陜西某鉬選廠精確化裝補球試驗研究

趙 濤

(金堆城鉬業集團有限公司，陜西 渭南 714026)

0 引 言

裝補球制度是影響磨礦分級過程的一個至關重要的因素[1]。球磨作業中，裝補球制度未能精確化，大球過多或小球過多可能造成“過粉碎現象”嚴重，導致金屬損失率大，影響金屬回收率；亦可能造成“欠磨”。實際生產中致使分級返砂比高，影響磨機處理能力、分級效率(尤其是質效率)及分選指標；還可能影響磨礦電耗、鋼耗及磨機襯板使用壽命，進而影響磨礦成本。

陜西某鉬選廠磨礦生產過程中磨機只補加φ120 mm鋼球，磨礦分級產品粒度分布不合理，致使一段磨礦分級產品中鉬金屬在過粗及過細粒級損失較大，流程考查結果表明：一段分級溢流+0.180 mm(欠磨)粒級產率為21.47%，鉬占有率為15.51%；-0.023 mm(過磨)粒級產率為13.82%，鉬占有率為14.59%。溢流產品的這種粒度分布狀態，影響了磨礦分級產品質量及后續浮選指標。因此，降低磨礦過程中+0.180 mm及-0.023 mm粒級含量，提高合格粒級-0.180+0.023 mm含量是改善磨礦分級產品質量的方向。大量研究及生產實踐表明：精確化裝補球制度可改善磨礦分級產品質量[2]，因此，對該鉬選廠一段磨礦開展精確化裝補球試驗研究，取得了較好的效果。

1 精確化裝補球方法

初裝球時，須使裝入球的球徑及重量比例與被磨礦粒的性質相適應，只有這樣才能獲得較好的磨礦效果[3]。長期磨礦實踐總結的經驗是：粗礦粒需用大鋼球打擊，細礦粒需用小鋼球研磨[4]。磨機給礦中有不同粒級的礦粒，因此初裝球需裝配幾種球徑的混合球，而鋼球在磨機中的充填率及后期生產中由于鋼球磨損而必需的補加球制度也要有一定的依據。本研究中的精確化裝補球即對生產現場的3臺MQGφ3.6 m×4 m磨機根據其給礦粒度組成進行裝配鋼球，并選用段希祥教授推導的球徑半理論公式來實施，具體步驟為：確定最大球徑→確定初裝球尺寸及其比例→確定鋼球充填率及補加球量。

1.1 確定最大球徑

根據段氏半經驗公式確定最大球徑[5]：

(1)

Kc—綜合修正系數,根據給礦粒度取0.91；

φ—為轉速率,根據該選廠實際情況取0.8；

σ壓—為礦石的抗壓極限強度，kg/cm2；

ρe—為鋼球的有效密度，g/cm3,ρe=ρ-ρn；

(2)

其中，ρ為鋼球密度=7.8 g/cm3，ρn為礦漿密度,ρt為礦石密度取2.7 g/cm3，R為磨礦濃度取生產控制的平均值78%，則ρn=1.97 g/cm3，ρe=7.8-1.97=5.83 g/cm3。

D0—為磨機充填率取40%時“中間縮聚層”的直徑，m，經計算得D0=2.72 m；

df—為95%過篩計的磨機給礦最大粒度，為2.0 cm。

將Kc=0.91，轉速率=0.8，礦石的抗壓極限強度=10 500 kg/cm2，ρe=5.83 g/cm3，D0=2.72 m，df=2.0 cm代入段氏球徑半理論公式得Db=10.95 cm，取110 mm。

1.2 確定初裝球尺寸及其比例

首先，根據待磨物料的粒度組成，扣除各級別中不需要磨碎的粒級的產率,折算出待磨級別的產率，并按“產率大致相當”的原則將待磨物料的粒級分為幾個組，分別用球徑半理論公式計算出各組物料所需球徑[6]。其次，依據“大尺寸鋼球磨粗粒級物料, 小尺寸鋼球磨細粒級物料”的思路[3]，使大尺寸及中等尺寸鋼球的比例分別大致與粗級別原礦及中粗級別原礦的產率相當，確定出初裝球方案。最終確定的初裝球比例見表1。

表1 磨機初裝球比例確定結果

1.3 確定鋼球充填率及補加球量

實際生產過程中，鋼球充填率取經驗值：40%～43%[7]。參照目前多數選廠只補加大球的補加球方式，補加單耗參考老生產系統MQGφ3.6 m×4.0 m磨機的補加單耗0.74 kg/t。現生產系統的每臺MQGφ3.6 m×4 m磨機平均處理礦石量為2 100 t/d，因此，每臺MQGφ3.6 m×4 m磨機每日需補加2 100×0.74=1 554 kg鋼球。

