大型半自磨機混合充填率的研究與優化

周 炳，陳建文（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

?

大型半自磨機混合充填率的研究與優化

周 炳，陳建文
（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

摘 要：通過對半自磨系統各控制參數的研究和分析，發現半自磨機混合充填率與功率、軸壓、磨音等之間關系，通過對各控制參數進行優化，并對半自磨機排礫板進行改進，使半自磨機混合充填率趨于穩定，解決半自磨機鋼球直接砸簡體襯板問題，并提高磨礦效率，改善最終磨礦產品細度。

關鍵詞：半自磨；混合充填率；排礫板；軸壓；磨音

1 引言

半自磨系統替代常規碎磨系統的中、細碎及磨礦作業。半自磨機與球磨機相比，入磨礦石粒度大，鋼球充填率低，球礦比少［1］，主要具有沖擊破碎及研磨作用。隨著半自磨機的大型化，鋼球、礦石對襯板的沖擊力越來越強，襯板的消耗也越大［3］。另外，半自磨機對礦石性質的波動十分敏感，在磨機轉速率固定的情況下，給礦性質變化直接影響半自磨機內實際混合充填率的高低，如果混合充填率控制不好，可能引起“脹肚”或鋼球砸襯板。在實際生產過程中，半自磨機影響因素及控制系統參變量太多，操作人員對磨機工作狀態的判斷，僅憑經驗具有一定主觀性和隨意性［4］，如何通過分析半自磨機各主要參數對磨礦效率的影響，正確處理好半自磨機混合充填率，控制好給礦，使半自磨機穩定運行在最佳工作點，避免“脹肚”、砸襯板等現象，是實現磨礦過程節能降耗的關鍵。

2 半自磨系統控制參數研究

2.1工藝簡介

德興銅礦大山選礦廠半自磨系統采用半自磨+球磨+頑石破碎的SABC流程［5］，半自磨機和球磨機為1對1的配置，半自磨機規格為∮10.37×5.19m，電機功率為2×5586kW,采用雙同步電機進行驅動；球磨機為∮7.32×10.68m溢流型球磨機，電機功率為2×5586kW,也采用雙同步電機進行驅動；半自磨機的排料端設有2臺3600×7500mm直線振動篩（1開1備）進行篩分，篩上產物去頑石破碎系統進行破碎，篩下產物進入旋流器分級系統；旋流器分級系統為兩組∮838-6旋流器組；頑石破碎系統采用1臺MP800型圓錐破碎機，頑石經破碎后返回半自磨機；系統設計處理能力937.5t/h，磨礦溢流產品細度-200目含量65%。

圖1　大山半自磨工藝流程

2.2控制參數研究

半自磨系統控制程序帶有完善的運行監測功能和先進的PLC控制程序，可實現對磨機運行過程中電機功率、軸壓、磨音、磨礦產品濃度、粒級、磨機潤滑系統、溫度等參數的實時監測。操作人員需根據上述控制系統信息，對磨機進行綜合判斷，對磨機給礦量和給水量進行調節。詳見圖2。

圖2　半自磨控制系統

目前國內外可借鑒的半自磨操作經驗很少，大山廠半自磨投產以后總結了不少成功經驗，但是生產過程中礦性變化大，系統影響因素太多，難以將以往的操作經驗量化、標準化。為了摸清半自磨運行規律，對半自磨系統自投產以后，每分鐘生成的大量實時生產數據進行分析處理，總結半自磨系統運行規律。

2.2.1軸壓與鋼球、礦漿重量關系

軸承壓力是半自磨機控制的重要參數［2］，可實時反映出半自磨機負荷。通過把幾年來每次半自磨停機時的數據進行收集，統計停機前的進料端軸壓，及停機后充填率或混合充填率實測數據，計算出礦漿和鋼球總重，減去襯板大致磨損重量，研究進料端軸壓與半自磨機重量之間的關系，分析結果見圖3。

