甲瑪多金屬礦碎磨特性與碎磨過程能量分布規律的優化研究

解 釗，裴得金，郭 偉，劉璇遙

（中國黃金集團西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩850020）

1 項目背景及目的意義

中國黃金集團西藏華泰龍礦業開發有限公司所屬甲瑪銅多金屬礦是青藏高原岡底斯成礦帶上一個代表性礦床，該礦位于拉薩市墨竹工卡縣甲瑪鄉境內，距拉薩市68km，海拔4000～5407m，一期形成采選礦石量6000t/d，已于2010年7月正式投產。目前供礦主要為矽卡巖銅鉬礦，伴生金銀，含有少量鉛鋅。

西藏華泰龍公司在大量實踐研究的基礎上，通過多次工藝改造取得許多極具意義的技術成果，為西藏礦產資源的綜合開發利用提供有益參考。

甲瑪多金屬礦碎磨特性與碎磨過程能量分布規律的優化研究的目的意義：①通過碎磨系統能耗分布比例及設備比能耗的統計與分析，整體上把握碎磨流程能耗分布規律，為節能減排、提高產能尋求著力點；②通過對破碎及磨礦分級流程的流程考查，評估碎磨流程中各個設備的運行狀況，找出碎磨流程的問題所在。

2 工藝及設備配置

甲瑪銅鉬多金屬礦一期選廠破碎流程為三段一閉路破碎流程，工藝流程圖如圖1所示。采場開采的原礦由汽車運輸至原礦堆場，為輔助供礦系統），對大塊礦石利用液壓沖擊式破碎錘進行簡單破碎，然后由鏟車給入一臺C110顎式破碎機粗碎，粗碎產品由1＃皮帶給入中碎前的料倉，再由皮帶給入一臺HP4圓錐破碎機破碎，中碎產品由3＃皮帶經分料器給入三臺2YKAA2460－AT型振動篩，篩上產品經2＃皮帶返回一臺HP500圓錐破碎機破碎，破碎產品由溜槽合并至3＃皮帶給入振動篩，篩下產品由皮帶輸送至7個容積為1000t的粉礦倉。破碎流程各設備規格見表1。

表1 破碎流程各設備規格

3 破碎流程粒度考察分析

3.1 取樣點布置

破碎流程取樣點布置如圖1所示，取樣點序號說明和各取樣點考查內容如表2所示。

圖1 破碎部分取樣點布置

各取樣點最小取樣重量依據：M＝kd2，其中，k取值0.1～0.2，粗碎產品粒度按150mm計算，篩分給礦及細碎給礦粒度均按100mm計算，細碎產品粒度按17mm計算。取樣說明如表3所示。

3.2 取樣點樣品篩析結果

各取樣點樣品篩析結果表3所示。

粗碎產品粒度分布如圖2所示，中碎產品粒度分布如圖3所示，篩分給礦粒度分布如圖4所示，細碎給礦如圖5所示。細碎產品中12×26mm以下含量占73.70%。

圖2 粗碎產品粒度分布

圖3 中碎產品粒度分布

圖4 篩分給礦粒度分布

圖2粗碎產品粒度分布所示，粗碎產品P80（中碎給礦F80）約為224mm。含量最多的粒級為－12×26mm，占20.78%，其次為＋200mm－300mm粒級，含量占20.35%。值得指出的是，該產品粒度曲線與標準顎式破碎機產品粒度曲線差別較大，究其原因，與原礦堆場液壓沖擊式破碎錘的破碎有直接關系。部分大塊原礦的液壓沖擊式破碎錘的局部破碎，具有很大隨機及偶然性，其規律無法預測，因此給入粗碎顎式破碎機破碎，其產品的粒度組成曲線自然與標準顎式破碎機產品粒度組成曲線有所差別。

表2 各取樣點取樣重量及方法

表3 各取樣點樣品篩析結果（累積）/%

圖3中碎產品粒度分布所示，中碎產品P80約為48.4mm。含量最多的粒級為－12×26mm，占41.41%，其次為＋12×26mm－35mm粒級，含量占21.22%。

篩分給礦為中碎產品與細碎產品合并的產物，圖4篩分給礦粒度分布所示，篩分給礦F80約為42mm。含量最多的粒級為－12×26mm，占51.90%，其次為＋12×26mm－35mm粒級，含量占22.87%，并且該粒級很大部分為阻礙顆粒（1～1.5倍篩孔尺寸），對其他粒級尤其是難篩粒級的穿層與透篩有阻礙作用，容易卡在篩孔內，從而影響篩分效率。

理論篩上返回量占篩分給礦總量的48.10%，因此，在生產穩定情況下，按破碎系統新給礦量380t/h計算，篩分給礦的3＃皮帶礦量約為562.78t/h，理論篩上產品返回的2＃皮帶礦量約為182.78t/h。

細碎給礦為振動篩篩上返回產品，圖5細碎給礦粒度分布所示，細碎給礦F80約為64mm。含量最多的粒級為＋12×26mm－35mm，占29.19%，其次為＋50mm－70mm，含量占21.75%。12×26mm以下含量占18.40%。

圖5 細碎給礦粒度分布

由此可以根據式（1）計算出振動篩篩分效率。

式中：α為入篩原物料中小于篩孔的級別的含量，%；θ為篩上產物中所含小于篩孔尺寸粒級的含量，%；β為篩下產物中所含小于篩孔尺寸級別的含量，%。

其中：α＝51.9，θ＝18.4，β＝96.5，由此可以得出振動篩整體篩分效率為79.75%。一般振動篩篩分效率可達90%以上，因此目前振動篩的整體篩分效率較低。

