鑫匯公司選礦廠碎礦工藝技術(shù)改造實(shí)踐

顧延君 陳艷濱 李全良 王偉 滿曉飛

摘要：鑫匯公司選礦廠設(shè)計(jì)處理能力為2 000 t/d，隨著開(kāi)采深度不斷增加，礦石硬度增大，在現(xiàn)有工藝流程情況下，處理能力大大降低，僅為1 600 t/d，對(duì)選礦廠正常生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了不利影響。為此，對(duì)選礦廠破碎工藝進(jìn)行了技術(shù)改造，通過(guò)增設(shè)高壓輥磨機(jī)，并增大振動(dòng)篩篩孔尺寸，降低了入磨粒度，實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”，選礦廠處理能力提高了30.11 %，達(dá)2 100 t/d，同時(shí)降低了能耗，電耗由24.04 kW·h/t降低為17.92 kW·h/t，降低了25.45 %，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高壓輥磨機(jī);開(kāi)路破碎;多碎少磨;節(jié)能降耗;技術(shù)改造

中圖分類(lèi)號(hào)：TD928.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2021）12-0074-05doi：10.11792/hj20211216

山東黃金礦業(yè)（鑫匯）有限公司（下稱“鑫匯公司”）由于開(kāi)采過(guò)程中礦石性質(zhì)的變化，導(dǎo)致磨礦處理量不能達(dá)到選礦廠生產(chǎn)要求，因此為滿足生產(chǎn)需求進(jìn)行了技術(shù)改造。若要提高選礦廠處理能力：一是根據(jù)“多碎少磨”的節(jié)能原則[1]，減小礦石入磨粒度，從而提高磨礦處理能力;二是在入磨粒度保持不變的情況下，通過(guò)增加磨機(jī)數(shù)量來(lái)提高磨礦處理效率。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和勘察，最有效可行的方案為減小礦石入磨粒度。雖然通過(guò)減小篩孔尺寸來(lái)控制破碎產(chǎn)物粒度比較簡(jiǎn)單直接，但由于礦石中含水含泥量大，減小篩孔尺寸會(huì)造成振動(dòng)篩篩孔堵塞，從而導(dǎo)致破碎工段生產(chǎn)能力大幅下降，生產(chǎn)不能穩(wěn)定運(yùn)行。鑒于此，鑫匯公司通過(guò)增設(shè)高壓輥磨機(jī)，提高了破碎物料細(xì)粒級(jí)占比，并且破碎后物料無(wú)需通過(guò)小篩孔振動(dòng)篩來(lái)檢查篩分即可直接進(jìn)入磨礦分級(jí)處理系統(tǒng)，提高了處理能力，取得了較好的技術(shù)改造效果。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

鑫匯公司選礦廠設(shè)計(jì)處理能力2 000 t/d，目前處理能力為1 600 t/d，破碎工藝流程為三段一閉路[2]，粗碎采用1臺(tái)C80顎式破碎機(jī)，中碎采用1臺(tái)GP100圓錐破碎機(jī)，細(xì)碎采用1臺(tái)HP300圓錐破碎機(jī)，檢查篩分采用1臺(tái)YKR2445圓振動(dòng)篩，篩下產(chǎn)品粒度為-20 mm。隨著開(kāi)采深度的不斷增加，礦石硬度增大，同時(shí)入選礦石中難單體解離的小顆粒金占比明顯增高，實(shí)際生產(chǎn)中需降低處理量來(lái)提高磨礦細(xì)度以保證工藝指標(biāo)。這2方面原因?qū)е履サV處理量不能達(dá)到選礦廠產(chǎn)能要求。鑫匯公司生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