2 精確化裝補球工業試驗

2.1 工業試驗方法

上述磨機精確化裝補球理論計算結果是否可靠，須經工業試驗驗證。工業試驗在選礦廠的3臺MQGφ3.6 m×4 m格子型球磨機和3臺2FLCφ2.4 m沉沒式雙螺旋分級機組成的磨礦分級閉路流程中進行了8個月。初裝球充填率為40%左右，初裝球大小及比例為φ110 mm∶φ80 mm:φ60 mm=40%∶40%∶20%，每臺磨機每天另外補加1 554 kg左右φ110 mm的鋼球。其中，原礦入磨最大粒度為20 mm，分級溢流濃度32%～38%，溢流細度-0.074 mm含量≥52%。

2.2 工業試驗結果

2.2.1 一段磨礦分級溢流產品質量

精確化裝補球前后一段磨礦分級溢流產品質量對比情況見表2。由表2可知：在球磨機處理量穩定及保證溢流產品濃度和細度的前提下，精確化裝補球后一段磨礦分級溢流中+0.180 mm欠磨粒級產率降低了3.52%，鉬占有率降低了1.55%；-0.023 mm過粉碎粒級產率降低了4.41%，鉬占有率降低了4.13%；易選合格粒級-0.180+0.023 mm產率提高了7.93%，鉬占有率提高了8.37%。表明一段磨礦分級溢流產品質量有較大改善。

表2 工業試驗前后一段分級溢流產品質量對比

2.2.2 一段分級效率

工業試驗前后分級機分級效率及返砂比結果見表3，由表3可知：在球磨機處理能力基本相當的條件下，磨機精確化裝補球后，分級機返砂比下降、分級效率提高，其中一段分級量效率提高了9.17%，一段分級質效率提高了14.34%。

表3 工業試驗前后的分級機分級效率及返砂比

2.2.3 磨機生產能力及能耗

工業試驗前后磨機生產能力及能耗對比情況見表4，由表4可知：在磨機利用系數不變的情況下，磨機生產能力提高了2.17%，磨礦單位電耗下降了0.45 kW·h/t(相當于磨機功率下降41 kW)，下降幅度為2.45%；磨礦鋼球單耗降低了0.18 kg/t，下降幅度為24.32%；一段磨機襯板使用壽命延長了2～4個月，提高幅度為40%～57%。

表4 工業試驗前后同期磨礦效率對比

2.3 經濟效益計算

2.3.1 磨礦電耗降低產生的效益

磨礦單位電耗下降0.45 kW·h/t，每臺MQGφ3.6 m×4 m格子型球磨機每年可節約電耗32.44萬kW·h。按工業用電0.6元/kW·h計算，年節約電費19.46萬元，折合降低磨礦成本0.27元/t。

2.3.2 磨礦鋼耗降低產生的效益

磨礦過程鋼球消耗降低0.18 kg/t，每年節約124.74 t鋼球。鋼球外購成本為7 000元/t，年可節約鋼球費87.32萬元，折合降低磨礦成本1.26元/t。

2.3.3 磨機襯板使用壽命延長產生的效益

一段磨機襯板使用壽命可延長2～4個月，每幅襯板按38萬元計算，預計年節約襯板費9.5萬～19萬元，折合降低磨礦成本0.14～0.27元/t。

綜上，每臺MQGφ3.6 m×4 m球磨機按照2 100 t/d處理量，精確化磨礦工藝應用后每臺磨機可降低磨礦費用115.53萬～125.03萬元/年，折合磨礦成本降低1.67～1.80元/t。

3 結 論

(1)對生產現場的3臺MQGφ3.6 m×4 m格子型球磨機應用相關理論及經驗公式進行精確化裝補球研究，確定最大裝球直徑為110 mm, 初裝球尺寸及比例為110 mm∶80 mm∶60 mm=40%∶40%∶20%，鋼球充填率取經驗值40%～43%，補加球單耗參考老生產系統磨礦車間MQGφ3.6 m×4.0 m磨機的補加值0.74 kg/t。

(2)采用精確化裝補球制度在生產現場3臺MQGφ3.6 m×4 m格子型球磨機和3臺2FLCφ2.4 m沉沒式雙螺旋分級機組成的磨礦分級閉路流程進行工業試驗，結果表明：磨礦分級產品中欠磨和過磨粒次產率及鉬占有率明顯下降，使易選合格粒級-0.180+0.023 mm產率及鉬占有率分別提高了7.93%和 8.37%；一段分級返砂比下降，一段分級量效率提高了9.17%，一段分級質效率提高14.34%。

(3)精確化裝補球方法在陜西某鉬礦選廠應用后，優化了溢流產品的粒級分布，為后續浮選作業提高選鉬回收率奠定了基礎。

(4)精確化裝補球方法，有效挖掘了磨礦系統潛能，優化了生產指標，降低了電耗、鋼耗及襯板損耗，實現了提質降本，經濟效益顯著。