特大型磨機(jī)在烏山銅鉬礦的應(yīng)用

石玉君

摘要：烏山銅鉬礦是國內(nèi)最早應(yīng)用國內(nèi)自主研發(fā)的特大型半自磨機(jī)、球磨機(jī)的礦山企業(yè)之一。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，持續(xù)對磨礦工藝流程和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)：將SABC碎磨工藝流程改為SAB磨礦工藝流程，增大了處理礦量，解決了磨礦系統(tǒng)給礦及磨礦粒級分布等工藝指標(biāo)不穩(wěn)定的問題;提高磨機(jī)鋼球充填率，縮減半自磨機(jī)格子板的頑石窗，采用區(qū)間優(yōu)化加球法添加鋼球，采用自動化控制方式。生產(chǎn)實(shí)踐表明：近3年來設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率始終保持在92 %以上。磨礦處理量已超過設(shè)計(jì)產(chǎn)能的15 %，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：特大型磨機(jī);磨礦工藝流程;格子板;磨機(jī)鋼球;自動控制

中圖分類號：TD453?文章編號：1001-1277（2020）06-0048-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?doi：10.11792/hj20200611

引?言

中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司（下稱“內(nèi)蒙古礦業(yè)公司”）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)新巴爾虎右旗境內(nèi)，重點(diǎn)開發(fā)建設(shè)烏努格吐山銅鉬礦項(xiàng)目（下稱“烏山銅鉬礦”）。烏山銅鉬礦床共探明銅金屬儲量302萬t，鉬金屬儲量65萬t，為中國第四大銅鉬伴生礦床。烏山銅鉬礦選礦廠分兩期工程建設(shè)，一期工程設(shè)計(jì)2個系列，處理量共3.0萬t/d，二期工程設(shè)計(jì)單系列處理量3.5萬t/d;兩期設(shè)計(jì)總處理量為6.5萬t/d，實(shí)際處理量達(dá)到7.5萬t/d，設(shè)計(jì)處理礦量為2 145萬t/a，經(jīng)過多年的選礦工藝優(yōu)化，實(shí)際處理量已達(dá)到2 475萬t/a。

半自磨工藝流程可分為半自磨（SAG）流程、半自磨+球磨（SAB）流程、半自磨+球磨+破碎（SABC）流程。自20世紀(jì)50年代，美國發(fā)明制造的工業(yè)自磨機(jī)問世以來，自磨技術(shù)日臻完善成熟。自磨工藝流程具有流程先進(jìn)可靠，設(shè)備大型高效，投資省、見效快，無粉塵污染，粉磨流程短等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于1 000萬t/a以上的大型選礦廠工業(yè)生產(chǎn)中，這使得自磨/半自磨技術(shù)得到迅猛發(fā)展[1]。

烏山銅鉬礦選礦廠一期工程為2個系列，每個系列磨礦系統(tǒng)采用1臺8.8 m×4.8 m半自磨機(jī)和1臺6.2 m×9.5 m球磨機(jī);浮選系統(tǒng)采用32臺160 m3浮選機(jī);尾礦制備系統(tǒng)采用2臺40 m深錐濃密機(jī)。二期工程為1個系列，磨礦系統(tǒng)采用1臺11.0 m×5.4 m半自磨機(jī)和1臺7.9 m×13.6 m球磨機(jī)（世界上最大規(guī)格的雙電動機(jī)驅(qū)動球磨機(jī)）;浮選系統(tǒng)采用16臺320 m3浮選機(jī);尾礦制備系統(tǒng)采用2臺43 m深錐濃密機(jī)。這些大型、特大型磨礦設(shè)備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了操作自動化，提高了勞動生產(chǎn)率及企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

1?磨礦工藝流程

1.1?SABC碎磨工藝流程

烏山銅鉬礦原磨礦系統(tǒng)采用半自磨+球磨+頑石破碎的SABC碎磨工藝流程。原礦儲礦堆的礦石經(jīng)重板給礦機(jī)及3#膠帶輸送機(jī)給入半自磨機(jī);半自磨機(jī)排礦經(jīng)雙層直線振動篩分級，大于7 mm×10 mm篩上頑石經(jīng)4#膠帶輸送機(jī)給入頑石緩沖倉，經(jīng)過HP800頑石破碎機(jī)破碎后由5#膠帶輸送機(jī)給入3#膠帶輸送機(jī)，返回半自磨機(jī)形成閉路循環(huán);篩下產(chǎn)品進(jìn)入由1臺球磨機(jī)和旋流器組成的一段閉路磨礦分級系統(tǒng)。旋流器溢流濃度32 %，細(xì)度-74 μm占65 %，旋流器溢流合格產(chǎn)品進(jìn)入浮選作業(yè)。SABC碎磨工藝流程見圖1。

