關于半自磨機磨礦產品傳遞粒度 (T80)的討論

王新昌，祖大磊，劉建壽，韓春陽，郭守乾

1中信重工機械股份有限公司 河南洛陽 471039

2洛陽理工學院 河南洛陽 471023

3洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039

4礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

在 礦石處理領域，碎礦和磨礦是選礦廠的重要組成部分，投資占全廠投資的 60% 左右，生產經營費用也占 40% 以上。同時磨礦產品質量直接影響選礦指標[1-2]。因此，破碎磨礦流程的技術水平直接關系著整個選礦廠的生產情況和經濟效益。

目前選礦廠碎磨階段應用的工藝流程主要分為3 類：傳統的三段破碎流程、高壓輥磨—球磨流程和半自磨—球磨流程。工藝流程的選擇受到很多因素影響，主要包括：現場地形、氣候、水源、項目規模、投資水平、技術水平、人工成本以及環保要求等。簡單而論，傳統的三段破碎流程較適合小規模礦山，可能會面臨破碎系統主機和輔機可靠性方面的限制；高壓輥磨—球磨流程與傳統的三段破碎流程有些類似，只是用高壓輥磨機作為細碎設備，單機設備產能更大，破碎效率更高，在處理硬且脆礦石時，具有突出的節能優勢；半自磨—球磨流程較其他兩種流程更容易設備大型化，單系列產能高，易實現系統自動化和智能化，運轉率高，管理成本較低，但一般來說能耗和設備投資較高。上述僅針對一般條件進行論述，對于具體項目，需要根據項目具體要求、礦石性質和項目所在地的技術經濟發展水平進行綜合定量評估，不能簡單進行判定[3-4]。

在礦山領域，半自磨—球磨流程得到越來越廣泛的應用，半自磨回路和球磨回路之間的負荷分配對于系統的運行狀況和系統可調整富裕度有著重要的影響，其中半自磨產品傳遞粒度對負荷分配有著直接且重要的影響。

筆者討論了半自磨長徑比、襯板以及礦石性質等因素對T80的影響，并進行了數據分析，為后續新項目的方案設計和舊項目改造方案的制定和優化提供技術支撐。

1 產品傳遞粒度

在半自磨—球磨流程中，產品傳遞粒度T80是指半自磨回路最終產品粒度，即球磨回路新給料的粒度分布，如圖 1 所示。

在礦山碎磨流程方案設計和設備選型過程中，針對T80存在兩種不同的技術觀點：一種觀點認為，由于T80受到眾多因素影響，且存在一定的隨機性，因此在方案設計和計算模擬過程中，不應該將T80納入計算范圍；另一種觀點認為，在方案設計過程中，應追求T80設計值的絕對精確。其實這兩種觀點都存在一定的片面性，沒有深刻理解把握T80，對方案設計和系統的平穩運行不利。雖然T80受眾多因素影響，而且存在一定程度的隨機性，但是T80是一個客觀存在的技術參數，且對碎磨流程負荷分配有重要影響，不應該被漠視。T80體現了礦石在半自磨回路中受多種因素綜合影響后的最終結果，影響因素雖然眾多且存在波動，但是系統平穩運行后，這些因素對磨礦過程的影響還是有一定規律的，即使存在波動也是在較小范圍內。同時，正是由于這些因素的綜合影響，且存在變化，因此追求絕對穩定的T80固定值是不科學的。簡而言之，在方案設計和設備選型過程中，要充分考慮T80對系統的影響，但不能將其固化，而是隨著磨礦系統狀態的變化，T80值在一定范圍內波動。

如圖 2 所示，半自磨機T80主要分布在 0.5～3.0 mm 范圍內，具體會根據不同礦石的性質、設備參數和運行參數等因素發生變化。

2 礦石性質對 T80的影響

在其他條件不變的情況下，礦石性質變化對T80有明顯的影響。當礦石性質可碎性變差時，在半自磨機內，礦石更不易碎成小的顆粒，這時研磨機制發揮更大的作用，這會使得T80變小，產品粒度變細；當礦石更易破碎時，很容易破碎為小顆粒，這時沖擊破碎機制發揮更大的作用，這會使得T80變大，產品粒度變粗；當礦石的可磨性較差時，T80會偏大，產品粒度較粗；當礦石的可磨性較好時，更易磨成細粉，T80會偏小，產品粒度較細。

圖1 半自磨—球磨流程模擬Fig.1 Simulation of grinding process involving SAG mill and ball mill in sequence

