某銅礦磨礦流程設計及優化

祖大磊，王新昌，李 琦，張興麗

1洛陽理工學院 河南洛陽 471023

2中信重工機械股份有限公司 河南洛陽 471039

某銅礦磨礦流程要求采用半自磨流程，處理能力為 3 000 t/d，磨機車間為 24 h 工作制，即小時處理能力為 125 t/h，球磨產品粒度 -74 μm（-200目）通過率為 90%（P80≈52 μm）。客戶要求按單系列半自磨流程進行設備選型，考慮到礦石性質較軟、礦山規模較小，為了簡化工藝流程，選擇單段半自磨流程（SSAG），該流程的優勢在于流程短、便于管理，固定投資成本和運行成本較低。

1 礦石性質及磨礦流程計算

根據該銅礦項目要求，對該礦礦樣進行了實驗室礦石碎磨特性評估，完成了 JK 落重試驗（DW）、SMC和球磨功指數試驗，以評估礦石的可碎性和可磨性，為磨礦流程的計算提供依據[1-2]。礦石碎磨特性評估結果如表 1 所列。

表 1 礦石碎磨特性評估結果Tab.1 Evaluation results of ore breaking and grinding properties

參數A×b表示礦石的抗沖擊破碎能力，A×b值越小，說明礦石越難破碎；反之，說明礦石越易破碎。DWi表示礦石的抗沖擊能力，其值越小表示礦石越軟。將表 1 數據與數據庫對比可知，對于半自磨機，礦石可破碎性屬于很軟的范圍；對于球磨機，其可磨性屬于中等范圍。

由于礦樣的破碎性質屬于很軟的范圍，且礦樣的相對密度分布沒有出現雙峰跡象，表明在半自磨機內不易聚集高密度的難磨粒子。

根據礦石性質可以預估半自磨機的給料粒度，一段破碎機緊邊排礦口為 140 mm，如果實際有變化，磨礦系統處理能力也將有所變化，最終計算模擬結果為半自磨給料產品粒度F80=80 mm。

根據項目要求和礦石性質，應用 JK SimMet 模擬方法和 SMCC 計算程序，并結合數據庫數據，對項目磨礦流程進行了計算和設計。

2 投產運行數據

該磨礦流程成功運行 9 個多月后，半自磨系統的處理能力已經達到 4 000 t/d，磨礦系統運行數據如表2 所列。

表2 磨礦系統運行數據Tab.2 Operation data of grinding system

客戶計劃增加半自磨系統的處理能力，要求先對該半自磨系統的最大處理能力進行計算。

根據磨礦系統工業運行數據，半自磨機的運行功率為 1 000 kW，裝機功率為 1 600 kW，電動機負荷率為 62.5%，磨礦噸功耗為 6.0 kW·h/t。根據半自磨機支取功率計算模型可計算得到，半自磨機在 14.3 r/min 的轉速、27% 的總充填率、18% 的鋼球充填率下，其小齒輪處傳動功率約為 1 390 kW，對應電動機的運行功率約為 1 440 kW，負荷率達到 90%。此時磨機的支取功率達到最大，處理量為最大。對于現有礦石性質，根據磨礦噸功耗 6.0 kW·h/t，則磨機最大運行功率 1 440 kW 時的處理量為 240 t/h，即 5 760 t/d。

3 磨礦系統優化

3.1 問題分析

單段半自磨流程比起半自磨 — 球磨流程，簡化了流程配置，可節省項目投資，但是應用卻較少，主要原因是其控制難度較大。它采用 2 次閉路（分別采用篩子和旋流器閉路），返砂量較大（有的流程返砂量能達到 300%），可能會出現磨機“漲肚”或礦漿池現象。因此在設計半自磨機排料端的礦漿提升器時，需要對礦漿提升能力進行準確核算，在選擇渣漿泵及管道等輔助設備時，也要對礦漿流量進行準確計算，渣漿泵及管道的選型要合理。

由于單段半自磨流程的產品粒度較細且較難準確控制，所以旋流器的規格選擇也非常重要。溢流端產品粒度波動會對旋流器底流端沉砂量造成很大影響，從而影響半自磨系統的穩定性。結合本項目，由于磨礦產品P80=52 μm，當P80＜75 μm 時，旋流器的底流返砂量對于磨礦產品粒度的變化非常敏感，且由于半自磨機內缺少磨礦介質，使整個回路的返砂量大大增加，加上格子孔和提升器的限制，容易在磨機筒體內形成礦漿池。當繼續增加半自磨系統的處理量（4 000 t/d 或者更高）時，其內部礦漿池礦漿面過高而從進料端溢出。

3.2 優化措施

半自磨機格子孔開孔尺寸過小或者是開孔比例不足，易造成礦漿排礦速度降低，不能滿足礦漿的流速，從而造成礦漿過多并從進料口溢出；當鋼球的充填率過高時，會出現鋼球堵塞格子孔的現象；當礦漿通過格子孔進入礦漿提升器后，經過簸箕板的提升，礦漿流至排料口流出，如果礦漿提升器的能力不足，礦漿堵在礦漿提升器中而排不出筒體，也會在磨機筒體內出現礦漿池現象。

因此，建議先改造格子孔的開孔位置并增加格子孔的開孔率，判斷礦漿排礦不暢的問題是否能夠解決；然后再進一步分析是否需要改造礦漿提升器，以優化礦漿提升器簸箕板的提升能力；最后，待礦漿池現象解決后，進一步提高鋼球的充填率并改變鋼球的直徑及配比，實現增加處理能力的目的。

4 結論

（1）在一定的條件下，小型選廠可以考慮選用單段半自磨磨礦流程，能夠滿足工藝要求，同時在設備管理和投資成本方面具有優勢。

（2）單段半自磨磨礦工藝流程對系統運行參數的設置和操作水平有較高要求，要求原礦的礦石性質變化幅度較小，磨礦細度不小于 75 μm，這樣有利于磨礦系統的平穩運行。