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半自磨流程常见改造方案分析

更新时间:2009-03-28

在半自磨流程应用过程中,随着矿山的开采,部分矿山会出现矿石变硬导致半自磨机处理能力下降,或者原矿品位下降导致精矿产量降低等问题。此时需要对半自磨流程进行优化改造,以增加半自磨流程的原矿处理量,从而保证精矿产量的稳定。由于国内半自磨流程的应用时间较短,一些半自磨流程的优化仅仅局限在操作工艺参数的优化方面[1],尚没有半自磨流程优化改造的案例。国外矿山应用半自磨流程时间较长,一些矿山曾对半自磨流程进行过成功的流程改造,在矿石变硬或者是原矿品位下降的情况下达到了提产增效的目的。

1 增加预破碎工艺

1.1 预破碎工艺流程

现有的半自磨流程一般采用粗碎 (采用颚式破碎机或者旋回破碎机) — 半自磨 — 球磨的碎磨流程。增加预破碎工艺是指在半自磨机前、粗碎工艺后增加二段破碎工艺,破碎设备为圆锥破碎机。增加二段破碎的目的是将粗碎产品中的中间粒级物料进行破碎,从而降低半自磨机给矿的中间粒级物料含量,以降低半自磨机的破碎单位能耗,提高半自磨机的处理量。由于这部分中间粒级的物料在进入半自磨机前通过二段圆锥破碎机进行破碎,因此将这段破碎工艺称为“预破碎工艺”。增加预破碎工艺的常见工艺流程如图1所示。

  

图1 增加预破碎工艺 (二段破碎) 的工艺流程Fig. 1 Process flow after addition of pre-crushing technology(secondary crushing)

1.2 增加预破碎工艺的研究

增加预破碎工艺后对整个半自磨 — 球磨流程的影响较大。增加预破碎工艺,首先会增加半自磨机的处理量,降低半自磨机的单位能耗;半自磨机的产品粒度会变粗,振动筛筛下产品粒度 P80 值变大,且筛下物料中细粒级含量也下降,同时,半自磨机的筛上物料量增加。采用预破碎工艺打破了原有半自磨机和球磨机的能量负荷平衡,球磨机的负荷增加较快,球磨机处理量的增加以及入料中粗颗粒的增加,使球磨机的循环负荷增大,进入选别工艺的物料粒度变粗。如果进一步增加半自磨机的处理量,则球磨机的处理能力也会成为瓶颈。

采用预破碎工艺后,能够获得较大的处理量,但是在非常高的钢球充填率和比较低的总充填率下获得的,这种充填率的组合很难控制,而且会导致提升条和衬板的消耗过大。因此,在增加预破碎工艺之前需要进行以下研究工作。

(1) 增加预破碎工艺后,整个系统处理量的确定需要考虑球磨机的能力、顽石破碎机的能力和浮选工艺的处理能力,而不是任意放大半自磨机的处理量;

(2) 对预破碎之前的筛机选型进行准确计算,包括筛面尺寸、上下筛孔尺寸;

(3) 对球磨机、顽石破碎机、预破碎的破碎机进行准确的计算和选型。

(1) 在半自磨机前增加 1 台颚式破碎机,破碎机排矿口尺寸调整为 90 mm,半自磨机的给矿粒度降至F80 = 95 mm;

1.3 应用启示

增加预破碎工艺后要对原有的磨矿工艺参数进行一定的调整,即需要降低格子孔 (或者顽石孔) 的开孔面积和开孔率,目的是为了提高半自磨机的总充填率。更高的总充填率能够增加半自磨机产品中的细料成分,使产品粒度变细,同时还能够减少提升条的磨损量。在生产应用中,将钢球的充填率提高,使半自磨机的总充填率稳定到一定水平,并使整个流程的处理量得到提高。

预破碎工艺在项目设计阶段很少会考虑使用,但对于半自磨流程改造,用于处理硬矿石时是非常有用的,对于矿体硬度变化巨大的情况,半自磨机和球磨机的负荷会经常不平衡,可在设计阶段考虑增加预破碎工艺,用于调整半自磨机和球磨机的负荷平衡问题。