圖3　進料端軸壓與鋼球、礦漿重量關系圖

圖3反映了進料端軸壓與半自磨機重量變化存在一定的線性關系，進料端軸壓每增加0.1MPa，實際重量增加25.9t。如以新襯板計算，10%的鋼球充填率對應的軸壓在5.07MPa左右。半自磨機的有效容積為436M3, 取礦漿比重2.0（濃度80%），生產過程中，壓力每上升0.1MPa，礦漿充填率增加3.0%左右，實際混合充填率則為：鋼球充填率+礦漿充填率-3.5%（鋼球間隙）。

另外，利用半自磨停機時進行注水試驗，前給水量設定550t/h，15min內向半自磨筒體加水137.5t，半自磨進料端軸壓由4.89MPa上升到5.43MPa，上升0.54MPa，相當于255t/MPa，與圖3結果基本一致。

2.2.2軸壓與功率的關系

對從半自磨DCS系統備份到SQL數據庫中每分鐘實時生產數據進行分析處理，將半自磨進料端軸壓分區間進行統計，與半自磨功率進行比對，分析結果見圖4。

圖4　功率與軸壓關系圖

由圖4可知，當進料端軸壓在4.9～5.7MPa之間，混合率填率低于28%左右，進料端軸壓每上升0.1MPa，半自磨功率上升332kW，相當于混合充填率每上升1%，功率增加110kW左右。當軸壓大于5.7MPa，混合充填率大于30%左右，功率上升幅度變小，當軸壓超過6.2MPa，混合充填率大于40%，半自磨機功率出現波動及降低。

另外，襯板使用的前、后期，因襯板的磨損，重量及波峰高度的變化，對功率與軸壓的關系曲線有較大影響，以其中1套襯板運行4個月的數據統計見圖5。

圖5　襯板前、后期功率與軸壓關系圖

2.2.3軸壓與磨音關系

半自磨機裝有電耳對磨音進行實時監測，通過磨音可反映出半自磨機工作狀態及負荷，當半自磨混合充填率低時，磨音數值小，容易出現鋼球直接砸簡體襯板問題。通過對歷年磨音及進料端軸壓數據進行統計分析，發現當進料端軸壓平均大于5.4MPa時，磨音逐步趨于平穩，進料端軸壓大于5.6MPa時，磨音達到99%以上。從現場反饋來看，當磨音達到99%以上，半自磨機不存在鋼球直接砸簡體襯板情況。所以生產過程中，進料端軸壓應至少控制在5.4MPa以上(襯板前后期會有所不同)，最好能保持在5.6-5.7MPa，分析結果見圖6。

圖6　軸壓與磨音關系圖

3 排礫板參數及混合充填率優化

3.1排礫板塊數優化

半自磨機共有格子板+排礫板32塊，格子孔寬為25mm，排礫孔寬為70mm，投產后初裝排礫板4塊、格子板28塊，因系統臺效達不到設計要求，通過逐步增加排礫板塊數來提高半自磨機處理能力［6］，具體數據詳見表1。

當排礫板增加到8塊后，半自磨處理能力已達到設計937.5t/h要求，隨后繼續將排礫板增加到10塊，系統臺效有了進一步的提高。目前半自磨系統由2個采區供礦，礦性差別非常大，難磨礦通過增加排礫板可以保證系統臺效，但是在處理粉礦含量較多的原礦時，因考慮到球磨機及浮選能力，臺效不可能無限制加大，所以很難保證半自磨機混合充填率，造成鋼球直接砸襯板問題非常嚴重，期間襯板使用情況見表2。

表2　排礫板塊數優期間襯板使用情況

半自磨機共有筒體襯板198塊，從表2可知，新換筒體襯板后，基本上是每半個月需臨時停機更換部分破碎的襯板，最多的1套襯板期間臨時停機8次，共更換94塊襯板，造成半自磨系統運轉率低、運行成本高。主要原因是在處理粉礦時，混合充填率難以保證，進料端軸壓經常只有5.1～5.2MPa，在鋼球充填率為10%～12%的情況下，而混合充填率僅有15%左右, 造成鋼球直接砸襯板，磨礦效率非常低。

