不同破碎方式對(duì)鞍山式赤鐵礦石磨礦特性的影響

翁興媛 楊啟帆， 劉 磊 曹進(jìn)成，3

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；3.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110819)

不同破碎方式對(duì)鞍山式赤鐵礦石磨礦特性的影響

翁興媛1楊啟帆1，2劉 磊2曹進(jìn)成2，3

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；3.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110819)

高壓輥磨破碎是基于料層粉碎的一種新型破碎方式，不僅本作業(yè)破碎效率高、能耗低、粉礦量大，而且破碎產(chǎn)品顆粒內(nèi)部豐富的微裂紋也有利于后續(xù)磨礦作業(yè)節(jié)能。為了定量評(píng)價(jià)高壓輥磨破碎對(duì)后續(xù)磨礦的影響，以鞍山式某赤鐵礦石為試樣，進(jìn)行了磨礦技術(shù)效率和Bond球磨功指數(shù)試驗(yàn)。結(jié)果表明：由于高壓輥磨產(chǎn)品中小于指定粒度(-0.074 mm)的物料產(chǎn)率明顯較高，因而在較粗磨礦細(xì)度下，高壓輥磨產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率均略低于顎式破碎產(chǎn)品，但隨著磨礦細(xì)度的提高，二者的差距越來(lái)越小，當(dāng)-0.074 mm占85%時(shí)，二者的磨礦技術(shù)效率相當(dāng)，超過(guò)該磨礦細(xì)度，則磨礦效率開(kāi)始小幅反超；目標(biāo)粒度為280、150、105、74 μm時(shí)，高壓輥磨產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)比顎式破碎產(chǎn)品分別低9.41%、7.70%、4.97%和4.28%，降低的幅度隨目標(biāo)粒度的降低而減小，表明高壓輥磨破碎對(duì)一段磨礦有顯著的節(jié)能效果。

赤鐵礦 高壓輥磨機(jī) 顎式破碎機(jī) Bond球磨功指數(shù) 磨礦技術(shù)效率

隨著破碎理論研究的不斷深入和破碎設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的破碎工藝正受到新的挑戰(zhàn)。受節(jié)能降耗、降本增效理念的指引，人們一直在追求礦石破碎過(guò)程能耗的最小化[1]。

高壓輥磨機(jī)是一種新型、高效的破碎設(shè)備，基于料層粉碎原理而設(shè)計(jì)，具有單位破碎能耗和鋼耗低、處理能力大、占地面積少等特點(diǎn)。經(jīng)高壓輥磨機(jī)粉碎的礦石，粉礦量大，顆粒內(nèi)部微裂紋豐富[2-6]，高壓輥磨產(chǎn)品中大量的微裂紋有利于節(jié)省后續(xù)磨礦能耗。

為了盡可能定量評(píng)價(jià)高壓輥磨破碎對(duì)后續(xù)磨礦的積極影響，本試驗(yàn)將以鞍山式赤鐵礦石為試樣，以一定目標(biāo)粒度下的Bond球磨功指數(shù)和磨礦技術(shù)效率為依據(jù)，對(duì)比了相同粒度范圍的高壓輥磨產(chǎn)品和顎式破碎產(chǎn)品的可磨性差異。

1 試驗(yàn)原料與加工

試驗(yàn)原料為鞍山式赤鐵礦石，鐵品位為27.02%，主要有用礦物是赤鐵礦和磁鐵礦，脈石礦物主要為石英，SiO2含量為57.64%，粒度為25～0 mm。原料分別經(jīng)CLM-25-10型高壓輥磨機(jī)和RK/PEF-60×100型顎式破碎機(jī)閉路破碎至3.2～0 mm和2～0 mm，3.2～0 mm粒級(jí)試樣用于Bond球磨功指數(shù)試驗(yàn)，2～0 mm粒級(jí)試樣用于磨礦技術(shù)效率試驗(yàn)。輥磨機(jī)的輥面壓力參照文獻(xiàn)[7]選定為4.4 N/mm2，2種破碎產(chǎn)品篩析結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 2種破碎產(chǎn)品的粒度分布

從圖1可以看出，高壓輥磨產(chǎn)品的細(xì)粒級(jí)含量明顯較高，其F80=1.05 mm，顎式破碎產(chǎn)品的F80=1.42 mm。

2 試驗(yàn)方法

2.1 磨礦技術(shù)效率試驗(yàn)

磨礦技術(shù)效率[8]

(1)