预破碎工艺的适用范围:① 矿石硬度很大的矿山碎磨工艺流程改造;② 球磨机和顽石破碎机的能力有一定的富裕;③ 矿石硬度变化非常大的矿山,需要在设计阶段考虑预破碎工艺及旁路设计。

1.4 应用效果

1.4.1 Geita 金矿

Geita 金矿位于坦桑尼亚西部[2],2000 年投产,原设计碎磨流程为粗碎 — 半自磨 — 顽石破碎 — 球磨流程 (SABC 流程)。在现场操作过程中,有时会碰到非常硬的矿石,此时半自磨系统处理量大幅下降。现场决定对碎磨流程进行改造,2002 年 3 月一致同意增加预破碎工艺的改造方案。改造方案如下:在原有的粗碎破碎机后增加二段破碎工艺,主要用于破碎中间粒级物料。粗碎产品先给入 1 台振动筛,筛缝尺寸为 120 mm,筛上 +120 mm 的物料直接给入半自磨前的粗矿堆,筛下 -120 mm 物料再给入双层振动筛,筛缝尺寸分别为 60 和 30 mm,筛下 -30 mm 物料也给入粗矿堆,筛上 +30 mm 物料进入二段破碎机进行破碎,即半自磨机给矿中 +30 ~ -120 mm 粒级的物料先通过二段破碎工艺破碎后再给入半自磨机。同时,粗碎产品下有旁路设计,如果来矿的矿石较软,不需要进行二次破碎,可以通过重板给料机直接给入粗矿堆,进而给入半自磨机。

Geita 金矿增加二段预破碎工艺后,在处理硬矿石时,半自磨系统的处理量由原来的 608 t/h 增加至 692 t/h,提高了 14%。

1.4.2 Inmet Troilus 金铜矿

Inmet Troilus 金铜矿位于加拿大魁北克省北部[3],该矿于 1996 年 11 月试车运行,设计处理量为 10 000 t/d,设计流程为 SABC 流程。经过 1 年的调试和运行,项目达到设计处理量。1998 年,矿石的品位降低,矿山计划提高矿石处理量以保证获得足够的精矿,初步制定目标是将原矿处理量增加到 15 000 t/d。经过研究,最终确定半自磨机前增加预破碎工艺。改造方案如下:一段粗碎后的物料先经过双层振动筛筛分,上层筛的筛孔尺寸为 152.4 mm,下层筛的筛孔尺寸为 50.8 mm,上层筛的筛上物料和下层筛的筛下物料通过带式输送机输送至粗矿堆给入半自磨机,下层筛的筛上物料经过 HP700 圆锥破碎机破碎后输送至粗矿堆给入半自磨机。即一段粗碎后 +50.8 ~ -152.4 mm粒级的物料先通过二段破碎机破碎,因此半自磨机的进料中基本不存在 +50.8 ~ -152.4 mm 粒级的物料。

在一些采用 SABC 碎磨流程的矿山,矿石硬度大幅增加后,半自磨机处理能力降低,从而造成整个磨矿系统处理量下降,而由于矿石的可磨性变化不大,造成球磨机的处理能力相对富裕。此时,可以将原有的 SABC 流程 (半自磨机排出的顽石经过顽石破碎机破碎后再返回半自磨机进行破碎) 改造为 SABC-B 流程,即顽石经过顽石破碎机破碎后,不再返回半自磨机,而是先返回振动筛进行筛分,筛下物料进入矿浆池,而后给入球磨机中。这样顽石破碎后返回了球磨机,使球磨机的负荷增加,而半自磨机由于不再处理返回的顽石,负荷降低,处理量大幅提高,从而提高了整个半自磨流程的处理量。SABC-B 流程如图3所示。

Inmet Troilus 金铜矿通过增加预破碎工艺,改善了半自磨机进料粒度分布,半自磨流程的处理量增加了 34%,整个磨矿单位能耗降低了 23.5%,处理每吨原矿石的费用降低了 19%。