3.2排礫孔改進及混合充填率優化

根據半自磨運行情況及上述分析，為解決半自磨機鋼球直接砸襯板及磨礦效率低等問題，對排礫孔進行改進。詳見圖7。

圖7　排礫孔改型前、后對比圖

將原排礫板最外圈的3排70mm排礫孔改為5 排25mm格子孔，每塊排礫孔開孔面積為原來的65%，改型后繼續對排礫板的塊數及半自磨機操作參數進行優化，試驗結果見表3、表4。

表3　半自磨排礫孔優化后使用情況

表4　排礫孔及混合充填率優化后襯板使用情況

試驗最終確定安裝16塊改型后的排礫板，排礫孔總面積與原10塊排礫板相同，這樣確保對系統臺效影響不大。同時通過優化操作參數，及時調節給礦量及磨機作業濃度，盡量使混合充填率在26%以上，粉礦時適當提高磨礦濃度，降低排礦速度，讓半自磨機多做功，難磨

礦時適當降低濃度，加速排礦，以提高系統臺效。

通過優化后，半自磨機襯板破損明顯減少，最近幾套襯板實現了零破損，整套襯板使用時間突破了3000h。同時，半自磨機磨礦效率也有所提升，球磨機負荷得到有效降低，最終磨礦產品細度得到較大改善，具體指標詳見表5。

表5　優化前、后半自磨系統生產指標對比

4 結語

通過對半自磨機主要控制參數的研究，摸索出混合充填率與進料端軸壓、磨音、功率等之間的關系，同時對排礫板進行改進，優化半自磨機操作參數，使半自磨機進料端軸壓保持在5.4MPa以上，混合充填率盡量控制在26%～35%之間。解決了半自磨機鋼球直接砸簡體襯板問題，實現襯板使用過程中零破損；并提高了磨礦效率，改善最終磨礦產品細度，在半自磨系統臺效相當的情況下，優化后-200目含量同比提高2.82%。

參考文獻：

［1］吳照銀. 半自磨機最佳充填率的探討[J]. 冶金設備, 2007(5):13-16.

［2］何榮權. 半自磨系統主要控制參數研究[J]. 中國礦山工程, 2011(6):27-29.

［3］杜強. 基于離散元的大型半自磨機筒體襯板磨損分析[J]. 礦山機械, 2015(1):62-65.

［4］蔡改貧. 基于離散單元法的半自磨機工作參數研究[J]. 有色金屬(選礦部分), 2014(6):66-69.

［5］金建國. 提高半自磨系統運轉效率的分析及措施[J]. 銅業工程, 2012(1):54-60.

［6］李冬. 大型半自磨機在冬瓜山選礦廠的應用[J]. 礦業快報, 2008(12):107-108.

Research and Optimization on Mixed Filling Rate of the Large SAG Mill

ZHOU Bing，CHEN Jian-wen
（Dexing Copper Mine, Jiangxi Copper Corporation, Dexing 334224, Jiangxi, China）

Abstract:Based on the research and analysis of the control parameters of the semi autogenously grinding system, the relationship of filling rate, power, axial pressure, grinding sound of SAG mill was founded. By optimizing the control parameters and improving gravel board of SAG mill, the mixing filling rate of SAG mill was stable. It also solved the problem of the steel ball directly hitting the cylinder liner, and improved grinding efficiency and final grinding product qualities.

Keywords:SAG；mixed filling rate；gravel board；axial pressure；grinding sound

作者簡介：周炳（1983-），男，湖南長沙人，本科，選礦工程師，從事選礦技術管理工作。E-mail:85303567@qq.com

收稿日期：2015-11-09

中圖分類號：TD453

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3842（2016）01-0028-04