大山半自磨機格子板優化實踐

劉 俊

（江西銅業德興銅礦，江西 德興 334224）

德興銅礦大山選礦廠半自磨系統選用了1臺φ10.37m×5.19m半自磨機和1臺φ7.32m×10.68m球磨機用于兩段磨礦，于2010年11月投入使用[1]。由銅廠和富家塢兩個采區供礦，隨著采區深部開采，給礦塊度及硬度逐步增加，原設計半自磨機排料端排料能力不足，排料粒度組成不合理，造成半自磨機運行功率高、磨礦效率低[2]。同時，半自磨排出的頑石量僅155t/h，頑石破碎機的運轉率低。

磨機排料有兩個過程：一是將礦漿與頑石運送到格子板；二是礦漿通過格子板進入礦漿提升器，礦漿提升器將物料提升并且排出磨機之外。格子板是物料排出半自磨機的第一道關卡，其作用包括①把大塊物料及磨礦介質保留在半自磨機內。②限制物料排出功能，強化物料的摩擦粉碎機理，進而加強細磨作用。但是如果格子板對礦漿的阻力太大，會在半自磨機內形成一個礦漿池，使精細礦漿聚集在物料中形成礦漿池。礦漿池會產生相反的轉矩，減少磨機的支取功率，從而降低磨機的產量。格子孔的開孔面積、大小、排布、格子板上的提升條高度及形狀直接影響著物料通過格子板的能力、半自磨機產品的粒度組成、頑石通過格子板的速度。

如果下一作業的礦漿提升器有足夠的能力，通過優化格子板可實現一個預期的礦漿排出速度及半自磨機產品的粒度組成。

1 格子板結構優化實踐

1.1 弧形格子板設計

弧形格子板即帶弧形提升條的格子板，在國外選礦廠有現場應用實踐如西澳φ12.2x11m自磨機，其能夠提高格子板的通過能力，充分利用頑石破碎，實現多碎少磨，減小系統電耗的作用。

因在大山選礦廠弧形格子板第1次應用，故開孔參數參考現場直形格子板數據。現場直形格子板結構如圖1所示，格子孔尺寸為70mm和26mm。弧形格子板結構如圖2所示，開孔尺寸組合為70mm、50mm、40mm、30mm。因結構影響，直形格子板開孔面積為7.05㎡，弧形格子板的開孔面積降至6.5㎡。

圖1 直形格子板

圖2 弧形格子板

1.2 格子板通過能力離散元分析

目前，國內外使用離散元方法，對磨機等設備中的物料運動情況及磨損做了很多分析。潘慶[3]等利用ROCKY軟件對半自磨襯板磨損規律進行了分析，并且分析與現場使用結果一致。孟慶霞[4]等采用離散元分析了半自磨礦漿提升器的排礦效果、磨損等，對礦漿提升器結構進行了優化。

顯然格子孔的通過能力也能通過離散元進行模擬仿真，綜合考慮通過格子孔的顆粒及模擬時間，采用φ65、φ45、φ40的球形顆粒進行模擬，直形及弧形格子板的通過能力分別如圖3、4所示，通過能力對比如圖5所示，弧形格子板通過能力是直形格子板的2.23倍。

圖3 直形格子板通過情況

圖4 弧形格子板通過情況

圖5 直形與弧形格子板通過能力對比

2 格子孔優化工業實踐

2.1 應用第一套弧形格子板生產數據分析

（1）在處理難磨礦石工況條件下。難磨礦給礦粒度分布如圖6所示，可以看出難磨礦中間粒徑的礦石較多。在經過半自磨的碎磨后，較一般的工況條件來說，出現的頑石量也會比較大。

圖6 難磨礦給礦圖像

難磨礦經過半自磨碎磨后，在處理難磨礦時，半自磨機的強制排礦作用增強，但-70mm+40mm排出量較低，過磨現象有所緩解，頑石量在200t/h-240t/h，較改造前有明顯增加，臺效可達1100-1150t/h。

（2）在處理一般礦石工況條件下。一般礦石給礦粒度分布如圖7所示，其中細顆粒分布較多。

圖7 一般礦給礦圖像

在處理一般礦石時，半自磨機的功率大約處在5200kw～6500kw，頑石產生量最大不超過300t/h，半自磨機的磨礦作用有所提高，未開圓錐平均臺效可以達到1200t/h。

（3）在處理粉礦工況條件下。粉礦的給礦粒度如圖8所示，其中沒有大于200mm的礦石。

圖8 粉礦給礦圖像

半自磨機處理此類礦石時由于-250+70mm粒級礦石占比偏少，僅有13.79%，-70mm+50mm排出較多，占5.02%，半自磨筒體磨礦做功減少，功率穩定在5000kw左右，出料端軸壓維持在4.8Mpa，筒體內混合充填率大約下降到14%。處理粉礦時實時平均臺效1168t/h，頑石量平均125t/h。使用弧形格子板后，排礦-200目含量在20.99%～31.16%，比使用直形格子板下降了10個百分點左右，+10mm含量在20%～26.73%，頑石量達到200t/h以上。由于第一套弧形格子板使用過程中，在處理粉礦及一般礦石時，球磨機負荷相對較大，還需進一步對開孔情況進行優化。

2.2 格子孔優化實踐

根據第一套弧形格子板的使用情況，結合生產及排礦數據分析，將格子孔開孔尺寸優化為70mm、50mm、40mm、25mm，格子孔的排布情況如圖9所示。

圖9 格子孔的排布情況

格子孔優化后，幾次半自磨排礦取樣-200目含量都在25%～30%左右，+10mm產率15%～20%，屬于比較合理的范圍，有利于半自磨系統的平衡。

3 總結

一旦礦漿通過磨機載荷，它排出格子型磨機的第一步是通過格子板。因此如果下游對最大流量沒有限制，最大流量取決于格子板板的設計，包括格子板提升條的形狀、格子孔的尺寸、分布等。本文通過將直形格子板改為弧形格子板，合理布置開孔等措施，對德興大山選廠半自磨機格子板優化，同時對下游結構，如提升器、振動篩篩板、頑石破腔型等進行了相應調整，取得了以下成效：

（1）格子板的通過能力提高了2.23倍。

（2）優化后半自磨機產品-200目含量都在25%～30%左右，+10mm產率15%～20%，屬于比較合理的范圍，有利于半自磨系統的平衡。

（3）優化后頑石量達到200t/h以上，充分利用了頑石破碎，實現了多碎少磨的目的，半自磨系統電耗明顯下降。

（4）優化后半自磨系統的臺效明顯提高。

綜上，格子板的優化實現了提高半自磨系統臺效、增加頑石量、降低系統電耗等預期目標。