半自磨機弧形格子板-提升器在冬瓜山銅礦的應(yīng)用實踐

鄧禾淼 康懷斌 楊國軍

(1.銅陵有色集團控股有限公司冬瓜山銅礦，安徽 銅陵 244031；2.江西耐普礦機新材料股份有限公司，江西 上饒 334000)

冬瓜山銅礦Φ8.53 m×3.96 m半自磨機是我國首次引進的大型半自磨設(shè)備，電機功率4 850 kW，設(shè)計處理能力為542 t/h，配備2臺Φ5.03 m×8.3 m溢流型球磨機和兩臺Φ660 mm旋流器組，組成SAB磨礦閉路循環(huán)[1]。

冬瓜山銅礦半自磨機投產(chǎn)試運行期間，生產(chǎn)能力僅為設(shè)計能力的一半。2005—2010年通過調(diào)整筒體襯板外形、格子板開孔尺寸、增加鋼球尺寸(鋼球的直徑由Φ130 mm逐步增加到Φ200 mm)及充填率等手段，半自磨機處理能力達到設(shè)計產(chǎn)能，實現(xiàn)了半自磨機處理能力的提高[2]。后來又通過優(yōu)化半自磨機工藝參數(shù)條件，特別是改變半自磨機筒體襯板的提升條高度、襯板面角、及襯板背向安裝方式，在保證處理能力情況下，將半自磨磨礦鋼球尺寸從Φ200 mm下降到Φ150 mm，襯板壽命大幅度提高[3]。冬瓜山銅礦半自磨機自2005年進入生產(chǎn)以來，已運行15年，生產(chǎn)技術(shù)人員也積累了大量寶貴的經(jīng)驗，同時仍在不斷探索提升半自磨機處理能力的方法。

1 原放射狀格子板-提升器存在問題分析

半自磨機的出料端主要由礦漿提升器與格子板組成，構(gòu)成磨機內(nèi)合格產(chǎn)品(礦漿)的排礦通道。礦漿提升器的作用是提料與排料。格子板的作用是格篩鋼球和大粒徑礦石，使合格產(chǎn)品(礦漿)與頑石從磨機內(nèi)部進入到礦漿提升器的槽腔內(nèi)。

原出料端是放射狀(直形)結(jié)構(gòu)的格子板-提升器，進入提升器內(nèi)的礦漿不能及時排出、返礦量大、排礦效率低，從而導(dǎo)致磨機內(nèi)大量頑石、殘球及部分合格粒級礦石未能及時排出，在磨礦區(qū)域內(nèi)做無用功，導(dǎo)致磨礦效率下降。同時，提升器內(nèi)的返礦也造成提升器的磨損及功率消耗。特別是礦石難磨時，排礦效率低的問題體現(xiàn)得尤為明顯，未能及時排出的頑石和礦漿，造成磨機填充率快速上升，從而導(dǎo)致磨機功率升高，處理量下降[4-8]。

2 半自磨機出料端襯板優(yōu)化設(shè)計

2.1 提升器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

弧形格子板-提升器結(jié)構(gòu)在礦漿輸送性能表現(xiàn)上要優(yōu)于放射狀格子板-提升器結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在弧形結(jié)構(gòu)的格子板在強制排礦速率、弧形結(jié)構(gòu)提升器的提升能力及礦漿的排出速度等方面[7]。

優(yōu)化設(shè)計提出保持出料端內(nèi)圈襯板中圈襯板不變，把外圈提升器和格子板的結(jié)構(gòu)由直形改為弧形。其中外圈提升器弧度通過離散元模擬分析定型，改進前后外圈提升器與格子板如圖1～2所示，出料端襯板優(yōu)化前后質(zhì)量對比見表1。

