以破代磨技改方案在漓鐵選礦中的應(yīng)用實踐

吳 瑛 王增良 陳 惠

(1.紹興市冶金機械制造有限公司；2.浙江漓鐵集團有限公司；3.紹興市工貿(mào)國資有限公司)

浙江漓鐵集團有限公司選礦廠由于自磨系統(tǒng)能耗高，采用以破代磨技改方案按原礦處理100萬t/a的規(guī)模進行改造，設(shè)計采用三段一閉路破碎—預(yù)先篩分(篩上干選)—高壓輥磨系統(tǒng)+濕篩閉路—磨前粗磁預(yù)選流程替代原有的一段粗碎—自磨—頑石細碎—細碎產(chǎn)品粗磨—濕篩磨前預(yù)選流程，細磨精選流程保持不變。通過高壓輥磨工藝系統(tǒng)替代自磨機工藝系統(tǒng)改變了以往能耗高的現(xiàn)狀，達到了企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效的目的。

1 工藝流程設(shè)計、改造方案及實施過程

1.1 工藝流程設(shè)計

選礦廠原有生產(chǎn)工藝流程為：自產(chǎn)原礦一段破碎—自磨—頑石破碎—磁選—分級—球磨—磁選—磁聚—過濾—自產(chǎn)精粉，共3個系列。實際處理能力自產(chǎn)原礦為108萬t/a，年產(chǎn)全鐵品位為64.5%的鐵精粉79萬t(合并進口秘魯粗礦加工)。原自磨系統(tǒng)選礦生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 原自磨系統(tǒng)選礦生產(chǎn)工藝流程

通過試驗研究及設(shè)備選型，改造確定采用新工藝流程：破碎系統(tǒng)采用三段一閉路破碎、預(yù)先拋廢流程；高壓輥磨系統(tǒng)采用高壓輥磨+濕篩閉路、磨前預(yù)選流程；主廠房系統(tǒng)采用一段磨礦分級、階段磁選流程。

此次技改方案新增主要設(shè)備有粗碎JC1150顎式破碎機2臺、2470圓振洗礦篩1臺、CC300圓錐破碎機1臺、2460圓振篩1臺，CC400圓錐破碎機1臺、GLGY14060高壓輥磨機1臺，帶式除鐵器4臺，永磁除鐵器4臺，磁滑輪2只等。同時，拆除2臺5518濕式自磨機和停用1臺2736格子形球磨機。技改方案設(shè)計選礦工藝指標見表1。

表1 以破代磨技改設(shè)計選礦工藝指標

1.2 以破代磨工藝設(shè)計及改造方案

(1)井下礦石經(jīng)開采、提升、運輸至粗碎車間原礦倉，礦石(<500 mm)通過JC1150顎式破碎機破碎，調(diào)小棒條篩間隙和破碎排礦口至礦石塊度-200 mm。粗碎后產(chǎn)物與棒條篩篩下產(chǎn)物合并經(jīng)皮帶輸送除鐵后轉(zhuǎn)運至大塊干選機進行拋廢，廢石進入廢石5#筒倉，拋廢后礦石進入1#～4#圓筒倉貯存，貯量3 000 t。

(2)粗碎產(chǎn)品通過4 m3礦車運至原礦倉，倉貯量4 800 t，礦石經(jīng)皮帶輸送除鐵后至2470雙層洗礦振動篩，再進入中碎CC300圓錐破碎機開路破碎，排料粒度-70 mm，洗礦+2 mm篩上及破碎排料經(jīng)返礦皮帶除鐵和磁滑頭輪拋廢后進入原料倉作為細碎原料。-2 mm篩下產(chǎn)品礦漿匯總輥磨篩下進入1次磁選系統(tǒng)選別。

(3)中碎產(chǎn)品經(jīng)給礦機給入2460雙層振動篩預(yù)先檢查篩分，篩上物料進入細碎CC400圓錐破碎機閉路破碎，破碎篩下-15 mm 產(chǎn)品經(jīng)除鐵和磁滑頭輪拋廢后進入輥磨原料倉。

