磨礦介質(zhì)進行研磨，半自磨則是在自磨的基礎(chǔ)上添加少量鋼球作為磨礦介質(zhì)，以彌補自然礦石介質(zhì)的不足。故SABC碎磨流程磨礦效率受礦石性質(zhì)的影響較大，由于礦段、礦體、成因不同的礦石性質(zhì)差別很大，因此SABC流程的處理量具有較大的波動性，特別是礦石的硬度性質(zhì)，嚴重影響流程的穩(wěn)定性[4]。

礦石在自磨機中能否形成穩(wěn)定的負荷是能否實現(xiàn)（半）自磨工藝的關(guān)鍵[5]。如許多砂巖型軟礦石，一般不適合采用半自磨工藝處理，因為這類礦石磨損很快，不能在自磨機中形成穩(wěn)定介質(zhì)負荷。因此碎磨工藝的選擇主要由礦石性質(zhì)決定，在確定碎磨工藝時除了考慮礦石中有用礦物的嵌布粒度（決定磨礦段數(shù)）外，在確定半自磨工藝時，如何處理難磨物料的積累問題也是采用半自磨工藝考慮的重要問題（即是否采用SABC工藝）。

自磨流程的采用首先需要礦石能形成足夠數(shù)量的磨礦介質(zhì)。一般情況下，通過測定礦石的球磨功指數(shù)和介質(zhì)適應性結(jié)果分析得出，普氏硬度為f=6～12的礦石適于SABC碎磨工藝。

朱月鋒[6]對普郎銅礦礦石進行了半自磨批次磨礦試驗、球磨功指數(shù)試驗、棒磨功指數(shù)試驗、磨損指數(shù)試驗、JK落重試驗等指出普郎礦石適合半自磨工藝，采用SABC碎磨流程是可行的。

2.2 SABC碎磨流程設(shè)計的試驗基礎(chǔ)

SABC碎磨工藝的選擇主要取決于待磨礦石的性質(zhì)，因此，在選擇合適的碎磨工藝之前，要進行充分的適應性驗證試驗。目前國外用于礦石自磨適應性試驗的的種類較多，主要有芬蘭Metso公司的實驗室分批自磨試驗、澳大利亞昆士蘭大學Julius Kruttschnitt礦物研究中心JKTech落重試驗、澳大利亞SMCC Pty公司半自磨機粉碎試驗、加拿大Minnov EX技術(shù)公司半自磨功率指數(shù)（SPI）試驗、美國MacPherson咨詢公司半自磨可能性試

驗等[7]。

2.2.1 芬蘭Metso公司的實驗室分批自磨試驗

芬蘭公司開發(fā)的實驗室分批自磨試驗獲得的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理，可以為SABC流程設(shè)計提供依據(jù)。試驗通過測定凈功率和產(chǎn)品中-12.7 mm礦量計算單位凈功耗（kW.h/t）。設(shè)計時使用試驗獲得的單位凈功耗乘以設(shè)計生產(chǎn)能力（t/h）再乘以1.2的機械系數(shù)即為選用的（半）自磨機功率。分批試驗產(chǎn)品的邦德球磨功指數(shù)和金屬磨損指數(shù)可用于后續(xù)球磨機選型計算和金屬磨損預測。

2.2.2 Julius Kruttschnitt礦物研究中心JKTech落重試驗

JKTech落重試驗是昆士蘭大學Julius Kruttschnitt礦物研究中心開發(fā)的一種實驗室試驗方法。這種試驗方法是根據(jù)（半）自磨機內(nèi)兩種主要粉碎過程：（高能）沖擊和（低能）磨蝕。通過（高能）沖擊粉碎試驗可以獲得沖擊粉碎參數(shù)，通過（低能）磨蝕試驗可以獲得磨蝕粉碎參數(shù)，將這些參數(shù)用于JKSimMet礦物加工模擬軟件，與有關(guān)設(shè)備及性能操作參數(shù)相結(jié)合，預測磨礦產(chǎn)品粒度特性。

