半自磨在貴冶爐渣選礦中的應用實踐

王 娟，徐國華（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

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半自磨在貴冶爐渣選礦中的應用實踐

王 娟，徐國華
（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

摘 要：系統介紹了貴溪冶煉廠破碎與磨礦的工藝流程，對破碎與磨礦的設備規格、型號、工藝控制參數進行了介紹，重點對半自磨機在貴冶渣選運用過程中出現的問題，如襯板、磨機結構設計、傳動部件等進行了分析，提出了相應的解決措施，較為詳細的對貴冶半自磨機在渣選中的應用實踐進行了闡述。

關鍵詞：貴冶渣選；半自磨機；運行實踐；改造措施；控制參數

1 引言

在銅火法冶煉中，會產生一定量的廢棄爐渣，由于冶煉過程不可能將所有的金屬銅都富集到產品中，有一部分銅會殘留在爐渣中，隨著技術的進步和銅資源的日益緊缺，為了不斷提高冶煉整體銅回收率水平，降低銅資源的二次流失，增加經濟效益，因此采用新工藝再次回收和富集爐渣中的金屬銅刻不容緩。

銅冶煉爐渣處理方式目前主要有電爐貧化和渣選礦兩種［1］。電爐貧化棄渣含銅高，能耗高，環境污染嚴重。采用渣選礦渣緩冷場占地面積大，基建投資較高，但渣選礦法銅、金、銀回收率較高，能耗低，同時可以提高冶煉爐對原料的適應性。

2 爐渣性質

銅冶煉渣是一種“人造礦石”，一般呈黑褐色致密塊狀；主要礦物包括硅酸鐵、硅酸鈣和少量硫化物和金屬元素等。與原生銅礦石相比，性質較為復雜，具有比重大，硬度大，呈現出易碎難磨等特點。貴冶有兩套冶煉系統，正常產出的爐渣品種有四種，分別為一系統電爐渣、一系統轉爐渣、二系統閃速爐渣和二系統緩冷轉爐渣，其中一系統轉爐渣采用鑄渣機鑄造，其他三種采用緩冷處理。各種渣在含銅品位、硬度等方面均存在差異，在進入浮選階段前，需提前進行混勻和碎磨礦作業，在保證物料性質相對穩定的同時達到粒度要求［2］。

3 工藝選擇

貴冶渣選采用流行的半自磨工藝，即粗碎→半自磨→球磨新工藝，該流程相比常規的碎磨流程有較大的突破［2］。常規碎磨流程存在生產過程復雜、投資高、運行成本高、占地面積大等問題，而半自磨充分利用了爐渣具有硬度大、密度高、有極強的自磨特性等特點，解決了常規破碎工藝難以適應爐渣物料變化的問題，具有處理能力大、設備作業率高、生產成本低、物料適應性強等優點［3］（具體流程對比見圖1）。

圖1　傳統磨礦流程和半自磨流程對比圖

4 工藝介紹

熔煉爐渣通過排渣溜槽排入渣包中，達到渣包容器安全位置后，用專用運輸車輛將熱渣包運輸到渣包緩冷場，放置在渣包位進行自然緩冷一定時間后，開冷卻水進行水冷，當爐渣完全冷卻后，再用渣包車進行翻包作業，爐渣作為原料進入破碎工序。

緩冷后的爐渣呈塊狀，爐渣尺寸在-500mm（超過500mm的爐渣使用移動破碎機預先破碎），物料首先需要經過一段破碎機開路破碎，渣選破碎機為顎式破碎機，它能將物料破碎到-200mm，達到進入半自磨機的要求。

經破碎后的爐渣給入半自磨機進行磨礦，貴冶半自磨機為芬蘭奧托昆普公司生產的5.2×5.2的半自磨機（貴冶半自磨機技術參數見表1），處理量125t/h，能將-200mm的礦石磨至-200目（即-74μm）占35%。 半自磨機產品進入二段球磨機進行二次磨礦磨礦，貴冶渣選磨礦采用中信重工生產的5.03×8.3m的球磨機進行磨礦，爐渣在經過兩段磨礦和進行三次分級作業最終的產品粒度為-325目（即-43μm）含量占80%，配制成一定濃度的礦漿后(渣選需要的礦漿濃度為45%左右），進入浮選工序。

