某鉬礦高壓輥磨工藝流程研究
導(dǎo)讀
針對不同礦石與高壓輥磨工藝流程適應(yīng)性問題,對某鉬礦改造擬采用高壓輥磨開路、5 mm 干式閉路和 3 mm 濕式閉路 3 種高壓輥磨工藝進行試驗和一段球磨機選型研究。結(jié)果表明,不同高壓輥磨工藝的產(chǎn)品粒度和邦德功指數(shù)均存在差異,3 mm 濕式閉路流程產(chǎn)品粒度和功指數(shù)均最低;以改造后生產(chǎn)能力達 10 000 t/d 為目標(biāo)進行選型核算,3 種高壓輥磨工藝一段球磨機裝機功率分別為 4 500、3 800 和 3 200 kW,3 mm 濕式閉路流程的一段磨礦能耗最低,適應(yīng)性最強。
1985 年,高壓輥磨機首次在西德水泥廠用于工業(yè)粉碎加工,隨后經(jīng) 30 多年的技術(shù)發(fā)展,目前已在水泥、金剛石、鐵精礦球團預(yù)磨、鐵礦石超細碎以及有色金屬礦細碎或超細碎等多領(lǐng)域獲得廣泛運用。高壓輥磨機具有生產(chǎn)效率高、節(jié)能顯著、投資少、操作維修方便等優(yōu)點,特別是進行礦石破碎的單位能耗低,符合國家“雙碳”政策。
高壓輥磨機在不同行業(yè)運用的工藝流程不同,水泥行業(yè)高壓輥磨機通常作為終磨或半終磨設(shè)備,也可與干式分級構(gòu)成新工藝流程;磁鐵礦選礦廠通常采用高壓輥磨機 3~6 mm 閉路流程,輥磨產(chǎn)品直接進行干式或濕式磁選拋尾;有色金屬選礦廠高壓輥磨機通常作為超細碎或預(yù)磨設(shè)備使用。高壓輥磨機在有色金屬選礦廠不斷獲得工藝創(chuàng)新運用,例如金堆城鉬礦為有色金屬行業(yè)首次引入高壓輥磨機作為超細碎的選礦廠,采用經(jīng)典開路流程;河南欒川某鉬礦采用高壓輥磨機實施老選礦廠碎磨流程改造,形成 5 mm干式閉路篩分新流程,大幅提高了系統(tǒng)能力,降低了電耗;根據(jù)文獻 [8],采用高壓輥磨機進行預(yù)磨,形成常規(guī)三段一閉路+3 mm 高壓輥磨濕式閉路 (預(yù)磨礦)+球磨的新工藝,可進一步降低入磨粒度,提高系統(tǒng)產(chǎn)能,降低磨礦能耗。
高壓輥磨工藝在有色金屬選礦廠的運用存在 3 種典型工藝流程:高壓輥磨開路、5 mm 干式閉路和 3 mm 濕式閉路。針對某特定金屬品種的選礦廠,選擇何種工藝流程通常需經(jīng)試驗研究和技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。目前,幾乎所有高壓輥磨機的工業(yè)運用均需進行小型試驗或半工業(yè)試驗研究,通過研究獲得設(shè)備處理量、能耗以及粉碎效果隨工作壓力變化的關(guān)系曲線等,以此作為設(shè)備選型依據(jù)并指導(dǎo)后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)。通常情況下,高壓輥磨試驗僅針對選定工藝流程開展試驗研究,對 3 種工藝流程進行對比研究的文獻報告較少。筆者針對某鉬礦選礦廠技術(shù)改造需求,從高壓輥磨機試驗、一段磨礦選型兩方面進行系統(tǒng)研究和分析,對 3 種工藝流程進行簡單比較,推薦適宜的工藝流程。
1 概述
某鉬礦選礦廠生產(chǎn)能力為 7 000 t
/d,工藝流程為三段一閉路,磨礦有 2 條生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力分別為 5 000 t
/d 和 2 000 t
/d。5 000 t
/d 生產(chǎn)線一段磨礦作業(yè)由 1 臺
φ5.03 m×6.40 m 球磨機 (裝機功率為 2 600 kW) 與一組 7-
φ660 m 水力旋流器組成。2 000 t
/d 生產(chǎn)線一段磨礦由 4 臺球磨機和 4 臺螺旋分級機組成:2 臺
φ2.1 m×3.5 m 球磨機 (裝機功率為 210 kW) 和 2 臺ZF1500×2 型高堰式雙螺旋分級機完成 800 t
/d 的生產(chǎn)能力;2 臺
φ2.7 m×3.6 m 球磨機 (裝機功率為 400 kW)與 2 臺 2FLG-2000 型雙螺旋分級機完成 1 200 t
/d 的生產(chǎn)能力。由于 2 000 t