圖2 T80的分布范圍Fig.2 Distribution range of T80

在半自磨—球磨流程設計中，一般以 JK 落重試驗結果A×b或者 SMC 試驗結果DWi表征礦石的抗沖擊破碎能力，以邦德 (Bond)球磨功指數表征礦石的可磨性。

3 設備結構參數對 T80的影響

半自磨機的結構參數也會對T80產生明顯的影響，當磨機的長徑比較大時，T80就會偏小。一般來說，半自磨機的長徑比接近 0.5，有一些特殊工藝要求的項目，半自磨機長徑比可以接近 1.0。格子板的設計結構對產品粒度分布也有重要影響，主要包括格子板開孔比例、開孔尺寸、開孔位置以及頑石孔所占比例。一些現場實例顯示，通過格子板的設計、盲板的應用和高料位排礦，可以使磨機的產品粒度達到200～300 μm。磨機內部襯板的設計結構和生命周期也會對磨礦產品粒度有一定影響：當襯板對鋼球和礦石的提升能力較高時，對礦石的沖擊破碎效果較好，這時磨機的產能較高，但是產品粒度較粗；當襯板的提升效果較差或者磨損較為嚴重時，提升能力較弱，沖擊破碎效果不好，研磨機制所占比例擴大，這時磨機產能較低，產品粒度較細。在實際生產過程中，通過調整半自磨機產品粒度，對半自磨機和球磨機工作負荷進行調整，直接有效的方法之一就是調整控制篩的篩孔尺寸，一般篩孔尺寸在 6～15 mm，當有特殊工藝需要時，現場也有應用 3 mm 篩孔的例子。

4 運行參數對 T80的影響

半自磨機的轉速對磨機產品粒度分布有較為明顯的影響：當磨機轉速較高時，磨機破碎能力強，產能較大，產品粒度較粗；當磨機轉速降低時，磨機破碎能力降低，研磨能力提升，產能下降，產品粒度變細；當磨機內部添加鋼球尺寸變大，充填量提升時，磨機處理能力提升，產品粒度變粗；當磨機內部鋼球充填量和鋼球尺寸不足時，磨機產能會降低，產品粒度會變細。

5 負荷分配的優化

通過上述分析可以看出，半自磨機內部主要存在兩種機制對礦石產生作用：第一種是沖擊破碎，這種機制在半自磨機內部占主要地位，當磨機沖擊破碎能力提升時，產能提升，產品粒度變粗；第二種是研磨機制，這種機制影響了磨機產品中細粉的含量。

在實際生產過程中，可能會由于產能要求或者礦石性質發生了變化，導致磨機運行狀況發生變化或者需要調整，這時就要根據上述分析得出的規律，制定相應措施進行調整。

當礦石的可碎性變差時，半自磨機會出現產能降低甚至“漲肚”現象，此時可以采取的措施包括：增加大尺寸鋼球及填充量，提高磨機轉速，降低新來料粒度，增大控制篩的篩孔尺寸，甚至增加頑石破碎機等。這些措施都可以增加半自磨機產能，應根據現場實際情況，采取其中一種或幾種，磨機產能會得到改善，產品粒度會變粗。

當礦石性質變軟，半自磨機內部料位較低時，或者礦石可磨性變差，球磨機負荷過高時，需要對半自磨機的產品粒度進行調整，采取的措施主要包括：減少鋼球添加量，降低轉速，減小控制篩篩孔尺寸，關閉頑石破碎機和更改格子板設計等，使半自磨機產品粒度變細，負荷上升。這時會改善半自磨機內部料位問題，降低球磨機負荷。

在項目方案設計過程中，也有根據半自磨機和球磨機負荷分配狀況，在小范圍內進行調整的趨勢，如圖 3 所示。

圖3 礦石性質與 T80Fig.3 Mineral properties and T80

從圖 3 可以看出，雖然數據較為離散，但是仍然具有一定規律。橫坐標是A×b和BWi的乘積，此值越大說明礦石易碎難磨，此值越小說明礦石難碎易磨。從圖 3 中的趨勢可以看出，當礦石易碎難磨時，半自磨負荷較輕，球磨機負荷較重，在方案設計過程中，應適當降低傳遞粒度，增加半自磨機負荷，降低球磨機負荷；當礦石難碎易磨時，半自磨負荷較重，球磨機負荷較輕，在方案設計過程中，應適當增大傳遞粒度，降低半自磨機負荷，增加球磨機負荷。通過上述調整，系統更為平衡和穩定，未來可調整空間更大。

6 結論

(1)半自磨機傳遞粒度T80受眾多因素影響，探討了礦石性質、設備結構參數和運行參數等方面因素對傳遞粒度的影響規律。T80的變化直接影響了半自磨機和球磨機之間的負荷分配。

(2)在新項目方案設計過程中，充分考論各種因素，優化半自磨機和球磨機之間負荷分配；對于在運行項目，針對不同情況，提出了優化措施，以使負荷分配更加合理，系統運行更加穩定。