表1　貴冶5.2×5.2 EGL半自磨機技術性能參數

5 運行情況

貴冶渣選設計處理能力為單系列96t/h，渣選廠半自磨機補加球徑為φ120～140mm（貴冶投產初期鋼球補加球徑為φ120mm），鋼球每天補加一次，每次500～1000kg。鋼球的充填率為8%～12%。給料來自顎式破碎機粗碎后的產品，給料粒度-200mm，在磨礦濃度為75%左右時，半自磨的磨礦產品粒度為-200目占35%左右，由于貴冶渣選礦車間是國內首家閃速爐渣選廠，在設計時沒有現成的生產經驗可以參考，同時車間半自磨機由芬蘭奧托昆普公司生產，屬于奧托昆普公司早期的產品，設計上存在一定的缺陷，所以在多年的運行過程中，暴露出了一些問題，主要有以下幾點：

5.1設計能力

貴冶渣選礦車間在投產后，半自磨機處理量一直維持在設計值，而貴冶實際的渣產量每天在4700左右，按照測算，渣選單系列處理量必須維持115t/h以上才能保證爐渣產出平衡，這在當時成為制約貴冶渣選達產的瓶頸問題，針對這一情況，在不能更換半自磨機的前提下，在經過認證后，采取的主要措施有以下兩條：

（1）針對半自磨機的排礦格子板開孔形狀及開孔面積進行改造，磨機的處理能力與格子板開孔面積成正比，開孔面積越大，處理能力越大。貴冶渣選半自磨機設計格子板的格篩孔距為20mm，我們在保證格子板強度的前提下，將開孔孔距改為30mm,提高半自磨機排礦速度，以保證在磨礦粒度達標的同時，處理能力能達最大化。

（2）為了使半自磨機鋼球的作用達到最大，我們在補加鋼球時，采用了鋼球設計的上限值，即由原來補加120mm的鋼球增加到補加140mm的鋼球，提高鋼球的沖擊力，從而提高半自磨系統處理量量，同時根據生產需要適當提高半自磨鋼球的充填率，保持鋼球充填率在設計的上限運行，通過以上措施，半自磨系統的處理量量由原來的96t/h提高到120t/h，實現了達產要求。

5.2磨機襯板

襯板是半自磨機正常運行的關鍵磨損件，襯板的形狀、材質、強度、厚度、規格大小及提升條的形狀、面角、布置方式等決定著襯板和提升條的使用壽命及更換停車時間，直接與磨機的運轉率和磨礦效率相關［4］。貴冶半自磨系統襯板和提升條采用分體式設計，能很好的解決襯板和提升條磨損周期不一致的問題，基本上襯板的使用周期在一年以上，提升條的使用周期在6～8個月。但是在運行過程中，出口小槽板排礦處磨損嚴重，使用時間短，導致半自磨機出口本體磨損嚴重，成為影響半自磨機運行安全的一大問題，貴冶在對小槽板磨損情況進行分析后，認為原因主要是小槽板材質方面的原因所致，針對這一情況，具體改進措施是使用耐磨橡膠小槽板替代將原有合金鋼小槽板，解決小槽板磨損的問題［5］，使小槽板的使用周期由原來的6個月提高到18個月，同時解決了半自磨機出口本體磨損的問題。

5.3給料系統

貴冶半自磨機是芬蘭奧托昆普公司的早期產品，設計給料方式為給料彎管+進料襯套的給料方式，運行過程中需頻繁更換彎管、襯套，同時彎管堵塞造成大量停車。而國內同類選廠中，均不存在車間使用的給料方式，山東祥光、紫金礦業、安徽銅陵、甘肅金昌均采用給料小車+進料螺旋的給料方式，相比貴冶的半自磨給料方式，具有結構簡單、檢修方便，不易堵塞，維護成本低的特點，如車間能對半自磨給料系統進行完善，解決磨損和堵塞問題，將大大降低半自磨備件使用費用，同時減少半自磨彎管更換和堵塞造成的停車次數。