2.2.3 澳大利亞SMCC Pty公司半自磨機粉碎（SMC）試驗

半自磨機粉碎（SMC）試驗是澳大利亞SMCC Pty公司開發(fā)的只需少量樣品即可完成的實驗室試驗，該試驗只需進行簡單的落重試驗，與計算機模擬軟件結(jié)合即可為（自）自磨工藝設(shè)計和設(shè)備選型提供試驗依據(jù)。

2.2.4 加拿大Minnov EX技術(shù)公司半自磨功率指數(shù)（SPI）試驗

半自磨功率指數(shù)（SPI）試驗是一種實驗室分批半自磨試驗，該試驗室通過對等量的相同粒度組成的礦樣進行反復循環(huán)的粉磨試驗，每個循環(huán)后得物料進行篩分分析，篩下作為產(chǎn)品，篩上作為循環(huán)負荷返回自磨機，進行下一個循環(huán)的粉磨，直至產(chǎn)品達到規(guī)定粒度，得到粉磨時間和產(chǎn)品粒度組成的曲線。粉磨時間越長，表明粉磨阻力越大，礦石越硬。

3 提高SABC碎磨工藝處理量及設(shè)備運轉(zhuǎn)率的措施

提高SABC碎磨工藝的處理量可以從工藝操作和設(shè)備入手，找出各工藝參數(shù)之間的關(guān)系，找出其最佳平衡點，以達到提高系統(tǒng)處理量，降低系統(tǒng)消耗的目標[8]。

3.1 保證供礦礦石的穩(wěn)定是提高處理量和設(shè)備運轉(zhuǎn)率的關(guān)鍵

由于SABC碎磨工藝受礦石性質(zhì)影響很大，故礦石性質(zhì)的變化會對流程產(chǎn)生較大的波動性，因此工藝對礦石性質(zhì)的穩(wěn)定性要求較高。因此，在生產(chǎn)過程中要保證均衡配礦。

3.2 保證半自磨機磨礦介質(zhì)充填率是SABC流程穩(wěn)定的關(guān)鍵

磨礦介質(zhì)的充填率是影響半自磨機生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素之一，因此為保證SABC碎磨工藝的穩(wěn)定性，必須優(yōu)化實驗和探索磨礦介質(zhì)，尋找最佳磨礦介質(zhì)充填率，掌握充填率、能耗、處理量等之間的關(guān)系，從而提高半自磨的生產(chǎn)效率。

3.3 優(yōu)化半自磨機的襯板設(shè)計

目前半自磨機的襯板設(shè)計常存在設(shè)計不合理、安裝尺寸控制不嚴、襯板材質(zhì)較差等問題。因此合理設(shè)計襯板結(jié)構(gòu)，改進襯板材質(zhì)，提高襯板質(zhì)量，對提高工藝處理量和穩(wěn)定性具有重要意義。

4 SABC碎磨工藝生產(chǎn)實踐

4.1 SABC碎磨工藝在德興銅礦的應用

德興銅礦選礦廠建成于20世紀80年代，是當時國內(nèi)最大、最先進的選礦廠。德興銅礦選礦廠設(shè)計規(guī)模為6萬 t/d，選礦廠建有一條處理量為2.25萬 t/d的SABC破碎系統(tǒng)。金建國對德興銅礦SABC工藝流程現(xiàn)狀分析后認為目前有處理難磨礦石系統(tǒng)臺效較低、系統(tǒng)設(shè)備的運轉(zhuǎn)率不高、鋼球襯板消耗指標較高等問題[8]。洪建華對比了德興銅礦常規(guī)碎磨工藝和SABC碎磨工藝認為SABC碎磨工藝與傳統(tǒng)工藝相比具有較大優(yōu)勢，需要進一步各工藝參數(shù)，最大限度實現(xiàn)其優(yōu)勢。（圖2）

