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某鉬礦高壓輥磨工藝流程研究
2023-06-13

某鉬礦高壓輥磨工藝流程研究

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某鉬礦高壓輥磨工藝流程研究

導(dǎo)讀
針對(duì)不同礦石與高壓輥磨工藝流程適應(yīng)性問(wèn)題,對(duì)某鉬礦改造擬采用高壓輥磨開(kāi)路、5 mm 干式閉路和 3 mm 濕式閉路 3 種高壓輥磨工藝進(jìn)行試驗(yàn)和一段球磨機(jī)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(dá) 10 000 t/d 為目標(biāo)進(jìn)行選型核算,3 種高壓輥磨工藝一段球磨機(jī)裝機(jī)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(qiáng)。
      1985 年,高壓輥磨機(jī)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(tuán)預(yù)磨、鐵礦石超細(xì)碎以及有色金屬礦細(xì)碎或超細(xì)碎等多領(lǐng)域獲得廣泛運(yùn)用。高壓輥磨機(jī)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(diǎn),特別是進(jìn)行礦石破碎的單位能耗低,符合國(guó)家“雙碳”政策。
高壓輥磨機(jī)在不同行業(yè)運(yùn)用的工藝流程不同,水泥行業(yè)高壓輥磨機(jī)通常作為終磨或半終磨設(shè)備,也可與干式分級(jí)構(gòu)成新工藝流程;磁鐵礦選礦廠通常采用高壓輥磨機(jī) 3~6 mm 閉路流程,輥磨產(chǎn)品直接進(jìn)行干式或濕式磁選拋尾;有色金屬選礦廠高壓輥磨機(jī)通常作為超細(xì)碎或預(yù)磨設(shè)備使用。高壓輥磨機(jī)在有色金屬選礦廠不斷獲得工藝創(chuàng)新運(yùn)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(jī)作為超細(xì)碎的選礦廠,采用經(jīng)典開(kāi)路流程;河南欒川某鉬礦采用高壓輥磨機(jī)實(shí)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(xiàn) [8],采用高壓輥磨機(jī)進(jìn)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(jìn)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(yùn)用存在 3 種典型工藝流程:高壓輥磨開(kāi)路、5 mm 干式閉路和 3 mm 濕式閉路。針對(duì)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(yàn)研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。目前,幾乎所有高壓輥磨機(jī)的工業(yè)運(yùn)用均需進(jìn)行小型試驗(yàn)或半工業(yè)試驗(yàn)研究,通過(guò)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(yàn)僅針對(duì)選定工藝流程開(kāi)展試驗(yàn)研究,對(duì) 3 種工藝流程進(jìn)行對(duì)比研究的文獻(xiàn)報(bào)告較少。筆者針對(duì)某鉬礦選礦廠技術(shù)改造需求,從高壓輥磨機(jī)試驗(yàn)、一段磨礦選型兩方面進(jìn)行系統(tǒng)研究和分析,對(duì) 3 種工藝流程進(jìn)行簡(jiǎn)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(tái) φ5.03 m×6.40 m 球磨機(jī) (裝機(jī)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(tái)球磨機(jī)和 4 臺(tái)螺旋分級(jí)機(jī)組成:2 臺(tái) φ2.1 m×3.5 m 球磨機(jī) (裝機(jī)功率為 210 kW) 和 2 臺(tái)ZF1500×2 型高堰式雙螺旋分級(jí)機(jī)完成 800 t/d 的生產(chǎn)能力;2 臺(tái) φ2.7 m×3.6 m 球磨機(jī) (裝機(jī)功率為 400 kW)與 2 臺(tái) 2FLG-2000 型雙螺旋分級(jí)機(jī)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(hù)工作量大,因此擬對(duì)碎磨流程進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造。通過(guò)初步調(diào)研和分析,擬采用高壓輥磨機(jī)進(jìn)行碎磨系統(tǒng)改造,實(shí)現(xiàn)單系列生產(chǎn)能力達(dá)到 10 000 t/d 的目標(biāo)。首先需確定何種高壓輥磨機(jī)工藝適合本項(xiàng)目,其次對(duì)關(guān)鍵設(shè)備一段球磨機(jī)進(jìn)行選型計(jì)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(zhǎng)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(jià)元素為鉬、鐵,礦石平均密度為 2.7 t/m3,礦石硬度系數(shù) =9~12。

2 高壓輥磨流程試驗(yàn)研究

2.1 研究?jī)?nèi)容

該鉬礦選礦廠從建成投產(chǎn)以來(lái),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(dòng),當(dāng)處理難碎磨礦石時(shí),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(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在三段一閉路流程后引入高壓輥磨機(jī)作為超細(xì)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(xiàn)報(bào)道,有色金屬選礦廠高壓輥磨生產(chǎn)實(shí)踐選用3 種典型工藝流程,如圖 1~ 3 所示。結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn),高壓輥磨機(jī)入料粒度為 -25 mm。
 
