半自磨球磨磨礦回路設(shè)備計(jì)算及選型(續(xù))

楊松榮

(中國(guó)黃金集團(tuán)建設(shè)有限公司， 北京 100101)

4 經(jīng)驗(yàn)方法

對(duì)20世紀(jì)80年代以來(lái)生產(chǎn)礦山采用半自磨機(jī)的生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并與半自磨機(jī)選擇計(jì)算中常用的礦石性質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)性分析。從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)(如圖6、圖7所示)看，各參數(shù)之間相關(guān)強(qiáng)度不同，有強(qiáng)有弱，如邦德功指數(shù)(Wi)與研磨指數(shù)(Ai)則基本不相關(guān)(圖7)。由于礦石磨礦最基本的因素是功率、容積和處理能力，因此，在沒(méi)有成熟的計(jì)算方法的情況下，試圖從生產(chǎn)實(shí)踐中的半自磨機(jī)+球磨機(jī)的基本回路配置的角度來(lái)找到一些可借鑒的關(guān)系。

給定的磨礦回路，在給礦粒度一定的條件下，磨機(jī)規(guī)格越大(容積越大)，裝機(jī)功率越大，其處理能力也就越大。對(duì)于特定的礦山，由于礦石性質(zhì)的限定，其磨礦回路則有了各自的特點(diǎn)：?jiǎn)味巫阅セ虬胱阅ィ胱阅?球磨(或自磨+礫磨)，有無(wú)頑石破碎，一段或二段頑石破碎，半自磨與球磨的臺(tái)數(shù)比,頑石破碎后的返回地點(diǎn)(半自磨機(jī)或球磨機(jī))等。

在此，選取基本磨礦回路的半(自磨)+球(礫)磨的二段磨礦回路作為分析的基本單元，采用每天單位磨機(jī)裝機(jī)功率的處理能力(t/kWd)(暫且簡(jiǎn)稱“功率能力”，以qN表示)和每天單位磨機(jī)容積的處理能力(t/m3d)(暫且簡(jiǎn)稱“容積能力”，以qv表示)以及單位容積的裝機(jī)功率(kW/m3)(暫且簡(jiǎn)稱“功率強(qiáng)度”)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，同時(shí)考慮了以下因素：

(1)由于二段磨礦之間的負(fù)荷平衡可以通過(guò)格子板開(kāi)孔大小、篩孔規(guī)格以及循環(huán)負(fù)荷返回地點(diǎn)等措施進(jìn)行調(diào)節(jié)，故在此不考慮前后二段磨礦的功率分配事項(xiàng)，計(jì)算中采用的均為前后二段磨機(jī)的總功率和總?cè)莘e。

圖6 不同礦山的ta、Axb、磨礦功指數(shù)、功率能力之間相關(guān)關(guān)系

圖7 邦德功指數(shù)與研磨指數(shù)之間相關(guān)關(guān)系

(2)磨機(jī)容積和功率的計(jì)算均采用通用的磨機(jī)標(biāo)定規(guī)格數(shù)據(jù)，如φ10.97m×6.1m半自磨機(jī)，安裝功率13 235kW，分別以此數(shù)據(jù)計(jì)算該磨機(jī)的容積和功率。

(3)處理能力以選礦廠的日處理能力為基數(shù)進(jìn)行計(jì)算，個(gè)別礦山生產(chǎn)能力采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，但投產(chǎn)后已經(jīng)超過(guò)設(shè)計(jì)能力，數(shù)據(jù)仍按設(shè)計(jì)能力處理。

(4)由于頑石破碎在磨礦回路中所占功耗的比重很小(2%～4%)，且各礦山之間差別大，故沒(méi)有考慮。

(5)各種礦石性質(zhì)差異很大，沒(méi)有考慮各個(gè)磨礦回路之間的給礦和排礦粒度差異。

(6)處理不同礦石的礦山之間按金屬品種分類(lèi)，如銅、金、鐵、鎳、鉬等。

分析共采用了117個(gè)完整的半自磨+球磨回路，除所有礦山參與綜合分析外，還對(duì)銅、金、鐵、鎳、鉬分別進(jìn)行了比較，結(jié)果如圖8至圖13所示。