4.2 SABC碎磨工藝在內(nèi)蒙古烏山銅鉬礦的應用

烏努格土山銅鉬礦（簡稱烏山銅鉬礦）位于內(nèi)蒙古新巴爾右旗，屬于低品位大型銅鉬有色金屬礦山，是一座大型斑巖銅鉬礦，資源儲量巨大，原礦品位較低。烏山銅鉬礦選礦廠設(shè)計規(guī)模為7.5萬 t/d，分兩期建設(shè)：一期為3.5萬 t/d，二期為4萬 t/d。選礦廠碎磨系統(tǒng)采用SABC碎磨工藝，碎磨設(shè)備采用國產(chǎn)Φ8.8 m×4.8 m半自磨機、Φ6.2 m×9.5 m溢流型球磨機、160 m3浮選機等國產(chǎn)大型選礦設(shè)備。

劉洪均[9]等認為烏山銅鉬SABC碎磨工藝具有流程短、先進可靠、大大降低了占地面積、減少了粉塵污染、降低了維修強度，其穩(wěn)定運行為國內(nèi)其他礦山碎磨工藝流程建設(shè)提供了借鑒。為防止系統(tǒng)破碎頑石的圓錐破碎機過鐵，造成設(shè)備損壞，烏山銅鉬礦選礦廠采用MA-2211型除鐵裝置，該除鐵裝置安裝在系統(tǒng)的關(guān)鍵位置可以第一時間除去系統(tǒng)中的碎鋼球，保證系統(tǒng)的正常

運行[10]。

5.結(jié)語

（1）SABC碎磨工藝與傳統(tǒng)碎磨工藝想無細碎作業(yè)、流程簡單、占地面積小、處理量較高等優(yōu)點，但是其適應性較差，受礦石性質(zhì)變化影響較大，因此在設(shè)計之間要進行充分的驗證試驗。

（2）礦石必須在自磨機中形成穩(wěn)定的負荷，這就決定了SABC碎磨工藝流程的適應范圍，砂巖型軟礦石以及過硬礦石均不適合用該碎磨工藝處理。

（3）保證給礦礦石性質(zhì)的穩(wěn)定、保證半自磨機介質(zhì)充填率、優(yōu)化襯板設(shè)計是保證流程穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

（4）SABC碎磨工藝在德興銅礦選礦廠、烏山銅鉬礦選礦廠應用效果良好，為國內(nèi)金屬礦山選礦廠碎磨工藝設(shè)計提供了

借鑒。

參考文獻

[1] 趙昱東.自磨（半自磨機）的進展及其應用效果[J].礦山機械，2005，33（10）：12-14.

[2] 邵全渝.論自磨技術(shù)的進展和對策[J].國外金屬礦選礦，1995（8）：1-9.

[3] P.柯維斯托能.粉磨流程設(shè)計的意義[J].國外金屬礦選礦，1997（5）：36-40.

[4] 楊松榮.國外自磨技術(shù)的應用[J].有色金屬（選礦部分），1993（1）：27-32.

[5] 關(guān)雅梅，劉萬年.自磨半自磨磨機的參數(shù)確定[J].中國礦業(yè)，2008，17（3）：47-50.

[6] 朱月鋒.半自磨工藝可行性研究[J].中國礦山工程，2009，38（1）：19-24.

[7] 吳建明.用于自磨（半自磨）流程設(shè)計的現(xiàn)代試驗方法[J].有色設(shè)備，2010（1）：1-4.

[8] 金建國.提高半自磨系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率的分析及措施[J].銅業(yè)工程，2012（1）：54-60.

[9] 劉洪均，孫春寶，趙留成，等.烏努格吐山銅鉬礦選礦工藝[J].礦山機械，2012（10）：82-85.

[10] 張振權(quán)，楊保東，景維和，等.MA-211型磁力弧在SABC碎磨工藝流程的應用[J].有色金屬（選礦部分），2011（增刊1）：122-123.