1.4.3 ASARCO 铜矿

ASARCO 铜矿于 1992 年投产运行[4],处理矿石为斑岩型铜矿,设计碎磨流程为 SABC 流程。1997年后处理矿石主要为辉绿岩矿,矿石硬度非常高 (整个选厂矿石的硬度范围 A×b = 22.0 ~ 73.4),磨机处理量下降明显。该选厂于 1999 年采用了预破碎工艺,预破碎工艺由双层振动筛和二段破碎机组成。一段破碎机破碎后的产品给到 2 台双层振动筛上,上层筛的筛上和下层筛的筛下物料经过旁路直接给到半自磨机前的粗矿堆上,而下层筛的筛上物料直接给料到二段破碎机,破碎后的物料也给到半自磨机前的粗矿堆上。增加二段预破碎工艺后,半自磨系统的处理量增加了 48%。

2 增加顽石破碎工艺

2.1 增加圆锥破碎机破碎顽石

在部分选厂,设计碎磨流程为半自磨 — 球磨流程 (即 SAB 流程),流程中没有顽石破碎机。随着矿石硬度的增加,某些选厂会选择在原有的半自磨流程中,增加圆锥破碎机用以破碎顽石,将原有的 SAB流程改造为 SABC 流程。这种改造方案对整个工艺流程的改变相对较小,但在流程改造中需要考虑以下问题:

(1) 需要改造半自磨机排料端格子孔和顽石孔的开孔方案,以保证顽石能够及时排出半自磨机;

(2) 计算筛上输送带的输送能力,在顽石量增加后,输送带上的输送量增加,带式输送机的输送能力要得到保证;

(3) 半自磨机排料端和顽石返料输送带上需要增加除铁装置,以免圆锥破碎机给矿中出现铁块,影响破碎机的正常运行;

(4) 顽石破碎机前需要增加顽石料仓,因为圆锥破碎机需要挤满给矿才能保证破碎效果;

(5) 增加顽石破碎机后,破碎机基本连续运行,但是由于矿仓中的物料给入破碎机是间断性的,因此,顽石破碎机的排矿也是间断性的,这将会造成半自磨机给矿不稳定,需要中控室操作人员适当调整半自磨机的新给矿量,以保证半自磨机的稳定运行。有部分专家曾建议在顽石破碎机后增加料仓,以保证顽石破碎后的物料能够连续返回半自磨机,保证半自磨机给矿的稳定性;

(6) 顽石破碎机设计成 1 工 1 备,同时在顽石破碎机旁边应有旁路设计,以增加碎磨工艺操作的灵活性;

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(8) 增加顽石破碎机后,半自磨机排矿产品粒度变粗,磨矿系统中球磨机的负荷增加,因此,球磨机要有一定的富裕能力。

实践表明,增加顽石破碎机后,半自磨机的处理能力增加 10% ~ 20%,矿石的硬度不同,提高幅度亦不同。

2.2 增加高压辊磨机破碎顽石

在部分选厂,原有碎磨流程设计为 SAB 或者SABC 流程,在增加圆锥破碎机破碎顽石或者原有的顽石破碎机破碎顽石效果不理想时,需要在顽石破碎系统中增加高压辊磨机,以强化顽石的破碎效果,因为高压辊磨机的破碎成本更低,处理量更大。改造流程如图2所示。

根据图2的坡面情况,可以计算在冬至日上午9时前排光伏方阵的最高点及其与屋面阴影线最远点之间的垂直高差,同时分别计算出南北方向和东西方向的阴影长度分量,通过对前排光伏方阵在上午9时的阴影长度,结合光伏方阵的方位角即可计算出方阵间距在上午9时以及下午3时的不同间距要求,将其中的最大值作为南坡和北坡的光伏方阵间距计算公式分别为:

帝国 (Empire) 铁矿采用此改造方案[5]。该矿山随着矿石硬度的增加和矿石品位的降低,需要通过提高磨矿系统原矿的处理量以获得足够的精矿量。流程改造的第一步是在磨矿流程中增加顽石破碎机,顽石破碎机可以将过多的顽石破碎后再返回到自磨机中,更细粒级的顽石返回自磨机后更容易被破碎成所要求的产品粒度,自磨机的功率降低,处理量提高。

帝国铁矿首先引进了 140/80 高压辊磨机 (辊径1 400 mm,辊宽 800 mm),高压辊磨机安装在顽石破碎机之后,将圆锥破碎机破碎后的顽石通过高压辊磨机进一步破碎后,以更细的粒级返回自磨机中。增加高压辊磨机后,自磨机的处理量由原来的 366.6 t/h 增加到 429.3 t/h,提高了 17%。

  

图 2 增加高压辊磨机破碎顽石的工艺流程Fig. 2 Process flow after addition of pebble crushing with HPGR

3 改造为 SABC-B 流程

在已进入上市辅导且IPO申请未被受理的395家新三板企业中,辅导期在半年以内的企业共有54家,占比13.67%。也就是说,除已申报和已进入辅导期的新三板企业外,新三板还有数量庞大的IPO后备军。这些企业一部分因为业绩暂时无法IPO,一部分出于新三板政策红利的考虑,则处于观望摇摆阶段。

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采用 SABC-B 流程的先决条件是球磨机能力较富裕,而且在改造前一定要先进行矿石性质试验,并通过流程计算,选择合适的筛孔尺寸,并对振动筛的筛分面积再次核算,合理分配半自磨机和球磨机的负荷,达到整个磨矿系统提产的目的。

4 流程改造实例

在笔者近期的工作中,参与过一个半自磨流程改造项目的计算工作,现总结分析如下。

4.1 改造项目概述

  

图3 SABC-B 工艺流程Fig. 3 Process flow of SABC-B circuit

某选厂现有的碎磨工艺为:井下爆破后的矿石经过溜井下进入粗矿堆,然后再通过输送带输送至半自磨机进行破碎 (半自磨机给矿粒度 F80 ≈ 170 mm)。半自磨机破碎后的矿石直接给入螺旋分级机进行分级,一段球磨机和螺旋分级机构成闭路流程,半自磨机为开路流程。螺旋分级机细粒级产品粒度要求 -200 目通过 65%,然后进入二段球磨机进行磨矿,二段球磨机和水力旋流器构成闭路流程,旋流器溢流端产品粒度要求 -200 目通过 78%。整个磨矿系统原矿处理量为 2 000 t/d,即 83.3 t/h。

该选厂计划对现有碎磨流程进行改造,要求改造后碎磨流程的处理量提高至 3 000 t/d。

4.2 矿石试验结果

该选厂提供矿样的试验结果如下:

本文采用O’Malley&Chamot的分类系统,从中选出与听力学习相关的几种学习策略来调查中国海洋大学藏族大学生的英语听力学习策略的使用情况。

(1) SMC 试验结果:A×b = 27.5,落重指数 DWi= 10.73 kW·h/m3

(2) 球磨功指数试验结果:BWi = 20.58 kW·h/t。

我不知怎么竟然摸到了一根竹竿。这根竹竿是前几天同屋里的一位同事从积木场上顺回来晾晒他的内衣内裤的,那上边还有花花答答的裤衩子。现在我要派上用场了。

SMC 试验中,A×b 可用于矿石硬度比较,A×b值越小表示矿石的抗冲击破碎能力越强,矿石的硬度越高;DWi 值也表征矿石的硬度,该值越大,表明矿石的硬度越高。从 SMC 试验结果可以看出,该选厂的矿石硬度较高,要破碎此种矿石,半自磨机所需要的单位能耗较高。

球磨功指数表征矿石的可磨性,该值越大,表明矿石越难磨。该选厂矿样的球磨功指数 BWi = 20.58 kW·h/t,表明矿石很难磨,球磨机研磨此种矿石所需要的单位能耗较高。