(4)細碎產(chǎn)品從輥磨原料倉放入新增的輥給皮帶除鐵后轉(zhuǎn)至高壓輥磨機料倉，經(jīng)高壓輥磨機破碎后進入3層直線篩篩分，篩上產(chǎn)品經(jīng)篩下皮帶除鐵，轉(zhuǎn)到返礦皮帶除鐵和磁滑頭輪拋廢后，轉(zhuǎn)入輥給皮帶閉路輥磨。篩下-3 mm 產(chǎn)品進入泵池，輸送至1次磁選選別，后段細磨精選工藝不變。

1.3 初驗及試運行情況

由于設(shè)計初期未能充分考慮原礦含泥量，以及初期選擇的洗礦篩所需洗礦要求計算不足，直到2015年4月拆除1538洗礦篩，完成2470洗礦篩安裝后，技改工藝流程實現(xiàn)了順暢生產(chǎn)。2015年8月實現(xiàn)精礦粉產(chǎn)量7.04萬t，精礦鐵品位為64.73%，精礦細度為-0.074 mm 83.06%，尾礦鐵品位為7.44%，自產(chǎn)礦電單耗為22.67 kWh/t，實現(xiàn)達質(zhì)達產(chǎn)。

2 系統(tǒng)運行測試結(jié)果

以破代磨技改項目于2015年2月6日投入試生產(chǎn)以來，2014年下半年和2015年6—8月對系統(tǒng)各設(shè)備和工藝流程進行了全方面生產(chǎn)測試。

2.1 粗碎工序測定

粗碎工序主要保證井下出窿原礦的處理，同時保證CC300中碎工序符合給礦粒度要求，根據(jù)CC300設(shè)備性能要求，最大給料粒度必須在215 mm以下。

(1)2014年6—7月，對原有600 mm×900 mm顎式破碎機進行棒條篩篩孔和排礦口調(diào)整，1#破碎機棒條篩篩孔調(diào)至200 mm，排礦口調(diào)整至130 mm；2#破碎機棒條篩篩孔保持300 mm，排礦口保持200 mm。在處理能力80 t/h時，由于1#破碎機排礦粒度變小，拋廢品位及磁性鐵含量比2#破碎機排礦低很多；二者拋廢產(chǎn)率基本接近，均達11%。

(2)2014年10月對JC1150顎式破碎機產(chǎn)品進行濕篩，進行粒徑組成分析，測得-15 mm粒級含量占34.33%。為了檢驗JC1150破碎機礦石塊度情況(格篩為100 mm，破碎機排礦口為110 mm)，確保符合CC300給礦粒度要求。2014年10月在粗碎排料皮帶上隨機取樣對破碎產(chǎn)品最大粒徑進行測量。測得最大塊平均粒徑為166 mm且每次平均粒度均未超過200 mm，符合中碎CC300給礦粒度要求。

(3)對JC1150和600 mm×900 mm顎式破碎機生產(chǎn)能力進行了比較，根據(jù)2015年1—8月生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)統(tǒng)計，JC1150顎破和600 mm×900 mm顎破實際生產(chǎn)能力分別為298.88、180.39 t/h，粗碎改造達到設(shè)計要求。JC1150和600 mm×900 mm顎式破碎機生產(chǎn)能力見表2。

2.2 CC300中碎和CC400細碎圓錐破碎能力測定

粗碎后礦石中-3 mm粒級含量占15.99%，含泥量較大，會影響中細碎圓錐破碎作業(yè)；CC300和CC400圓錐破碎機試生產(chǎn)過程經(jīng)歷了3個階段：第1階段2014年9月11日至2014年11月7日未洗礦，CC300圓錐破碎機無法生產(chǎn)；第2階段2014年11月15日至2015年5月3日，安裝了1538洗礦篩，輔以圓筒篩，洗礦能力不夠且洗礦未能一步到位；第3階段2015年4月7日安裝2470洗礦篩后，洗礦一步到位，能力足夠，保證了CC300圓錐破碎和高壓輥磨機正常作業(yè)。根據(jù)2015年7—9月生產(chǎn)統(tǒng)計，CC300和CC400圓錐破碎生產(chǎn)能力見表3。