從圖8中可以看出，絕大多數(shù)磨礦回路的功率能力(圖8a)在0.75～1.75t/kWd，絕大多數(shù)的容積能力(圖8b)在10～40t/m3d，磨機(jī)的功率強(qiáng)度則絕大多數(shù)在20～25kW/m3。

通過(guò)功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及相互關(guān)系圖，對(duì)特定礦山的礦石性質(zhì)，可以很容易地分析出其半自磨+球磨回路的功率或磨機(jī)規(guī)格是否合適。例如分別位于圖8a、圖8b、圖8c、圖8d中的A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)是同一組數(shù)據(jù)，是First Quantum的Kansanshi銅礦處理氧化礦回路的數(shù)據(jù)，其功率能力為4.09t/kWd(A點(diǎn))，容積能力為100t/m3d(B點(diǎn))，其功率強(qiáng)度為24.48kW/m3(C點(diǎn))，是合適范圍，這說(shuō)明該磨礦回路的功率和磨機(jī)規(guī)格是匹配的，是合適的，只是由于礦石太軟，故處理能力非常大，從圖8d的回歸方程曲線上其位于最上端(D點(diǎn))。

圖8 不同礦山的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及其相關(guān)關(guān)系

采用了117個(gè)磨礦回路的數(shù)據(jù)，包括半自磨+球磨回路、半自磨回路、自磨+球磨回路、自磨+礫磨回路，采用最小二乘法回歸后得到的方程為

qv=24.828 79qN-2.809 75

(8)

式中：qv——磨礦回路中磨機(jī)的容積能力，t/m3d；

qN——磨礦回路中磨機(jī)的功率能力，t/kWd。

式(8)可以簡(jiǎn)化為

qv=24.83qN-2.81

(9)

圖9 不同銅礦山的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及其相關(guān)關(guān)系

該回歸方程曲線(圖8d)的物理意義為：自左至右沿曲線方向，所處理的礦石由硬變軟，即左下端的數(shù)據(jù)表示磨礦回路所處理的礦石是最硬(最難磨)的，而右上端的數(shù)據(jù)表明磨礦回路所處理的礦石是最軟(最易磨)的，故爐渣磨礦的幾組數(shù)據(jù)位于該曲線的左下端。同時(shí)，如果某個(gè)磨礦回路的qv與qN的坐標(biāo)點(diǎn)位于曲線的左上方且偏離太大(異常)，則說(shuō)明該磨礦回路的磨機(jī)裝機(jī)功率過(guò)大，磨機(jī)規(guī)格顯得小，導(dǎo)致磨機(jī)的功率強(qiáng)度過(guò)高；同理，如果某個(gè)磨礦回路的qv與qN的坐標(biāo)點(diǎn)位于曲線的右下方且偏離太大(異常)，則說(shuō)明該磨礦回路的磨機(jī)裝機(jī)功率過(guò)小，磨機(jī)規(guī)格顯大，導(dǎo)致磨機(jī)的功率強(qiáng)度過(guò)低。

同理，銅礦、金礦、鐵礦、鎳礦、鉬礦磨礦回路的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及相關(guān)關(guān)系分別如圖9、圖10、圖11、圖12、圖13所示。

圖10 不同金礦山的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及其相關(guān)關(guān)系

圖11 不同鐵礦山的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及其相關(guān)關(guān)系

圖12 不同鎳礦山的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及其相關(guān)關(guān)系