通過對比，我們發現國內其他渣選廠的半自磨機進出料端主軸均采用軸瓦支撐，半自磨機進料口尺寸最小也在1200mm以上，由于空間大，在進料襯套上全部設計了給料螺旋，使給入襯套上的礦石能在螺旋帶動下進入半自磨，同時給料只需采用大角度溜槽（給料小車）即可將礦石順利給到進料襯套上。

而貴冶渣選廠的半自磨機為芬蘭奧托昆普生產的特定型號，進出料端主軸采用軸承支撐，受設計影響，半自磨機進料口尺寸只有800mm,并且在半自磨進口處有一600mm長的給礦襯套，由于空間有限，給料襯套內部為平面，未設計給料螺旋，運行時礦石給入給料彎管，在給料彎管中滑行后落入給料襯套中段，在慣性的作用下進入半自磨，一但給料彎管或給料襯套出現磨損，將影響礦石的滑行，導致礦石無法進入半自磨，造成堵塞。如車間在現有情況下對給料系統進行仿照國內其他廠礦進行改造，由于空間位置和給料溜槽角度原因，給料小車給料不能給到要求的位置，同時改造給料螺旋沒有足夠的空間。如進行改造，則需更換半自磨進出料端蓋，改變主軸支撐方式（改為軸瓦支撐），擴大進料口尺寸在1200mm以上，等于重新設計半自磨，費用昂貴，同時需要對半自磨進行解體，基礎重新澆注，時間長，所以改造基本在現有情況下沒有實施的可能，這是車間半自磨系統的一個缺陷。

5.4傳動系統

通常大型磨機的傳動系統都是采用電機和筒體分離，中間采用氣動離合器通過抱閘連接電機和筒體，而車間半自磨機設計采用減速機連接電機和筒體，在運行過程中，由于減速機所受的沖擊載荷很大，減速機的使用壽命達不到設計要求［6］，根據車間多年的運行情況分析，減速機的使用壽命原來一直在8個月左右，需頻繁進行更換減速機軸承，不但影響半自磨機的作業率，同時增加了維護成本，車間在對減速機結構進行分析后，聯合國內廠家對減速機進行了國產替代和優化，一定程度上提高了減速機的使用壽命，目前車間減速機的使用壽命在一年以上，但是減速機故障依然是制約車間生產的一個瓶頸問題。

6 結論

（1）貴冶渣選采用半自磨流程，經過系統優化與改造后，順利實現了達產達標，處理能力達到160萬t/a，對比傳統碎磨流程，具有占地面積小，流程簡單，處理能力大、生產成本低、物料適應性強，易于自動控制等優點。

（2）貴冶半自磨機是奧托昆普公司的特定產品，設計中存在一定的缺陷，在運行過程中存在較高的故障率，其穩定性不如國內其他渣選廠的半自磨機，同時維護成本較高。

（3）由于貴冶有兩套冶煉系統，所需要處理的爐渣有四種分別為一系統電爐渣、一系統鑄造轉爐渣、二系統閃速爐渣和二系統緩冷轉爐渣，由于各種爐渣的可磨性系數相差較大，導致半自磨機處理量波動大，對磨礦粒度和濃度的控制不如傳統破碎磨礦系統好。

參考文獻：

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［3］蔣文利. 半自磨與常規選礦工藝流程的探討[J]. 礦冶工程, 2012(8):27-32.

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［6］梁維典. 減速機中速軸大齒輪位移故障原因分析[J]. 機械工程師, 2015(5):196-197.

Application Practice of SAG Milling in Guixi Smelter’s Slag Concentrator

WANG Juan，XU Guo-hua
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:This paper introduced the technological process of crushing and grinding in Guixi smelter, and also introduced the equipment specifications, model and control parameters. Focused on the problems appeared during SAG process application in Guixi smelter’s slag concentrator, such as liner, mill structure design, transmission parts and so on, the corresponding solutions were put forward, and more detailed study on the practice application of SAG process application in Guixi smelter’s slag concentrator.

Keywords:Guixi Smelter’s slag concentrator；SAG mill；operation practice；reform measures；control parameters

作者簡介：王娟（1974-），女，江蘇常州人，工程師，主要從事冶煉爐渣選礦工作。E-mail:387807769@qq.com

收稿日期：2015-12-02

中圖分類號：TF1

文獻標識碼：B

文章編號：1009-3842（2016）01-0032-04