表2 1# JC1150和2# 600 mm×900 mm顎式破碎機生產(chǎn)能力

表3 CC300和CC400圓錐破碎機生產(chǎn)能力

由表3可知，CC300中碎破碎機和CC400細碎破碎機平均生產(chǎn)能力分別達250、190 t/h。相關(guān)粒度組成測定：CC300中碎破碎機和CC400細碎破碎機排礦產(chǎn)品取樣平均粒徑分別為31.10、23.05 mm；2470洗礦篩篩下產(chǎn)品平均粒徑為0.937 mm，-0.074 mm占27.05%，結(jié)合原礦篩析結(jié)果測得2470洗礦篩篩下量占總給礦量的10%；2460振動篩篩下產(chǎn)品平均粒徑為11.29 mm，-0.074 mm占2.96%；采用2470洗礦篩用于洗礦工序后，中破和細破改造達到設(shè)計要求。

2.3 GLGY14060高壓輥磨機測定

GLGY14060高壓輥磨機測試結(jié)果表明：平均給料粒度為11.29 mm的細碎物料經(jīng)高壓輥磨后物料平均粒度為3.66 mm，-0.074 mm粒級含量為16.75%，輥磨后物料通過三層直線振動篩分級，篩下物料平均粒度為1.16 mm，-0.074 mm粒級含量為21.97%，返礦平均粒度為7.13 mm，-0.074 mm粒級含量為1.49%，其篩分量效率為80.76%。

停止CC300和CC400破碎機(不含洗礦篩下)時，1次磁選機精礦平均粒徑為1.01 mm，平均鐵品位為43.21 mm，-0.074 mm粒級平均含量為23.07%。CC300和CC400破碎作業(yè)(含洗礦篩下)時，1次磁選機精礦平均粒徑為0.96 mm，平均鐵品位為41.51 mm，-0.074 mm粒級平均含量為19.51%。

2470洗礦篩篩下產(chǎn)品選別試驗結(jié)果表明：篩下產(chǎn)物鐵品位為18%，選精鐵品位為58.5%，選尾鐵品位為8.18%，產(chǎn)率為19.79%，鐵回收率為63.83%。2470洗礦篩篩下產(chǎn)品品位低，可磨可選性好，但產(chǎn)率較低；輥磨篩下產(chǎn)品品位較高，可磨可選性差，但產(chǎn)率較高。由此需注意2470洗礦篩開與不開時對生產(chǎn)調(diào)節(jié)中的影響。

1次磁選尾礦測定平均鐵品位為6.90%與自磨系統(tǒng)時尾礦鐵品位接近。

2.4 自產(chǎn)系統(tǒng)細磨精選精礦測定

測得自產(chǎn)3次磁精平均細度為-0.074 mm 88.47%、平均鐵品位為58.67%(含粗粉溢流)。

2.5 測定后選礦生產(chǎn)工藝數(shù)質(zhì)量流程

以破代磨技改工藝數(shù)質(zhì)量流程見圖2。

以破代磨技改選礦工藝年自產(chǎn)原礦處理量100萬t；年粗粉處理量46.26萬t；年產(chǎn)鐵精礦粉74.02萬t，其中年自產(chǎn)鐵精礦粉31萬t，鐵精礦品位為64.80%，細度為-0.074 mm 82%；年干拋廢石量19.34萬t。

圖2 以破代磨技改選礦工藝數(shù)質(zhì)量流程

2.6 工藝流程測試評價

(1)JC1150顎式破碎機能力達298 t/h，且排礦粒度組成均符合CC300圓錐破碎機的給礦要求。只要大塊干拋產(chǎn)率控制在10%以下，拋廢鐵品位可控在9.0%以下，生產(chǎn)時間每天約10 h，粗碎工序能力足夠。

(2)CC300圓錐破碎機中碎能力由于2470洗礦篩能力擴大后，處理能力達250 t/h且洗礦效果較好，符合輥磨機入料水分≤5%要求。拋廢產(chǎn)率為13.73%，廢石鐵品位在9.0%以下，生產(chǎn)時間每天約10 h，中碎工序能力足夠。