圖13 不同鉬礦山的功率能力、容積能力、功率強(qiáng)度及其相關(guān)關(guān)系

從圖中可以看出，銅礦山磨礦回路的容積能力和功率能力之間的相關(guān)性很好；金礦山的該指標(biāo)很差；鉬、鐵礦山的該指標(biāo)看起來(lái)不錯(cuò)，但因其實(shí)例太少，代表性不強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用中建議功率能力可以參考相同金屬品種的指標(biāo)，相關(guān)關(guān)系建議參考圖8及圖9指標(biāo)。

5 計(jì)算實(shí)例

某斑巖金銅礦擬設(shè)計(jì)一處理能力為17Mt/a選礦廠，設(shè)計(jì)擬采用半自磨+球磨工藝，該礦的礦石性質(zhì)屬硬礦石，邦德球磨功指數(shù)為17.1kW·h/t，設(shè)計(jì)擬采用半自磨機(jī)與球磨機(jī)臺(tái)數(shù)為1∶2配置，計(jì)算所需磨機(jī)規(guī)格及安裝功率。

半自磨+球磨回路的有效運(yùn)轉(zhuǎn)率按94%計(jì)算，則該磨礦回路的日處理能力為49 500t。參照?qǐng)D9a中銅礦山磨礦回路的功率能力中間值約為1.3t/kWd，設(shè)計(jì)的銅礦石屬硬礦石邦德球磨功指數(shù)為17.1kW·h/t，因此在功率能力的取值上按從低考慮，故擬取值1.25t/kWd，則磨礦回路所需安裝功率為49 500÷1.25=39 600kW。

根據(jù)目前的生產(chǎn)實(shí)踐，半自磨機(jī)與球磨機(jī)的功率分配大都為1∶1，且考慮大型半自磨機(jī)和球磨機(jī)的成熟使用的規(guī)格，半自磨機(jī)的安裝功率選取為20 000kW，每臺(tái)球磨機(jī)的安裝功率為9 800kW。半自磨機(jī)選取包繞式電機(jī)，單臺(tái)球磨機(jī)選用雙齒輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電機(jī)安裝功率為4 900kW。

參照磨機(jī)制造廠家(或礦山實(shí)際使用的磨機(jī)規(guī)格)預(yù)選取12.2m×6.7m半自磨機(jī)，安裝功率20 000kW；球磨機(jī)為6.71m×11.73m，安裝功率為4 900kW×2。

根據(jù)選取的半自磨機(jī)和球磨機(jī)，計(jì)算該磨礦回路的容積能力為30.71t/m3d。

按照?qǐng)D9d中回歸方程，在功率能力qN為1.25t/kWd時(shí)，其容積能力qv為29.44t/m3d，差別很小，故半自磨機(jī)規(guī)格及安裝功率不變，即選用12.2m×6.7m半自磨機(jī)一臺(tái)，安裝功率為20 000kW；6.71m×11.73m球磨機(jī)二臺(tái)，每臺(tái)安裝功率為4 900kW×2。

同時(shí)，對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)的礦山，由于礦石性質(zhì)的變化對(duì)磨礦回路穩(wěn)定運(yùn)行影響極其敏感，建議半自磨+球磨工藝要采用頑石破碎。頑石破碎對(duì)磨礦回路起輔助作用，但不可或缺。該礦山頑石破碎按頑石循環(huán)量25%計(jì)算，可選用MP800型破碎機(jī)二臺(tái)(一用一備)。

6 結(jié)論

半自磨+球磨磨礦回路的設(shè)備選擇計(jì)算方法相比于常規(guī)碎磨流程中球磨機(jī)的選別計(jì)算則復(fù)雜得多，但其對(duì)于磨礦所需體積和功率則是相通的，只是不同的計(jì)算方法選取的基點(diǎn)不同，故采用實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)回歸所得到的方程有其局限性，其代表性強(qiáng)，卻無(wú)法采用個(gè)體礦山的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確進(jìn)行計(jì)算，但其可以參照類(lèi)似生產(chǎn)礦山的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，且其隨著生產(chǎn)礦山的不斷增加和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的陸續(xù)加入，其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度也會(huì)越來(lái)越高。