式中，E技為合格粒級(jí)的磨礦技術(shù)效率，%；γ為磨礦產(chǎn)品中小于指定粒度的物料產(chǎn)率，%；γ1為給礦中小于指定粒度的物料產(chǎn)率，%；γ2為給礦中過(guò)粉碎粒級(jí)產(chǎn)率，%；γ3為磨礦產(chǎn)品中過(guò)粉碎粒級(jí)產(chǎn)率，%。

試驗(yàn)采用XMB-70A型三輥四筒球磨機(jī)對(duì)2種方式破碎的產(chǎn)品(-2 mm)進(jìn)行磨礦，目標(biāo)粒度為-74 μm，過(guò)粉碎粒度為-31 μm，磨礦產(chǎn)品篩析得γ及γ3，從圖1中讀取γ1和γ2值，并計(jì)算E技。

2.2 Bond球磨功指數(shù)試驗(yàn)

試驗(yàn)分析方法為Bond球磨功能指數(shù)法[9]。Bond球磨功指數(shù)是反映物料在球磨機(jī)中抵抗磨碎能力的參數(shù)，其計(jì)算公式為

(2)

式中，Wib為Bond球磨功指數(shù)，kWh/t；P1為目標(biāo)細(xì)度的篩孔尺寸，μm；Gbp為磨礦平衡時(shí)球磨機(jī)每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)新生成的篩下粒級(jí)的質(zhì)量，g/r；P80為產(chǎn)品中80%物料通過(guò)的粒度，μm；F80為給料中80%物料通過(guò)的粒度，μm。

對(duì)2種破碎產(chǎn)品采用φ305×305型球磨機(jī)分別進(jìn)行磨礦功指數(shù)測(cè)定。循環(huán)負(fù)荷設(shè)定為250%，試驗(yàn)的目標(biāo)粒度P1分別為280、150、105、74 μm，Gbp取試驗(yàn)達(dá)到平衡時(shí)最后2個(gè)周期Gbp的平均值，對(duì)閉路磨礦產(chǎn)品進(jìn)行篩分，得出P80，最后計(jì)算出Wib。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 2種破碎產(chǎn)品磨礦技術(shù)效率對(duì)比

磨礦細(xì)度(-0.074 mm)分別為45%、55%、65%、75%和85%時(shí)的E技見(jiàn)圖2。

圖2 不同磨礦細(xì)度下2種破碎產(chǎn)品的E技

從圖2可以看出，在較粗的磨礦細(xì)度下，高壓輥磨產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率均略低于顎式破碎產(chǎn)品，但隨著磨礦細(xì)度的提高，二者的差距越來(lái)越小，當(dāng)-0.074 mm產(chǎn)率達(dá)到或超過(guò)85%時(shí)，高壓輥磨產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率高于顎式破碎產(chǎn)品。

在磨礦初期，顎式破碎產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率較高主要與其給礦粒度明顯粗于高壓輥磨產(chǎn)品有關(guān)；隨著磨礦的繼續(xù)，高壓輥磨產(chǎn)品中微裂紋對(duì)磨礦的有利作用不斷積累，逐步抵消球磨給礦粒度的影響，以至于到某一磨礦細(xì)度情況下二者的磨礦技術(shù)效率達(dá)到平衡；超過(guò)某一磨礦細(xì)度后，高壓輥磨產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率將超過(guò)顎式破碎產(chǎn)品。

3.2 2種破碎產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)對(duì)比

目標(biāo)粒度P1分別為280、150、105、74 μm情況下的磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)r、Gbp、P80值見(jiàn)表1，計(jì)算的Wib見(jiàn)圖3。

表1 不同目標(biāo)粒度下2種破碎產(chǎn)品的磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)r、Gbp 、P80

圖3 不同目標(biāo)粒度下2種破碎產(chǎn)品的Wib

從表1可以看出，在所有目標(biāo)粒度下，高壓輥磨產(chǎn)品達(dá)到磨礦平衡時(shí)的磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和P80均小于顎式破碎產(chǎn)品，但隨著目標(biāo)粒度的下降，高壓輥磨產(chǎn)品磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)降低的幅度明顯下降，在目標(biāo)粒度為280、150、105、74 μm 時(shí)，與顎式破碎產(chǎn)品相比，高壓輥磨產(chǎn)品磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)降低的幅度依次為35.96%、21.16%、20.44%、15.51%，這表明高壓輥磨產(chǎn)品達(dá)到相同的目標(biāo)細(xì)度所需的磨礦時(shí)間差距越來(lái)越小，高壓輥磨產(chǎn)品易磨，而且產(chǎn)品細(xì)粒含量更高；與顎式破碎產(chǎn)品相比，高壓輥磨產(chǎn)品在球磨機(jī)內(nèi)每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，新生成的篩下粒級(jí)的質(zhì)量較高，但隨著目標(biāo)粒度的下降，二者的差距在逐漸減小，這表明高壓輥磨產(chǎn)品更易磨，在目標(biāo)粒度較粗時(shí)這種差距體現(xiàn)得更充分。

