金堆城鉬業汝陽公司提高半自磨運轉率和臺時效率的實踐

高威海

(金堆城鉬業汝陽有限責任公司,河南 汝陽 471200)

1 問題的提出

金堆城鉬業汝陽公司選礦二廠建成于2015年6月,并于當月投產試車。投產初期,半自磨運轉率只有50%左右,臺時效率也只有500～600 t/(h·臺)(設計臺時效率833 t/(h·臺))。半自磨運轉率低的主要原因之一是半自磨內部構件襯板以及格子板易損壞且檢修周期較長,通常一次大的檢修要耗時6～7 d。汝陽公司選礦二廠工藝流程見圖1。

2 問題的分析

經過分析發現,襯板以及格子板抗沖擊及耐磨強度不夠是造成半自磨運轉率低的原因之一;另一個原因是半自磨的供礦粒度過大,通常為300～400 mm。

根據襯板以及格子板所受到的[5]沖擊力公式：

(1)f=m×v(f為襯板所受沖擊力,m為礦石或磨礦介質鋼球的質量，v為礦石或鋼球的運行速度)

(2)m=m×v(f為礦石或鋼球的密度，礦石p約為2.7 t/m3，鋼球p約為7.8 t/m3，是一個常數，v為礦石或鋼球體積)

(3)V=π×r3(π為圓周期率，r為鋼球半徑或假設的球形礦石的半徑)或V=d3(假設礦石為正方形,d為正方形礦石邊長)

由此可推導出襯板以及格子板所受到的近似沖擊力公式：f=p×π×r3×v或f=p×d3×v，這就意味著襯板以及格子板所受最大力的大小與礦石或鋼球直徑的三次方成正比。礦石粒度縮小一半，所受最大沖擊力將減小到1/8。由于鋼球直徑為130 mm,約為最大礦石粒徑的1/3，但其[1]密度是礦石的近3倍，因此，鋼球的沖擊力約為最大礦石沖擊力的1/9。所以，大塊礦石的沖擊是造成襯板以及格子板損壞的絕對主要原因。

另外，大塊礦石也容易造成半自磨的供礦皮帶橫向負荷嚴重不均，從而造成皮帶跑偏；大塊礦石的棱角也容易割裂皮帶。這些都間接導致半自磨被迫停機，對半自磨的運轉率也有一定的負面影響。

圖1 汝陽公司選礦二廠工藝流程圖

半自磨的供礦粒度過大,也是造成半自磨臺時效率低的主要原因之一，另一個原因是鋼球添加不盡合理。

3 問題的解決

3.1 降低半自磨的供礦粒度

3.1.1 降低露天礦至旋回破碎機的供礦粒度

露天礦主要采取了以提高炸藥單耗為主的優化爆破技術，液壓破碎錘使用頻率反而有所降低；炸藥單耗由0.63 kg/t提高至0.69 kg/t左右。因此，每年增加的炸藥費用約為245萬元。

但是,露天礦的最大供礦粒度由1 000 mm降至500～600 mm,而且粉礦率也有明顯的提高。

3.1.2 縮小旋回破碎機排礦口，降低碎礦粒度

露天礦最大供礦粒度的降低，為旋回破碎機排礦口的降低創造了良好條件。過去屢次發生的旋回破碎腔堵住、旋回噎死等工藝事故也幾乎不再發生。旋回破碎機排礦口由200 mm以上降至150 mm。半自磨的最大供礦粒度由300～400 mm降至200～300 mm。半自磨供礦粒度降低的同時也有利于半自磨臺時效率的提高。

3.2 在全國范圍內尋找高強度耐磨襯板

先后試用了河南及江蘇兩家襯板生產商的襯板,最終確定江蘇襯板生產商為高強度耐磨襯板的供應商，高強度耐磨襯板的使用增加了襯板的抗沖擊力和抗磨剝力。兩家襯板的使用情況見表1。

