JM2200BF型立磨機在德興銅礦尾礦回收廠的應用

楊韌華，杜文平，宋 坤

（江西銅業(yè)集團有限公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦尾礦回收廠選二工段一段磨機處理礦樣為大山選廠一段尾礦經(jīng)JJF-16m3浮選機預浮選所得的泡沫產(chǎn)品經(jīng)旋流器預先分級后的沉砂和大山一段磨礦球磨機頑石構(gòu)成的混合樣（磨礦流程見圖1），二者重量比約為10∶1；由于兩種物料在粒度和硬度方面存在顯著差異，混合礦樣粒級組成非常寬泛，球磨時磨礦細度較粗，對后續(xù)浮選十分不利。針對這一問題，現(xiàn)場采用立磨機取代原有的臥式球磨機，并以瓷球替代鋼球，不僅有效提高了磨礦效率，而且明顯降低了設備能耗及襯板損耗。

圖1 一段磨礦分級流程

2 礦樣性質(zhì)

2.1 粒度組成

與其它選礦廠相比，德興銅礦尾礦回收廠選二工段一段磨機給料粒度極不均勻，粒級范圍極寬。頑石粒度在5mm以上占比為37.41%，最大顆粒達30mm，1mm粒級占比為54.53%；而一段尾礦預浮選沉砂中0.074mm以上粒級占比為80.59%，且有8.14%礦物粒度在0.038mm以下；對于總的磨機給礦而言，約有81.44%礦物分布于0.074~1mm之間，5mm以上粒級分布率為4.05%，200目以下粒級分布率為13.48%。磨機給礦整體粒度分布見表1，頑石粒度分布見圖2，預先分級沉砂粒度分布詳見圖3。

表1 磨機給礦整體粒度分布

圖2 頑石粒度分布

圖3 預先分級沉砂粒度分布

2.2 礦物組成

尾礦回收廠選二工段磨機給礦產(chǎn)品中的銅礦物主要為黃銅礦，另有少量黝銅礦及銅藍；其他金屬礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、閃鋅礦以及黝銅礦等；脈石礦物主要有石英、長石、云母等。黃銅礦是選廠回收的主要目的礦物，其粒度主要分布于10~15μm，約90%的黃銅礦與黃鐵礦和脈石礦物以連生體或貧連生體的形式存在。

寬泛的粒級分布與含銅礦物粒度細、嵌布狀況復雜的現(xiàn)狀，使得常規(guī)的球磨機在尾礦回收廠選二工段使用效果不佳，球磨機溢流粒級僅能達到約40%-74μm，礦樣中含銅礦物的解離程度較低，對后續(xù)銅的浮選造成了極大的影響。

3 立磨機特性

立磨機［1-3］誕生于20世紀50年代，與球磨機相比，立磨機磨礦時無需轉(zhuǎn)動筒體，能耗較低，此外，因其還具有磨礦產(chǎn)品粒度均勻、振動小、維護簡單等優(yōu)勢，已廣泛應用于有色金屬、黑色金屬和非金屬礦的磨礦作業(yè)中。

德興銅礦尾礦回收廠所用JM2200BF型立磨機由長沙礦冶院研制，主要由電機驅(qū)動裝置、立式筒體、螺旋攪拌器以及支座等部分組成。設備主要參數(shù)如表2所示。結(jié)構(gòu)特征見圖4。

圖4 立磨機基本構(gòu)造

表2 JM2200BF型立磨機主要設備參數(shù)

立磨機磨礦過程中，筒體無需轉(zhuǎn)動，而是通過螺旋攪拌軸的旋轉(zhuǎn)，使研磨介質(zhì)和礦漿在筒體內(nèi)部進行整體自轉(zhuǎn)運動及多維的循環(huán)運動，在研磨介質(zhì)以及螺旋攪拌器的共同作用下，通過磨剝及少量的沖擊擠壓作用，對礦石進行研磨粉碎，研磨產(chǎn)生的細粒級產(chǎn)品或輕質(zhì)產(chǎn)品在螺旋攪拌器的作用下懸浮在礦漿上層，并從上部排礦口溢出，可有效防止其在磨機里停留過久而導致過磨，溢出產(chǎn)品經(jīng)分級器簡單分級后，合格細粒級產(chǎn)品進入后序選別作業(yè)，沉砂通過分級器底部的循環(huán)泵再次返回立磨機再磨［4-6］。

4 立磨機主要參數(shù)優(yōu)化

生產(chǎn)實踐中采用氧化鋁陶瓷球作磨礦介質(zhì)，與鋼球相比，氧化鋁陶瓷球硬度高，密度小，磨礦過程中其對筒體及襯板的磨損程度更小，并可降低設備運行功率，有利于降低磨礦成本；同時，氧化鋁陶瓷球密度與頑石密度接近，可有效避免兩者在立磨機內(nèi)因分層而導致磨礦效果降低的現(xiàn)象。

4.1 介質(zhì)充填率

介質(zhì)充填率是影響立磨機磨礦效果的重要指標。在磨礦濃度60%，轉(zhuǎn)速35r/min條件下，通過考察不同充填率下穩(wěn)定運行期間立磨機檢查分級旋流器溢流的細度，從而確定最佳充填率。結(jié)果如圖5所示。