1.2?磨礦工藝流程優(yōu)化

采用SABC碎磨工藝流程，由于頑石產(chǎn)量小，無法滿足破碎機(jī)連續(xù)擠滿給礦的運(yùn)行條件，因此頑石破碎機(jī)只能間斷運(yùn)行，運(yùn)行1.5 h，停車4.0 h。當(dāng)頑石破碎機(jī)運(yùn)行時，半自磨機(jī)給礦量由625 t/h降到400 t/h，處理量波動較大;頑石集中給礦時，還會導(dǎo)致半自磨機(jī)給礦粒級分布波動大，影響工藝穩(wěn)定性。為了增大頑石產(chǎn)量進(jìn)行了以下2個方面的改進(jìn)：

1）半自磨機(jī)鋼球充填率按3 %進(jìn)行生產(chǎn)，以及不加鋼球進(jìn)行自磨。

2）增加頑石窗開孔面積及將小孔格子板全部更換為大孔徑頑石窗。

通過自磨和增大頑石窗孔徑及開孔面積，頑石產(chǎn)量依然沒有明顯提高，仍未能解決頑石產(chǎn)量低，破碎機(jī)不能實(shí)現(xiàn)擠滿給礦而需要間斷運(yùn)行，磨機(jī)給礦量不穩(wěn)定，頑石破碎設(shè)備不能連續(xù)運(yùn)行，故障率高及磨礦系統(tǒng)工藝技術(shù)參數(shù)波動大的問題。

由于烏山銅鉬礦礦石普氏硬度系數(shù)f=8～10，屬于中硬偏軟礦石，篩上頑石為有棱角的多面體，實(shí)踐證明，產(chǎn)生的頑石是破碎后不能過篩的礦石粉碎顆粒，而不是真正意義上的頑石（鵝卵石形狀）。由于對頑石的錯誤定義，圍繞增大頑石產(chǎn)量，使SABC碎磨工藝流程中的頑石破碎機(jī)能夠連續(xù)運(yùn)行的改進(jìn)思路，并不能明顯提高頑石產(chǎn)量。因此，需要改變固有思路，使處理礦量達(dá)到生產(chǎn)要求。

烏山銅鉬礦選礦廠一期、二期工程磨礦流程設(shè)計(jì)均采用SABC碎磨工藝流程，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，半自磨過程中產(chǎn)生的頑石量不能滿足HP800型頑石破碎機(jī)擠滿給礦的要求。2012年，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對SABC碎磨工藝流程進(jìn)行了升級改造，針對頑石返回量達(dá)不到要求的問題，停用頑石破碎機(jī)（C），即頑石不經(jīng)過破碎機(jī)破碎直接返回半自磨機(jī)，將磨礦流程簡化為SAB流程，穩(wěn)定了給礦粒度分布，提高產(chǎn)能15 %左右，處理礦量超過了設(shè)計(jì)的625 t/h，同時磨礦系統(tǒng)其他工藝參數(shù)穩(wěn)定，保證了旋流器溢流細(xì)度。頑石破碎停用后，年節(jié)約成本500多萬元。雖然提高了半自磨機(jī)產(chǎn)能，但磨機(jī)處理能力達(dá)到上限，且功率較高，需要對半自磨機(jī)和球磨機(jī)的負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整及匹配。

2?磨機(jī)優(yōu)化調(diào)整及應(yīng)用

2.1?鋼球充填率優(yōu)化

烏山銅鉬礦選礦廠一期工程半自磨機(jī)投入生產(chǎn)時，鋼球充填率為0～3 %，主要是為了滿足頑石產(chǎn)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的HP800型頑石破碎機(jī)擠滿給礦要求，但經(jīng)過試驗(yàn)?zāi)サV處理量并不能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，同時頑石產(chǎn)量也沒有明顯提高，因此經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，將半自磨機(jī)鋼球充填率逐步提高到12 %～13 %。目前，實(shí)際處理量一期工程3.5萬t/d，二期工程4.0萬t/d，合計(jì)處理量7.5萬t/d，超過設(shè)計(jì)產(chǎn)能的15 %。球磨機(jī)鋼球充填率從試運(yùn)行時的15 %提高到28 %～30 %，提高了磨礦產(chǎn)能。

2.2?半自磨機(jī)頑石窗改進(jìn)