(3)CC400圓錐細碎機能力達190 t/h，2460振動篩能力匹配，生產(chǎn)時間每天約10 h，中碎工序能力足夠。

(4)技改后自產(chǎn)精礦細度比技改前降低4個百分點，總精礦細度比技改前降低1.7個百分點。

(5)技改后總尾礦磁性鐵含量為1.50%,比技改前1.24%提高了0.26個百分點。

(6)高壓輥磨處理能力為106 t/h，可實現(xiàn)輥縫≥24 mm，輥壓≥10.1 MPa，輥磨排料-0.074 mm粒級含量≥16%，直線振動篩篩下物料-0.074 mm粒級含量≥20%。

(7)以破代磨技改流程與自磨流程測試數(shù)據(jù)比較：直線振動篩篩下進入1次磁選物料粒度比自磨系統(tǒng)下增粗0.6 mm；1次磁選精礦-0.074 mm含量降低23個百分點；1次磁選精礦品位降低3～5個百分點；1次磁選精礦產(chǎn)率增加6.89個百分點。

(8)以破代磨技改后最終拋廢產(chǎn)率為19.34%，與原自磨系統(tǒng)基本相同。

3 工程投資

3.1 技改工程總投資

以破代磨技改工程總投資見表4。

表4 以破代磨技改工程總投資 萬元

由表4可知，建筑工程投資243.52萬元，設(shè)備設(shè)施投資1 560萬元，工程總投資1 803.52萬元。

3.2 裝機容量

技改前自磨系統(tǒng)裝機容量為2 760.8 kW，技改后輥磨系統(tǒng)裝機容量為2 124.25 kW，減少636.55 kW，下降了23.06個百分點。

4 技改前后指標對比分析

2015年2月6日高壓輥磨機新流程試生產(chǎn)以來，鐵精礦粉干劑班產(chǎn)量最高達到860 t；2015年8月實現(xiàn)精礦產(chǎn)量為70 372 t，鐵品位為64.59%、細度 -0.074 mm 83.06%，水分為10.62%、尾礦鐵品位為7.27%，自產(chǎn)礦電單耗為22.67 kWh/t，基本實現(xiàn)達產(chǎn)、達質(zhì)、達效目標。

4.1 電單耗對比

自磨與輥磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦加工電單耗對比結(jié)果見表5。

表5 自磨系統(tǒng)與輥磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦加工電單耗對比

注：2015年輥磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦電單耗21.58 kWh/t，2013年自磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦電單耗25.83 kWh/t。

由表5可知，2015年輥磨系統(tǒng)與2013年自磨系統(tǒng)相比全年剔除粗碎加工電耗后的自產(chǎn)礦電單耗為25.83 kWh/t，下降了4.25 kWh/t，下降了16.45個百分點，選礦廠自產(chǎn)礦電單耗明顯下降。按年處理自產(chǎn)礦100萬t計算，可節(jié)電425萬kWh，按0.7元/kWh計算，可節(jié)約電費297.5萬元/a。

4.2 物耗對比

自磨與輥磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦加工物耗對比見表6。

由表6可知，以破代磨技改后剔除廢石加工物耗，自產(chǎn)礦物耗為8.41元/t，同2013年剔除粗碎加工物耗后的自產(chǎn)礦物耗9.01元/t比較，物耗下降0.6元/t。按年處理自產(chǎn)礦100萬t計算，可節(jié)約物耗60萬元/a。

若將輥磨機對輥物耗計入月度消耗，按對輥價格120萬元，使用周期18個月計算，2015年4—9月將增加物耗40萬元，同時剔除2015年4—9月技改后折舊增加48.6萬元，技改后自產(chǎn)礦物耗為8.23元/t，同2013年剔除粗碎加工物耗后的自產(chǎn)礦物耗9.01元/t比較，自產(chǎn)礦物耗降低0.78元/t。