4.3 改造方案模拟计算

“未完成效应”从心理的紧张系统是否得到解除,来解释学生会对“未完成的课堂”记忆深刻:人们对于已完成的工作的心里紧张系统已经解除,因而回忆量少,而未完成的工作所引起的心理紧张系统还没有得到解除,因而回忆量较多。学生们会因“不完整课堂”心理紧张而忧心忡忡,对这样“半途而废”的课堂念念不忘,这样的心理机制驱使着他们主动地完成教学任务。

(7) 由于顽石缺少棱角且含水量较大,因此,通过圆锥破碎机破碎后的效果较原矿石的破碎效果差,顽石破碎机的排矿口尺寸往往较大,在顽石破碎流程改造设计时,顽石破碎产品粒度不可过细;

4.4 确定流程改造方案

结合上述模拟计算结果,该选厂可以通过降低半自磨机的给矿粒度来降低半自磨机的单位能耗,达到提高半自磨机原矿处理量的目的。但由于半自磨机给矿粒度减小后,半自磨机产品粒度变粗,产品中细料成分减少,难磨粒子增加,且由于原矿处理量的增加,一段球磨机的磨矿负荷大大增加,因此需要增加 1 台相同规格的球磨机才能满足要求。一段球磨机增加 1 台球磨机后,一段磨矿产品粒度变细,因此二段球磨机的磨矿能耗降低,处理量增加。改造后预计整个磨矿系统的原矿处理量提高至 126 t/h,即 3 024 t/d。主要采取以下改造措施:

结合该选厂的矿石性质试验结果及现场运行工艺参数,制定如下碎磨流程改造方案:在半自磨机前增加一段破碎工艺,降低半自磨机的给矿粒度,并对现有半自磨流程的操作参数进行调整,同时,对整个半自磨系统的参数进行模拟计算,以保证整个碎磨流程参数的合理匹配。采用中信重工碎磨流程计算软件、中信重工 CITIC SMCC 数据库计算软件及 JKSimMet软件,改造后的碎磨流程模拟结果如图4所示。

针对上述几个方面的内容,可以先对矿石进行试验,在掌握矿石的性质参数之后,通过软件模拟,对新的工艺方案进行计算,以确定合理的改造工艺方案。

(2) 提高半自磨机的钢球充填率至 13.5%,将半自磨机的运行功率提高至 1 423 kW;

在过去的十年间,二语习得研究正不断地出现技术领域的变化。最关键的体现便是人们开展学习、学习和技术问题、人类和学习技术间进行的沟通。正是在这一对话过程中,二语习得的视觉化发展显示出最显著的特点。

(3) 将半自磨机排料端格子板更换成孔缝尺寸为20 mm 的格子板,减小格子孔缝尺寸,目的是降低半自磨机的排矿细度,并提高半自磨机的总充填率;

按照《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268—2008)要求,DIP管道水压试验分段长度一般不超过1 000 m;PCCPL管道水压试验长度以标段划分,不超过6km。以注水法进行实际渗水量测定,在其允许渗水量范围内作为试验合格的标准。

随着媒体融合时代的到来,越来越多的人们开始重视和关注媒介素养,并且很多研究者和学者也对媒介素养进行了相关定义,虽然每个人的定义之间都存在着差异,不过他们都认为媒介素养是解决和使用信息所需要的能力、知识以及技巧,这也就是说,大家对于媒介素养的认知基本是相同的。[1]如果对其进行深入的分析研究就能够发现,我们还可以将其分为微观和宏观两个层面,从微观层面上来看,媒介素养主要就是媒介的信息素养,是对媒介规则的了解程度以及传播内容的接受能力;而从宏观层面上来看,其主要就是指媒介的社会素养。

(4) 一段磨矿再增加 1 台相同规格的球磨机,并将一段磨矿 2 台球磨机的钢球充填率都提高至 38%,运行功率提高至 742 kW;

(5) 将二段磨矿现有球磨机的钢球充填率提高至38%,二段球磨机的运行功率提高至 742 kW;