/d 生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備陳舊,且設(shè)備規(guī)格小、數(shù)量多,管理和維護工作量大,因此擬對碎磨流程進行技術(shù)升級改造。通過初步調(diào)研和分析,擬采用高壓輥磨機進行碎磨系統(tǒng)改造,實現(xiàn)單系列生產(chǎn)能力達到 10 000 t
/d 的目標(biāo)。首先需確定何種高壓輥磨機工藝適合本項目,其次對關(guān)鍵設(shè)備一段球磨機進行選型計算和分析。
該鉬選礦廠處理的金屬礦物主要為輝鉬礦、黃鐵礦、磁鐵礦,另有少量的赤鐵礦、鈦鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦;脈石礦物主要是長石、角閃石、石英、綠泥石、高嶺石,另有少量的黑云母、絹云母等。礦石原礦品位為 0.14%,主要回收有價元素為鉬、鐵,礦石平均密度為 2.7 t
/m
3,礦石硬度系數(shù)
f =9~12。
2 高壓輥磨流程試驗研究
2.1 研究內(nèi)容
該鉬礦選礦廠從建成投產(chǎn)以來,處理礦石的性質(zhì)變化較大,經(jīng)常導(dǎo)致破碎和磨礦系統(tǒng)處理能力波動,當(dāng)處理難碎磨礦石時,系統(tǒng)處理能力低,襯板磨損嚴(yán)重。借鑒其他鉬礦選礦廠技術(shù)改造的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,在三段一閉路流程后引入高壓輥磨機作為超細碎設(shè)備降低入磨粒度,提高系統(tǒng)整體碎磨能力。根據(jù)大量的文獻報道,有色金屬選礦廠高壓輥磨生產(chǎn)實踐選用3 種典型工藝流程,如圖 1~ 3 所示。結(jié)合本項目特點,高壓輥磨機入料粒度為 -25 mm。
圖1 高壓輥磨開路流程
圖2 5 mm 干式閉路流程
圖3 3 mm 濕式閉路流程
該鉬礦結(jié)合多年現(xiàn)場生產(chǎn)實踐,選取有代表性礦樣進行試驗。礦樣由硬礦、中等硬度礦和軟礦組成,根據(jù)地質(zhì)模型和采礦排產(chǎn)計劃,3 種礦樣按比例4∶4∶2 進行配礦。對配好礦樣進行 3 種高壓輥磨工藝流程的試驗研究,獲得其產(chǎn)品粒度和邦德功指數(shù)參數(shù)。實驗室采用 1 臺 CLM25
/10 高壓輥磨機,設(shè)置工作壓力為 8.0、10.0、12.0 MPa,轉(zhuǎn)速為 20 r
/min,每次給料 20 kg。
2.2 試驗結(jié)果
經(jīng)高壓輥磨機對礦樣不同含水率和不同輥壓條件的試驗研究,確定工藝流程試驗含水率為 4%,輥壓為 10.0 MPa。隨后在此條件下完成開路流程、5 mm 干式閉路流程和 3 mm 濕式閉路流程的試驗研究。3 種工藝流程產(chǎn)品粒度組成如圖 4、5 所示,常規(guī)破碎、高壓輥磨開路、5 mm 干式閉路和 3 mm 濕式閉路的邦德功指數(shù)測定結(jié)果如圖 6 所示。
圖4 不同高壓輥磨工藝流程產(chǎn)品粒度曲線
由圖 4 可知,3 mm 濕式閉路流程產(chǎn)品比開路流程、5 mm 干式閉路流程的產(chǎn)品所含細粒級更多,能為后續(xù)磨礦提供更細粒級的物料;開路流程、5 mm干式閉路流程、3 mm 濕式閉路流程的
P80 分別約為5.0、2.6 和 1.6 mm。由圖 5 可知,不同工藝流程中-0.074 mm 含量差異大,隨閉路控制粒度的降低,含量逐漸增加,3 mm 濕式閉路流程中,-0.074 mm 含量達到 13.66%,比開路流程提高 3.52 個百分點,比 5 mm 干式閉路流程提高 0.62 個百分點。就磨礦作業(yè)球磨機效率而言,-0.074 mm 含量增加更有利于磨礦,降低能耗。
圖5 不同高壓輥磨工藝流程產(chǎn)品 -0.074 mm 含
圖6 中球磨邦德功指數(shù)均為產(chǎn)品篩分控制粒度0.074 mm 的測定值??梢钥闯?,高壓輥磨機能降低球磨邦德功指數(shù),與常規(guī)破碎流程比,功指數(shù)降低了1.49 個百分點;高壓輥磨機閉路流程控制產(chǎn)品粒度越低,功指數(shù)也越低;相比常規(guī)破碎,3 mm 干式閉路流程產(chǎn)品邦德功指數(shù)降幅最大,達 19.40%,能進一步改善礦石可磨性,提高磨礦效率,降低能耗。試驗研究結(jié)果表明,3 mm 濕式閉路流程產(chǎn)品能夠極大地改善后續(xù)磨礦作業(yè),主要體現(xiàn)為入磨粒度和球磨邦德功指數(shù)的雙降低。