圖1 改進前后外圈提升器Fig.1 Radial and curved lifter before and after improvement

圖2 改進前后格子板Fig.2 Radial and curved grate before and after improvement

由表1可知，出料端襯板優(yōu)化后，質(zhì)量增加5.8 t，占總質(zhì)量的比值僅0.009，對功率的最大影響小于0.9%，出料端襯板質(zhì)量的增加對半自磨功率影響不大；在半自磨機運行滿足磨機臺效要求的情況下，單個提升器轉(zhuǎn)動一周所需排礦體積僅為0.024 47 m3，而出料端襯板優(yōu)化后，單個提升器的有效容積為0.20 m3，較改造前減小了0.03 m3。單個提升器的有效容積遠遠大于排礦體積，由此可見，出料端襯板優(yōu)化后，提升器容積略有減小對處理能力的影響不大。

表1 出料端襯板優(yōu)化前后質(zhì)量對比

2.2 格子板-提升器模擬分析

冬瓜山銅礦半自磨機運行參數(shù)見表2。

計算機仿真模擬物料在半自磨機放射狀與弧形出料端的運行軌跡和排礦效率對比圖分別如圖3和圖4所示。

表2 冬瓜山銅礦半自磨機運行參數(shù)

圖3 放射狀與弧形出料端物料運動軌跡仿真圖Fig.3 Simulation kinematics of material in radial and curved grate-lifter of discharge end

圖4 放射狀與弧形出料端排礦效率對比 Fig.4 Comparison of ore pulp passing efficiency in two structures of discharge end

由圖3可知，半自磨機在同樣轉(zhuǎn)動一圈的情況下，弧形結(jié)構(gòu)出料端的起始排礦時間更早，結(jié)束排礦時間與放射狀一致，因此，弧形結(jié)構(gòu)具有更長的排礦時間，可有效提高排礦效率。

由圖4可知，使用弧形出料端襯板，半自磨機的返礦量大幅減小。排礦效率的提升，可有效降低半自磨機內(nèi)混合充填率，從而為提高半自磨處理能力或降低半自磨功耗創(chuàng)造條件。

3 弧形格子板-提升器生產(chǎn)應(yīng)用實踐

弧形出料端襯板安裝前后，對半自磨運行情況進行跟蹤統(tǒng)計，結(jié)果見表3。

由表3可知，出料端襯板優(yōu)化改型后，較改造前礦石難磨時處理量提高8.33%，功率下降1.45%；礦石易磨時處理量提高5.45%，功率下降4.01%；半自磨鋼球單耗由改造前的0.608 kg/t降低至0.502 kg/t，降幅17.43%。反映出弧形提升器排礦通暢效率高，對提高處理量、降低功耗具有明顯優(yōu)勢。

弧形出料端襯板安裝前后，半自磨排礦粒度組成見表4。

表4 出料端襯板優(yōu)化前后半自磨機排礦粒度組成

由表4可知，出料端襯板優(yōu)化改型后，隨著半自磨機排礦能力的增加，半自磨圓筒篩篩下物料粒度組成變粗，主要體現(xiàn)在+200 μm粗粒級含量增加2.77個百分點，-74 μm細粒級含量減少2.26個百分點。半自磨排礦粒度組成的變化勢必影響一段球磨機磨礦效果及入選物料粒度，在出料端，襯板使用弧形格子板-提升器后，需要對分級設(shè)備或后續(xù)磨礦作業(yè)補加球制度等參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整，以滿足入選物料粒度要求。

4 結(jié)論

1)弧形結(jié)構(gòu)和放射狀結(jié)構(gòu)的格子板-提升器模擬分析結(jié)構(gòu)表明，半自磨機弧形結(jié)構(gòu)出料襯板具有提高排礦效率、減小返礦量、降低半自磨機內(nèi)混合充填率等優(yōu)勢。

2)冬瓜山銅礦半自磨機采用弧形格子板-提升器后，半自磨鋼球單耗降低17.43%。

3)冬瓜山銅礦半自磨機采用弧形格子板-提升器后，半自磨機在處理難磨礦石時的臺時處理量提高8.33%，功率下降1.45%，處理易磨礦石時臺時處理量提高5.45%，功率下降4.01%。