(6) 对碎磨流程中的给料机、带式输送机、渣浆泵、管道、螺旋分级机、旋流器等辅助设备的处理能力进行核算及改造,保证满足提产后的处理量要求。

目前该选厂正在进行碎磨流程改造方案的论证工作。

5 结语

(1) 借鉴国外一些半自磨流程改造的成功案例,针对半自磨流程改造方案的适用条件、改造后达到的效果、可能给整个流程带来的问题及解决办法进行了分析,旨在帮助同行能够更好地将流程改造方案应用于矿山的提产增效中,尽可能以最低的投资提高产量。

本文60例胸腹部占位性病变患者的收治时间为2017年9月—2018年9月,其中男性观察对象30例,女性观察对象30例,年龄27~78岁,平均(55.6±5.6)岁。均通过超声、CT技术予以确定,为多发或单发胸腹部占位性病变。其中44例胸部穿刺(纵膈穿刺4例,肺部穿刺40例)、16例腹部穿刺(11例肾穿刺,5例肝穿刺)。均签署研究同意书;通过医学伦理委员会审查。

(2) 预破碎工艺在半自磨流程改造中的应用实践表明,半自磨机前增加预破碎工艺能够明显提高半自磨机的处理量,降低半自磨机的电耗;但是,采用预破碎工艺后会改变整个半自磨 — 球磨流程的负荷平衡,须经过详细计算及系统分析后才能决定是否采用。

在预算编制完成后,不少事业单位缺少严格、科学的监督制度,在预算执行过程中,对于基本支出或项目支出的安排主管随意性较大。同时对于预算的调整权利缺少有效的制衡机制,从而造成预算控制实际行为的松弛。预算刚性不强,虽然预算经批准下达,但在使用时违反预算要求随意变动开支范围、违规提高开支标准的现象时有发生。未严格按照规定的审批程序进行预算调整,导致资金使用混乱,出现超预算或无预算支出等情况。

(3) 在新建矿山中,一些半自磨流程已经选择带有顽石破碎机的 SABC 流程。笔者总结了顽石破碎机在应用中需要考虑的一些注意事项,希望对后续新建矿山的建设提供一些借鉴。

  

图4 增加一段破碎后的碎磨流程模拟结果Fig. 4 Simulation results of comminution circuit after addition of first crushing

(4) 随着高压辊磨机在金属矿山的成熟应用,可以在现有 SABC 流程顽石破碎机后增加高压辊磨机,利用高压辊磨机的层压破碎原理,加强顽石的破碎效果,从而降低半自磨机的磨矿负荷,提高半自磨系统的处理能力。

(5) 在部分矿山,如果球磨机能力较富裕,可以考虑将原有的 SABC 碎磨流程改造为 SABC-B 流程,破碎后的顽石返回球磨机,可降低半自磨机的负荷,提高整个半自磨系统的处理能力。

5.当发生在途物资情况时,通常有材料采购等项目,当审计时若发现供货方实际没有发货,可以把项目转入到其他应收款项目进行审计的相关处理。

参 考 文 献

[1]乔文存,姬建钢,董节功,等.半自磨流程的优化措施研究[J].矿山机械,2014,42(7):91-96.

[2]GODWIN L K M. Crushing practice impact on SAG milling:addition of secondary crushing circuit at GEITA gold mine [C]//Vancouver:SAG 2006:356-371.

[3]SYLVESTRE Y,ABOLS J,BARRATT D. The benefits of precrushing at the INMET TROILUS mine [C]// Vancouver:SAG 2001:43-62.

[4]MCGHEE S,MOSHER J,RICHARDSON M,et al. SAG feed pre-crushing at ASARCO's ray concentrator:development,implementation and evaluation [C]// Vancouver:SAG 2001:234-247.

[5]DABID J R,PAUL A K,EDWARD C D,et al. High pressure grinding roll utilization at the EMPIRE mine [J]. Minerals Engineering,2002(16):426-441. □

 
董节功,姬建钢,祖大磊
《矿山机械》 2018年第05期
《矿山机械》2018年第05期文献

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