從圖3可以看出，在所有目標(biāo)粒度下，高壓輥磨產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)均低于顎式破碎產(chǎn)品，但隨著目標(biāo)粒度的降低，高壓輥磨產(chǎn)品Bond球磨功指數(shù)降低的幅度逐漸減小。目標(biāo)粒度為280、150、105、74 μm時(shí)，與顎式破碎產(chǎn)品相比，高壓輥磨產(chǎn)品Bond球磨功指數(shù)的降幅依次為9.41%、7.70%、4.97%和4.28%。

4 結(jié) 論

(1)在較粗磨礦細(xì)度下，高壓輥磨產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率均略低于顎式破碎產(chǎn)品，但隨著磨礦細(xì)度的提高，二者的差距越來(lái)越小，當(dāng)-0.074 mm占85%時(shí)，二者的磨礦技術(shù)效率相當(dāng)，超過(guò)該磨礦細(xì)度則磨礦效率開(kāi)始小幅反超。這主要與高壓輥磨產(chǎn)品中小于指定粒度(-0.074 mm)的物料產(chǎn)率明顯高于顎式破碎產(chǎn)品有關(guān)；隨著磨礦的繼續(xù)，高壓輥磨產(chǎn)品中微裂紋對(duì)磨礦的有利作用不斷積累，逐步抵消球磨給礦粒度的影響，以至于到某一磨礦細(xì)度情況下二者的磨礦技術(shù)效率相當(dāng)；超過(guò)某一磨礦細(xì)度后，高壓輥磨產(chǎn)品的磨礦技術(shù)效率將超過(guò)顎式破碎產(chǎn)品。

(2)目標(biāo)粒度為280、150、105、74 μm時(shí)，高壓輥磨產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)比顎式破碎產(chǎn)品分別低9.41%、7.70%、4.97%和4.28%，降低的幅度隨目標(biāo)粒度的降低而減小，表明高壓輥磨破碎對(duì)一段磨礦有顯著的節(jié)能效果。

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(責(zé)任編輯 羅主平)

Effect of Different Broken Way on Grinding Characteristics of Anshan-type Hematite

Weng Xingyuan1Yang Qifan1，2Liu Lei2Cao Jincheng2，3

(1.CollegeofMiningEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，F(xiàn)uxin123000，China;2.ZhengzhouInstituteofMultipurposeUtilizationofMineralResources，ChineseAcademyofGeologicalScience，Zhengzhou450006，China；3.CollegeofResourcesandCivilEngineering，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China)

High pressure grinding roll (HPGR) is a new crushing method designed on the laminated grinding.It has characteristics of high crushing efficiency，low energy consumption，more amount of fine grains，and the subsequent micro-crack within the crushed product is benefit for save energy during the followed grinding operation.Taking an Anshan type hematite ore as the sample，experiments on grinding technology efficiency and bond work index of ball mill were conducted in order to quantitatively evaluate the energy saving effect of HPGR crushing on subsequent grinding operation.The results showed that in the coarse grinding fineness range，the grinding technology efficiency of HPGR products was slightly lower than that of the jaw crusher (JC)，which resulted from HPGR products have a slightly higher yield rate of specified size (-0.074 mm).However，the gap decreased as the grinding fineness increases，and the two grinding technology efficiency was quite the same at the grinding fineness of 85% passing 0.074 mm,as the grinding finess getting finer,the grinding technodogy efficiency began to come back slightly.When the target size of 280，150，105，74 μm，the Bond work index of HPGR products lowered by 9.41%，7.70%，4.97% and 4.28% than that of JC，thus the decrease range is lowered with the target size decreased.It is indicated that HPGR crushing has significant energy saving effect on primary grinding operation.

Hematite，High pressure grinding roll，Jaw crusher，Bond work index of ball mill，Grinding technology efficiency

2014-11-23

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：51304175)。

翁興媛(1967—)，女，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。

TD921+.2

A

1001-1250(2015)-03-120-03