4.3 實現(xiàn)減員增效

技改后選廠減少崗位操作人員6人，減少機修人員5人，合計減員11人。按工資6萬元/人計，可減少工資支出66萬元/a。

4.4 存在問題及改進措施

(1)由于新增洗礦作業(yè)用水量大幅增加，因此需加強流程中的水量控制，繼續(xù)實施各路污水進行回用造漿以減少用水量，最終實施篩下1臺8吋泵系統(tǒng)揚送，實現(xiàn)兩崗并一達到減員、降耗的目的。

表6 自磨與輥磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦加工物耗對比

注：2015年輥磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦物耗8.41元/t，2013年自磨系統(tǒng)自產(chǎn)礦物耗9.01元/t。

(2)因輥磨機排礦物料較之前自磨物料流動性變差，直線振動篩-3 mm篩下產(chǎn)物易造成直線篩和管道磨損導(dǎo)致流程堵塞，且在試車過程中磨礦細度未能達到設(shè)計要求。通過直線振動篩的改進完善，2層篩改為3層篩，規(guī)格為上7 mm、中4.5 mm、下2.5 mm，基本解決了直線篩磨損嚴重造成管道堵塞等問題，脫泥、脫水效果有所改善，但未達到最佳篩分效果，還需繼續(xù)改進完善。

(3)輥磨產(chǎn)品緩沖倉方案已形成但尚未實施，在實際生產(chǎn)過程中輥磨因故障或其他原因停車時，會對生產(chǎn)流程的穩(wěn)定造成一定影響，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量波動較大。同時，由于14060高壓輥磨機采用變頻控制未設(shè)置受礦倉，輥磨機效能未能充分發(fā)揮，還需進一步完善工藝。

(4)此次技改已對CC300圓錐破碎機進行了防塵改造，CC400圓錐破碎機和高壓輥磨機雖已進行灑水防塵作業(yè)，但效果一般，仍需繼續(xù)改進完善。

5 結(jié) 論

(1)漓鐵選礦廠針對自磨系統(tǒng)能耗高的問題，將原有粗碎—自磨頑石破磨—球磨—階段分選流程改為三段一閉路破碎—預(yù)先篩分—高壓輥磨+濕篩閉路—磨前預(yù)選流程；以低能耗高壓輥磨系統(tǒng)替代原高能耗自磨機、頑石格子球磨系統(tǒng)，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。

(2)以破代磨技改方案在老廠房內(nèi)設(shè)計、施工和改造，克服了施工中的許多困難，目前屬國內(nèi)首例，后續(xù)仍需完善提高。

(3)以破代磨技改新工藝2015年8月實現(xiàn)精礦產(chǎn)量70 372 t，鐵品位64.59%、細度-0.074 mm 83.06%、水分10.62%、尾礦鐵品位7.27%，自產(chǎn)礦電單耗22.67 kWh/t，除精礦細度較技改前下降2個百分點，其余指標均達到方案設(shè)計和考核要求，可完成設(shè)計74萬t/a以上的鐵精礦粉產(chǎn)量，基本實現(xiàn)達產(chǎn)、達質(zhì)、達效。

(4)經(jīng)分析確定了主要設(shè)備參數(shù)：JC1150顎式破碎機排礦口130 mm，棒條篩110 mm，排礦塊度<200 mm；CC300圓錐破碎機排礦塊度<70 mm，CC400排礦圓錐破碎機排礦塊度<40 mm；2460振動篩上24 mm、下18 mm；2470洗礦篩上25 mm×35 mm、篩下2 mm；1555直線振動篩篩上7 mm、中4.5 mm、下2.5 mm；14060高壓輥磨機原始輥縫20 mm，工作輥縫≥24 mm，輥壓≥10.1 MPa。

(5)該技改工程實際投資1 803.52萬元，按年產(chǎn)100萬t自產(chǎn)礦計算，年可節(jié)約成本453.19萬元，其中減少電費297.5萬元/a、減少物耗60萬元/a、減少人工支出66萬元/a、增加干選尾礦收入127萬元/a，折舊97.31萬元/a，預(yù)計4a可收回成本，實現(xiàn)了能耗、物耗和人力成本的下降，為企業(yè)降本增效奠定了基礎(chǔ)。