在該篩分效率79.75%，最終篩分合格產品為380t/h的實際情況下，振動篩總給礦中小于篩孔尺寸的礦量為380/0.7975＝476.49t/h。根據表3中篩分給礦粒度分析結果，則篩分總給礦量為476.49/51.90%＝918.09t/h。其中，中碎給礦量為380t/h，篩上返回細碎的破碎量為538.09t/h。

最佳循環負荷計算：在設定正常振動篩篩分效率為85%的條件下，最終篩分合格產品如果為380t/h，則振動篩總給礦中小于篩孔尺寸的礦量為380/0.85＝447.06t/h。根據表3中篩分給礦粒度分析結果，則篩分總給礦量為447.06/51.90%＝861.39t/h。其中，中碎給礦量為380t/h，篩上返回細碎的破碎量為481.39t/h。

4 碎磨流程設備運行工況及能耗分布比例

根據流程考查及現場各碎磨設備運行工況統計結果，粗碎、中碎、細碎及球磨作業各設備運行工況及各設備能耗分布比例統計結果如表4所示。

表4 能耗分布規律

粉碎理論主要研究輸入能量與粉碎前后產品粒度之間的關系，目前主要有三大粉碎理論：雷廷格表面積學說、基克體積學說以及邦德裂隙學說。其中對于大于1cm粒度的破碎粒度來說，基克的體積學說較為適用。根據基克定律，破碎所需能量與logR/log2成正比。因此，由表4統計結果可以得出，各碎磨設備能耗分布比例與logR/log2比值應該趨勢相同，將兩者繪制趨勢圖如圖6所示。

圖6 各碎磨設備能耗分布與logR/log2趨勢

由圖6可以看出，現場各碎磨設備實際運行中，能耗分布比例（粗碎C110∶中碎HP400∶細碎HP500∶球磨＝27.70∶3.32∶5.54∶63.43）與logR/log2比值的趨勢走向不同。以logR/log2比值的趨勢為基準，則粗碎、中碎破碎機能耗分布比例不足，由此可以推斷，現場粗碎、中碎破碎機運行工況與現有破碎比不相匹配，運行效率沒有達到最佳，球磨機能耗分布比例較高，不符合“多碎少磨”原則，需要對破碎流程進行優化。

5 破碎流程數質量流程

破碎流程數質量流程圖如圖7所示。

6 碎磨流程研究結論

1）對原礦堆場的考察發現，現場粗碎供礦不穩定，利用鏟車及液壓沖擊式破碎錘給礦很大程度上影響了給礦連續性進而影響粗碎破碎機的處理能力。同時粗碎產品粒度分析結果表明，粗碎前液壓沖擊式破碎錘的破碎效果對粗碎產品粒度組成影響明顯，對礦石破碎的隨機性及偶然性較大，較難控制，并且粗碎給礦粒度偏粗。且采用液壓沖擊式破碎錘能耗較大，因此，華泰龍礦業開發有限公司決定采用固定式電動液壓破碎錘代替液壓沖擊式破碎錘進行大塊破碎。并在非雨季期間以井下翻隆供礦為主要供礦系統，恢復C140破碎系統，從而提高碎礦系統粗碎、中碎的能耗比。在粗碎前加格篩、優化爆破作業，優化粗碎給料粒度組成，減小粗碎給礦粒度，應該成為優化粗碎作業環節，增大處理能力的途徑。

2）提高篩分效率，降低細碎破碎機循環負荷。篩分作業是礦石碎磨流程中的關鍵環節，關系到系統能量利用以及處理能力的提高，現場振動篩篩分效率計算結果表明，振動篩篩分效率為79.75%，篩分效率較低，因此需要優化振動篩篩分作業環節。影響篩分效率的因素很多，其中符合現場實際的主要措施包括：料層厚度（不得超過篩孔尺寸的4倍）、有效篩分面積、篩孔尺寸、篩面傾角（直線振動篩一般在0～8°之間，圓振動篩一般在15～25°之間）等。

3）碎磨流程各設備運行工況及能耗分布比例分析結果表明，各碎磨設備能耗分布比例為粗碎C110∶中碎HP4∶細碎HP500∶球磨＝2.44∶7.56∶15.78∶74.22。根據基克粉碎理論分析表明，破碎流程中粗碎碎破碎機及中碎破碎機均未達最佳運行狀態，球磨機能耗分布比例較高，碎磨流程處理能力具有優化提升空間。

4）碎磨流程的優化措施，包括給礦口及排礦口尺寸的調節、振動篩篩孔尺寸優化、篩上返回量的調節等，確定合理的最終入磨粒度，優化三段破碎比的分配。

圖7 破碎流程數質量流程

［1］ 孫春寶.甲瑪多金屬礦石浮選特性與浮選流程結構優化研究中期報告［R］.北京科技大學，2014.

［2］ 段希祥.破碎與磨礦［M］.北京：冶金工業出版社，2006.

［3］ 陳炳辰.磨礦原理［M］.北京：冶金工業出版社，1989：121－126.

［4］ 中南礦業學院，東北工學院.破碎磨礦［M］.北京：中國工業出版社，1961.

［5］ BELA BEKE，D.S.C.The Process of Fine Grinding，Akademiai Kiado，Budquest［R］.1981.