通過取消頑石破碎及增加鋼球充填率，雖然提高了半自磨機(jī)的產(chǎn)能，但是下道工序的球磨機(jī)已達(dá)到額定功率（6 000 kW）的95 %，達(dá)到了處理能力的上限。而半自磨機(jī)功率只達(dá)到了額定功率（6 000 kW）的60 %～70 %。因此，需要對半自磨機(jī)和球磨機(jī)的負(fù)荷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整及匹配。原設(shè)計(jì)半自磨機(jī)32塊格子板中有4塊55 mm頑石窗、28塊30 mm小格子板，2012年以前，為了增大格子板開孔面積，全部改為60 mm頑石窗。之后，為了達(dá)到增加半自磨機(jī)負(fù)荷、減少球磨機(jī)負(fù)荷的目的，將32塊60 mm頑石窗縮減至8塊。改造后，磨礦系統(tǒng)中球磨機(jī)和半自磨機(jī)負(fù)荷匹配較好，處理能力得到進(jìn)一步提高。改造前后半自磨機(jī)格子板照片見圖2。

2.3?半自磨機(jī)加球方式優(yōu)化

選礦作業(yè)在礦山企業(yè)生產(chǎn)過程中的能耗占比較大，而磨礦作業(yè)的能耗占選礦能耗的50 %，且磨礦作業(yè)的鋼球消耗也很大[2]。半自磨機(jī)原采用按照鋼球經(jīng)驗(yàn)單耗每天集中補(bǔ)加一次的加球方式，但存在初期破碎效果較好，末期能力不足的問題;后來采用自動加球機(jī)均勻加球的方式，即區(qū)間優(yōu)化加球法，穩(wěn)定了磨礦的連續(xù)性，降低了勞動強(qiáng)度，且避免了集中加球帶來的安全隱患，同時在均勻加球的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，采用新材料降低了能耗。

2017年年初，一期工程一系列半自磨機(jī)采用區(qū)間優(yōu)化加球法，主要以礦石軟、中、硬的易磨性、難磨性為判斷準(zhǔn)則，充分發(fā)揮磨礦介質(zhì)以大塊礦石為主的磨礦原則，對半自磨機(jī)鋼球充填率進(jìn)行適時、適量、適中補(bǔ)加，實(shí)現(xiàn)按需加球[3]。試驗(yàn)結(jié)果表明：半自磨機(jī)鋼球單耗降低了20 %左右，磨機(jī)電耗降低了3 %左右。而且，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首次將鑄造鋼球成功應(yīng)用于直徑8.8 m的半自磨機(jī)，突破了半自磨機(jī)只能使用鍛造鋼球的技術(shù)瓶頸。

2.4?磨機(jī)自動控制

1）在磨機(jī)運(yùn)行功率方面，以低于額定功率運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。在三系列雙驅(qū)磨機(jī)功率控制上，以2臺同步電機(jī)平均功率誤差在100 kW以下為標(biāo)準(zhǔn)控制，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。

2）二期設(shè)計(jì)雙驅(qū)磨機(jī)離合器抱閘時間為4～7 s，后由于在生產(chǎn)過程中磨機(jī)啟動時技術(shù)人員設(shè)定離合器抱閘時間為7 s。當(dāng)離合器抱閘時間長時，磨機(jī)的2個電動機(jī)會因功率相差較大而出現(xiàn)跳停，且有時離合器摩擦片會由于溫度過高而燒壞，因此調(diào)整抱閘時間為4～5 s。

3）半自磨機(jī)給礦比例優(yōu)化。通過在原礦輸送皮帶上安裝礦石粒度分析儀，以皮帶給礦最大粒度250 mm每分鐘6～8個為控制標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化半自磨機(jī)給礦礦石粒度分布，大于100 mm礦石占1/5，50～100 mm占1/5、小于50 mm占3/5。通過250 mm礦塊個數(shù)調(diào)整碎礦旋回破碎機(jī)排礦口尺寸，達(dá)到優(yōu)化半自磨機(jī)給礦粒級的目的。

4）半自磨機(jī)磨礦濃度控制。半自磨機(jī)磨礦濃度通過給水給礦的精準(zhǔn)檢測，實(shí)現(xiàn)按比例給水給礦，磨礦濃度能夠按照設(shè)定值及處理量的變化而隨時調(diào)整給水量。

5）其他方面控制優(yōu)化。特大型磨機(jī)組成的磨礦系統(tǒng)在自動控制方面需要專業(yè)的人員來維護(hù)和優(yōu)化，烏山銅鉬礦的磨機(jī)自動控制系統(tǒng)在設(shè)備啟停、預(yù)警、報(bào)警，設(shè)備運(yùn)行的功率、電流、油流、油壓、油溫、油膜厚度、風(fēng)壓、軸承及電動機(jī)溫度、振動監(jiān)測、氣動離合器抱閘時間的調(diào)試、保護(hù)設(shè)備、穩(wěn)定磨礦工藝技術(shù)參數(shù)等方面發(fā)揮了重要作用。半自磨機(jī)、球磨機(jī)控制、監(jiān)控畫面見圖3、圖4。