表1 兩家襯板使用情況對比表

由表1可知,江蘇襯板盡管單價比河南襯板高許多,但性價比是河南襯板的近2倍,實際相關成本支出大幅降低，更為重要的是由于襯板更換、檢修用時較長，由此帶來了半自磨運轉率的顯著提升。

3.3 鋼球添加采用適量原則

足夠多的鋼球是保證半自磨高臺時效率的基本條件之一。但鋼球過多不僅會占據一定的磨礦空間，制約半自磨臺時效率的提高，而且會對襯板造成不必要的沖擊和摩擦，鋼球之間的相互沖擊和摩擦幾率也有所提高，這就增加了鋼球和襯板的消耗，最終也影響了半自磨運轉率的提高。

汝陽公司目前半自磨鋼球添加減少了過去的一些隨意性，更加理性、科學、定量和細致。半自磨鋼球添加單耗由過去多時的1.3 kg/t、少時的0.67 kg/t穩定在0.97 kg/t左右，既充分發揮了磨礦介質的助磨作用，[3]又充分利用大塊礦石的自磨和助磨作用；鋼球添加次數由過去的1次/d次改為2次/d，以此減少剛加完球瞬間鋼球充填率陡然升高、半自磨功率和壓力隨之升高而被迫減礦以及吐球嚴重的現象。

4 目前的效果

針對半自磨運轉率和臺時效率明顯偏低的狀況，汝陽公司實施了強有力的過程控制，取得了顯著的效果。過程控制前后兩大核心技術指標效果對比情況見表2。

表2 過程控制前后效果對比表

考慮到影響半自磨運轉率還有其他因素，上述措施對半自磨運轉率的貢獻度約為50%。因此，經濟效益的估算也應相應作出調整。

5 經濟效益的估算

5.1 鉬精礦產能年增加幅度

(65/50)×(850/600)%-100%=84%

鉬精礦原年產能

600×24×365×0.5×0.13%×83%×(100/45)=6 301.3 t

其中,0.5是運轉率原數據,0.13%指原礦品位,83%指回收率指標,(100/45)表示折合成45%的鉬精礦標量,600指原臺時效率,24指每天運轉小時數,365指每年運轉天數。

鉬精礦產能年增加6 301.3×84%=5 293.092 t

鉬精礦年新增經濟效益5 293.092 t×2萬元/t=10 586.184萬元

5.2 電耗鋼耗降低

由于半自磨臺時效率和運轉率的增加,鉬精礦產量自然相應增加;同時處理每噸礦石的電耗和綜合鋼耗也有明顯的降低。企業核心競爭力顯著增強。表3為2019年上半年與2018年上半年的選礦二廠數據對比,進一步佐證了半自磨臺時效率和運轉率在一定范圍內增加對企業經濟效益的極大促進作用。

5.3 生產成本降低

根據財務數據,鉬精礦單位成本不僅沒有增加,反而有明顯下降，因此,采取上述措施所產生的經濟效益是非常可觀的。

表3 幾個核心指標前后對比表

6 結 語

(1)降低露天礦至旋回破碎機的供礦粒度是從系統的源頭上解決問題，縮小旋回破碎機排礦口[4]，降低碎礦粒度則是在一個系統內,從作業的上部解決問題。雖然增加了露天礦的炸藥成本，延長了粗碎的時間和電費，但有力支持了選礦廠兩大核心指標的提高,因此在經濟上是非常可行的。

(2)使用高強度襯板，雖然增加了一次性支付備件的費用，但延長了襯板的使用壽命，特別是促進了設備運轉率的提高。因此，在經濟上也是特別可行的，這完全符合投入產出原則。這種思路或方法也可用于解決其他問題。

(3)傳統選礦理論認為,降低碎礦粒度有助于提高下游磨礦作業的臺時效率[2]，但在一定的工藝、設備條件下,根據半自磨襯板的受力分析計算以及相關生產實踐證明，降低碎礦粒度也有助于提高半自磨的運轉率。