圖5 介質(zhì)充填率考察結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著磨礦介質(zhì)充填率的增加，旋流器溢流細度隨之提高；充填率達到53.10%時，旋流器溢流細度為60.37%-74μm，之后，隨著充填率的增加，細度呈下降趨勢。

4.2 攪拌轉(zhuǎn)速

為了探索立磨機攪拌轉(zhuǎn)速對磨礦效果的影響，保持氧化鋁球充填率為53.10%，立磨機磨礦濃度為60%不變，考察不同攪拌轉(zhuǎn)速下磨機檢查分級旋流器溢流的細度，其磨礦效果如圖6所示。

圖6 攪拌轉(zhuǎn)速考察結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著磨機轉(zhuǎn)速的提高，運行電流增加，旋流器溢流細度隨之提高。由于立磨機設計最大轉(zhuǎn)速為35 r/min，因此確定立磨機攪拌轉(zhuǎn)速為35 r/min。

4.3 磨礦濃度

為了考察磨礦濃度對磨礦效果的影響，保持氧化鋁球充填率為53.10%，立磨機轉(zhuǎn)速為35 r/min不變，通過調(diào)節(jié)磨礦及旋流器補加水量，考察不同磨礦濃度下的磨礦效果，結(jié)果如圖7所示。

圖7 磨礦濃度考察結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著磨礦濃度的增高，旋流器溢流細度隨之增加。高濃度磨礦更有利于提高磨礦細度，同時有利于穩(wěn)定磨機液面及提高臺效。因此，生產(chǎn)實踐中，通?？刂颇サV濃度65%上下。

4.4 磨礦介質(zhì)配比

在僅以Φ20mm氧化鋁陶瓷球為磨礦介質(zhì)條件下，在磨礦過程中頑石的消耗速率有限，連續(xù)給頑石會出現(xiàn)頑石堆積吐礦的現(xiàn)象。因此，在保持氧化鋁陶瓷球整體充填率為53.10%，立磨機轉(zhuǎn)速為35 r/min，磨機濃度為65%條件下，探索以不同配比條件下的Φ35mm與Φ20mm氧化鋁陶瓷球為磨礦介質(zhì)的磨礦效果，結(jié)果見圖8。

圖8 磨礦介質(zhì)配比試驗結(jié)果

由結(jié)果可知，隨著Φ35mm氧化鋁瓷球配置比例的增加，立磨機的排礦細度逐漸增高，當Φ20mm與Φ35mm氧化鋁陶瓷球配比為2∶1時，旋流器溢流細度最高，且此時磨機內(nèi)頑石堆積情況得到明顯改善。

5 技術(shù)指標分析

在上述最佳參數(shù)條件下，新型JM2200BF型立磨機于2020年上半年應用于尾礦回收廠選二工段磨礦，并已穩(wěn)定運行一年多。與原球磨機相比，立磨機的應用可使磨礦介質(zhì)消耗量下降50%，電耗下降18.75%，溢流細度提高20個百分點。同時有效提高銅的浮選回收率，由原來的71%提高至84%，選廠每年可新增銅金屬量約75t。新舊磨機工藝指標對比見表3，運行指標參數(shù)對比見表4。

表3 新舊磨機工藝指標對比

表4 新舊磨機運行指標參數(shù)對比

6 經(jīng)濟效益概算

對JM2200BF型立磨機的使用給選廠所增加的經(jīng)濟效益進行了估算，主要包括：

（1）電耗效益。按原球磨機年均電耗128894×12=1546728 kW·h，立磨機電耗降低18.75%，工業(yè)電費0.60元/ kW·h，每年因電耗較低所產(chǎn)生的效益為1546728×0.1875×0.60=17.4萬元；

（2）磨礦介質(zhì)效益。原球磨機磨礦介（鋼球）質(zhì)年耗量為84t，立磨機磨礦介質(zhì)（瓷球）耗量降低50%，鋼球平均單價0.55萬元/t，瓷球平均單價0.92萬元/t，每年磨礦介質(zhì)耗量降低所產(chǎn)生效益為84×0.55-42×0.92=7.56萬元；

（3）銅金屬收益。按2019年江銅內(nèi)部結(jié)算價格（根據(jù)同期上海期貨結(jié)算價格×系數(shù)-品位基差），我廠銅結(jié)算均價27798.38元/t金屬，我廠噸金屬成本為20348.93元/t，每年增加75t銅金屬量產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為（27798.38-20348.93）元/t×75t=55.871 萬元。

綜上，JM2200BF型立磨機的使用，預計每年可為尾礦回收廠創(chuàng)造效益共計55.871+7.56+17.4=80.831萬元，經(jīng)濟效益顯著。

7 結(jié)語

（1）尾礦回收廠選二工段磨機入料粒級寬泛，而含銅礦物嵌布粒度較細，常規(guī)球磨機處理效果差，而JM2200BF型立磨機可有效提高磨礦粒度，解決了現(xiàn)場磨礦難度大，銅浮選指標難以提高的問題。

（2）JM2200BF型立磨機的使用，預計每年可為尾礦回收廠創(chuàng)造效益80.831萬元，經(jīng)濟效益顯著，同時，該設備在尾礦回收廠的成功應用，對國內(nèi)外同類型選廠的磨礦具有良好的參考和借鑒意義。