2.5?磨機(jī)部件

1）小齒輪軸承基座調(diào)整。烏山銅鉬礦選礦廠6臺球磨機(jī)均存在小齒輪軸承基座振動大的問題，經(jīng)現(xiàn)場踏勘及調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這主要是因?yàn)樾↓X輪與大齒輪的嚙合精度及電動機(jī)與小齒輪軸的同心度不好。選礦廠一期、二期工程半自磨機(jī)和球磨機(jī)運(yùn)行1 a后出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕、剝落，目前一期工程4臺球磨機(jī)的小齒輪軸都進(jìn)行過更換，且正在使用的小齒輪表面也出現(xiàn)了輕度的齒面脫落。因此，需要每隔一段時間對齒輪的嚙合精度進(jìn)行調(diào)整，從而能夠有效解決軸承座振動大的問題。小齒輪軸承損壞照片見圖5。

2）液壓慢驅(qū)離合器優(yōu)化。液壓慢驅(qū)離合器（見圖6）慢驅(qū)自鎖性不好，多次造成誤動作停車;在球磨機(jī)長時間停車盤車過后需要將慢驅(qū)脫開，但常出現(xiàn)慢驅(qū)長時間脫不開的情況。解決辦法是加固慢驅(qū)自鎖裝置，球磨機(jī)停機(jī)時將筒體內(nèi)料位置于水平時再開啟慢驅(qū)脫開開關(guān)，解決了慢驅(qū)齒與小齒輪脫開難的問題。

3）球磨機(jī)油站冷卻器。烏山銅鉬礦選礦廠一期、二期工程球磨機(jī)油站冷卻器都出現(xiàn)過腐蝕進(jìn)水的情況，但二期工程出現(xiàn)次數(shù)較多。一期工程使用的管式冷卻器較二期工程使用的板式冷卻器效果好。管式冷卻器管壁厚，在缺水環(huán)境下采用的冷卻水水質(zhì)較差時耐磨、耐腐蝕效果好。因此，目前二期工程冷卻器已更換為與一期工程同型號的管式冷卻器，使用效果較好。另外，也可以考慮耐腐蝕等高強(qiáng)度的新材料。

4）半自磨機(jī)、球磨機(jī)襯板使用情況。烏山銅鉬礦一期、二期工程球磨機(jī)除了橡膠鋼骨架的球磨機(jī)端襯板及提升條外，其余半自磨機(jī)、球磨機(jī)襯板均為鉻鉬合金材料。以國外（美國、加拿大、瑞典）大型、特大型半自磨機(jī)筒體襯板為例，筒體襯板周期可達(dá)8個月以上，但是國內(nèi)在用的直徑8.8 m以上半自磨機(jī)筒體襯板只能使用2～4個月，使用時間較短。這與國內(nèi)金屬耐磨材料的發(fā)展及金屬耐磨熱處理工藝水平還不夠高有很大關(guān)系，亟待提高。各種襯板具體使用周期見表1～4。

3?結(jié)?論

1）烏山銅鉬礦自一期工程建成投產(chǎn)以來，有針對性地進(jìn)行了磨機(jī)鋼球充填率優(yōu)化改進(jìn)，取消SABC碎磨工藝流程中的頑石破碎環(huán)節(jié)，對半自磨機(jī)格子板（頑石窗）進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化了磨機(jī)鋼球的添加方式，并對設(shè)備運(yùn)行管理持續(xù)進(jìn)行改進(jìn)。近3年來設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率始終保持在92 %以上。磨礦處理量已超過設(shè)計(jì)產(chǎn)能的15 %，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2）烏山銅鉬礦選礦廠一期、二期工程磨機(jī)雖然在實(shí)際應(yīng)用中存在一些設(shè)備方面的問題，但是經(jīng)過科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，現(xiàn)場實(shí)時跟蹤，及時優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行工況，并未影響正常生產(chǎn)。

3）直徑8.8 m以上的特大型半自磨機(jī)及直徑6.2 m以上的球磨機(jī)的綜合使用效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為烏山銅鉬礦成為世界上先進(jìn)SABC（SAB）碎磨流程的礦山提供了支撐。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]?段其福.中國自磨技術(shù)50年回顧與展望[J].金屬礦山，2010（增刊1）：21-42.

[2]?盛放，段其福，曹國旗，等.選礦廠自磨一選別節(jié)約型新工藝與新設(shè)備研究[C]∥礦業(yè)快報(bào)雜志社.第五屆全國礦山采選技術(shù)進(jìn)展報(bào)告會論文集.馬鞍山：礦業(yè)快報(bào)雜志社，2006：277-281.

[3]?王越，楊世亮，邵爽，等.大型球磨機(jī)鋼球配比試驗(yàn)研究與工業(yè)應(yīng)用[J].有色金屬（選礦部分），2016（3）：67-70.