圖6 不同工藝流程邦德功指數(shù)對比
3 一段球磨機選型
以不同高壓輥磨工藝流程試驗獲得的產(chǎn)品粒度和球磨邦德功指數(shù)為基礎(chǔ),按單系列生產(chǎn)能力 10 000 t
/d 進行一段球磨機選型計算,選型基本參數(shù)和計算結(jié)果如表 1 所列。
由表 1 可知,在單系列生產(chǎn)能力為 10 000 t
/d、磨礦產(chǎn)品粒度 -0.074 mm 占 60% 情況下,由于不同輥壓工藝下原礦粒度 -0.074 mm 含量和球磨機邦德功指數(shù)的差異,一段球磨機選型規(guī)格存在明顯區(qū)別。常規(guī)流程需 1 臺
φ6.0 m×10.0 m 球磨機,裝機功率為 5 700 kW;高壓輥磨開路超細碎流程,一段球磨機僅需 1 臺
φ5.5 m×8.8 m 球磨機,裝機功率為 4 500 kW,較常規(guī)流程降低 21.05%;5 mm 干式閉路流程可進一步降低入料粒度和邦德功指數(shù),僅需 1 臺
φ5.5 m×8.0 m 球磨機,直徑與開路流程一致,但裝機功率進一步降低,比常規(guī)破碎降低 33.33%;3 mm 濕式閉路流程僅需 1 臺
φ5.03 m×8.00 m 球磨機即滿足要求,該流程比常規(guī)流程裝機功率降低 43.86%,節(jié)能效果顯著。
表1 不同工藝流程中一段球磨機選型結(jié)果
現(xiàn)有的 1 臺
φ5.03 m×6.40 m 球磨機,直徑與 3 mm 濕式閉路流程所需球磨機直徑一致,但裝機功率僅為 2 600 kW。對其在 3 mm 閉路流程條件下的生產(chǎn)能力進行核算,結(jié)果為 8 125 t
/d。若不追求 10 000 t
/d的生產(chǎn)產(chǎn)能,維持現(xiàn)有球磨機規(guī)格,則可節(jié)省更換球磨機投資費用約 3 000 萬~5 000 萬元;若追求 10 000 t
/d 的生產(chǎn)能力,3 mm 濕式閉路流程需改造的一段球磨機投資相對最少。綜合以上分析可知,從降低一段球磨機裝機功率、降低磨礦能耗和相對節(jié)省投資角度考慮,3 mm 濕式閉路流程具有顯著優(yōu)勢,為技術(shù)改造方案的首選。
4 結(jié)論
通過對某鉬礦高壓輥磨工藝流程的試驗研究和一段球磨機選型分析,得到以下結(jié)論。
(1) 高壓輥磨 3 種工藝流程試驗研究表明,閉路流程比開路流程的產(chǎn)品粒度和邦德功指數(shù)更低,3 mm濕式閉路比 5 mm 干式閉路的產(chǎn)品粒度更細,
P80 達到1.6 mm,功指數(shù)降低至 12.96 kW·h
/t。
(2) 通過 3 種工藝流程產(chǎn)品功指數(shù)測定分析發(fā)現(xiàn),不同粒度閉路流程不僅影響產(chǎn)品粒度,還影響產(chǎn)品球磨邦德功指數(shù),3 mm 濕式閉路比 5 mm 干式閉路功指數(shù)降低 0.72 個百分點,可進一步改善礦石可磨性,降低一段磨礦能耗。
(3) 一段球磨機選型研究表明,高壓輥磨 3 mm 濕式閉路流程可在充分利用現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上實現(xiàn)能力大幅提升,滿足 8 125 t
/d 產(chǎn)能要求,相比 5 000 t
/d 的生產(chǎn)能力提高了 62.50%。若要滿足 10 000 t
/d 生產(chǎn)能力,需對球磨機進行加長,電動機功率調(diào)整為 3 200 kW,此種情況下,該流程相對于常規(guī)流程,安裝功率降低了 43.86%,節(jié)能效果顯著??傮w而言,高壓輥磨機 3 mm 濕式閉路流程具有顯著優(yōu)勢,為技術(shù)改造方案的首選。
引文格式:
[1]何榮權(quán), 趙晨陽, 吳堯.某鉬礦高壓輥磨工藝流程研究.[J].礦山機械,2023,51(5):39-42. |