                                                           圖1 高壓輥磨開(kāi)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(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐,選取有代表性礦樣進(jìn)行試驗(yàn)。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(jì)劃,3 種礦樣按比例4∶4∶2 進(jìn)行配礦。對(duì)配好礦樣進(jìn)行 3 種高壓輥磨工藝流程的試驗(yàn)研究,獲得其產(chǎn)品粒度和邦德功指數(shù)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)室采用 1 臺(tái) CLM25/10 高壓輥磨機(jī),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(yàn)結(jié)果

經(jīng)高壓輥磨機(jī)對(duì)礦樣不同含水率和不同輥壓條件的試驗(yàn)研究,確定工藝流程試驗(yàn)含水率為 4%,輥壓為 10.0 MPa。隨后在此條件下完成開(kāi)路流程、5 mm 干式閉路流程和 3 mm 濕式閉路流程的試驗(yàn)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(kāi)路、5 mm 干式閉路和 3 mm 濕式閉路的邦德功指數(shù)測(cè)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(kāi)路流程、5 mm 干式閉路流程的產(chǎn)品所含細(xì)粒級(jí)更多,能為后續(xù)磨礦提供更細(xì)粒級(jí)的物料;開(kāi)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(dá)到 13.66%,比開(kāi)路流程提高 3.52 個(gè)百分點(diǎn),比 5 mm 干式閉路流程提高 0.62 個(gè)百分點(diǎn)。就磨礦作業(yè)球磨機(jī)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(cè)定值??梢钥闯?,高壓輥磨機(jī)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(gè)百分點(diǎn);高壓輥磨機(jī)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(dá) 19.40%,能進(jìn)一步改善礦石可磨性,提高磨礦效率,降低能耗。試驗(yàn)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(duì)比

3 一段球磨機(jī)選型

以不同高壓輥磨工藝流程試驗(yàn)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(jìn)行一段球磨機(jī)選型計(jì)算,選型基本參數(shù)和計(jì)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(jī)邦德功指數(shù)的差異,一段球磨機(jī)選型規(guī)格存在明顯區(qū)別。常規(guī)流程需 1 臺(tái) φ6.0 m×10.0 m 球磨機(jī),裝機(jī)功率為 5 700 kW;高壓輥磨開(kāi)路超細(xì)碎流程,一段球磨機(jī)僅需 1 臺(tái) φ5.5 m×8.8 m 球磨機(jī),裝機(jī)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(jìn)一步降低入料粒度和邦德功指數(shù),僅需 1 臺(tái) φ5.5 m×8.0 m 球磨機(jī),直徑與開(kāi)路流程一致,但裝機(jī)功率進(jìn)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(tái) φ5.03 m×8.00 m 球磨機(jī)即滿足要求,該流程比常規(guī)流程裝機(jī)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(jī)選型結(jié)果
 
現(xiàn)有的 1 臺(tái) φ5.03 m×6.40 m 球磨機(jī),直徑與 3 mm 濕式閉路流程所需球磨機(jī)直徑一致,但裝機(jī)功率僅為 2 600 kW。對(duì)其在 3 mm 閉路流程條件下的生產(chǎn)能力進(jìn)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(jī)規(guī)格,則可節(jié)省更換球磨機(jī)投資費(fèi)用約 3 000 萬(wàn)~5 000 萬(wàn)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(jī)投資相對(duì)最少。綜合以上分析可知,從降低一段球磨機(jī)裝機(jī)功率、降低磨礦能耗和相對(duì)節(jié)省投資角度考慮,3 mm 濕式閉路流程具有顯著優(yōu)勢(shì),為技術(shù)改造方案的首選。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某鉬礦高壓輥磨工藝流程的試驗(yàn)研究和一段球磨機(jī)選型分析,得到以下結(jié)論。
(1) 高壓輥磨 3 種工藝流程試驗(yàn)研究表明,閉路流程比開(kāi)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(xì),P80 達(dá)到1.6 mm,功指數(shù)降低至 12.96 kW·h/t。
(2) 通過(guò) 3 種工藝流程產(chǎn)品功指數(shù)測(cè)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(gè)百分點(diǎn),可進(jìn)一步改善礦石可磨性,降低一段磨礦能耗。
(3) 一段球磨機(jī)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(shí)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(duì)球磨機(jī)進(jìn)行加長(zhǎng),電動(dòng)機(jī)功率調(diào)整為 3 200 kW,此種情況下,該流程相對(duì)于常規(guī)流程,安裝功率降低了 43.86%,節(jié)能效果顯著。總體而言,高壓輥磨機(jī) 3 mm 濕式閉路流程具有顯著優(yōu)勢(shì),為技術(shù)改造方案的首選。
 
引文格式:
[1]何榮權(quán), 趙晨陽(yáng), 吳堯.某鉬礦高壓輥磨工藝流程研究.[J].礦山機(jī)械,2023,51(5):39-42.
 
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