2 技術(shù)改造方案

為提高選礦廠處理能力，鑫匯公司技術(shù)人員查閱了大量的文獻(xiàn)資料并進(jìn)行了調(diào)研考察，利用“多碎少磨”的節(jié)能原則進(jìn)行技術(shù)改造[3]，即降低礦石入磨粒度，從而提高磨機(jī)處理能力。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，最終提出在現(xiàn)有破碎篩分系統(tǒng)與磨礦系統(tǒng)之間增設(shè)高壓輥磨機(jī)的方案。高壓輥磨機(jī)的理論基礎(chǔ)為層壓粉碎原理，其是一種擠滿式給料的料層粉磨設(shè)備。高壓輥磨機(jī)的特點(diǎn)是生產(chǎn)能力大、能量轉(zhuǎn)換率高、破碎比大、單位能耗低、流程配置簡(jiǎn)單、產(chǎn)品中有大量細(xì)粒和微細(xì)粒級(jí)，有利于實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”，且對(duì)含泥礦石有一定的適應(yīng)性。同時(shí)，其磨礦產(chǎn)品中粗粒內(nèi)部產(chǎn)生了豐富的應(yīng)力裂紋，有利于礦物在磨礦時(shí)單體解離，可顯著提高磨機(jī)處理能力。技術(shù)改造主要考慮以下2方面問(wèn)題：

1）由于礦石含泥量大，小篩孔易堵塞，以及考慮到目前場(chǎng)地空間的限制，新增高壓輥磨機(jī)采用不增加檢查篩分的開(kāi)路破碎工藝。

2）鑫匯公司選礦廠在處理淺部礦石時(shí)最大生產(chǎn)能力可達(dá)到2 000 t/d，在礦石有用金屬含量基本不變的情況下，可以認(rèn)為其磨礦后續(xù)作業(yè)能滿足當(dāng)前技術(shù)改造后達(dá)產(chǎn)需要，因此本次技術(shù)改造設(shè)計(jì)主要集中在磨礦工藝前的破碎工藝。

2.1 破碎工藝

根據(jù)鑫匯公司要求，技術(shù)改造既要達(dá)到不影響現(xiàn)有破碎系統(tǒng)生產(chǎn)，又要實(shí)現(xiàn)提高處理量的目的。為此，確定的技術(shù)改造方案為：

1）高壓輥磨破碎廠房建設(shè)及設(shè)備安裝獨(dú)立進(jìn)行，原破碎系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)篩下物料的皮帶輸送機(jī)安裝犁式卸料器且將槽型托輥更換為平型托輥，新舊皮帶廊銜接部分建設(shè)在現(xiàn)破碎系統(tǒng)停車(chē)期間進(jìn)行，從而不會(huì)影響現(xiàn)破碎系統(tǒng)及其他工段的正常生產(chǎn)。

2）技術(shù)改造后正常生產(chǎn)時(shí)，現(xiàn)有篩下物料皮帶輸送機(jī)通過(guò)新增的犁式卸料器將篩下物料卸至新增1#皮帶輸送機(jī)，給入高壓輥磨機(jī)進(jìn)行開(kāi)路破碎，破碎后產(chǎn)品通過(guò)2#皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至原有篩下物料皮帶輸送機(jī)輸送至粉礦倉(cāng)。當(dāng)高壓輥磨機(jī)檢修時(shí)，抬起犁式卸料器，篩下物料通過(guò)原有篩下物料皮帶輸送機(jī)直接輸送至粉礦倉(cāng)。破碎系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制。

2.2 電力及自動(dòng)化

1）用電負(fù)荷。本次技術(shù)改造用電設(shè)備總裝機(jī)容量為649.6 kW，工作容量為649.6 kW，采用需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷為：有功功率383.9 kW，無(wú)功功率99.16 kW（補(bǔ)償后），視在功率396.5 kVA，無(wú)一級(jí)負(fù)荷。

2）供配電方案。選礦廠有一座10 kV配電室，電源引自礦區(qū)35/10 kV總降壓變電所。毗鄰新破碎廠房建一座10/0.4 kV變電所，電源單回路引自選礦廠10 kV配電室，變電所內(nèi)設(shè)1臺(tái)S11-630/10/0.4 kV變壓器，GKD低壓開(kāi)關(guān)柜，供新破碎廠房用電。

2.3 其他設(shè)施

1）技術(shù)改造用水主要為高壓輥磨破碎廠房地面沖洗用水及冷卻系統(tǒng)用水，水源來(lái)自選礦廠現(xiàn)有生產(chǎn)給水。

2）通風(fēng)除塵。在高壓輥磨機(jī)給料口、排料口及皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)設(shè)置除塵點(diǎn)，配備除塵系統(tǒng)。

3）土建工程。高壓輥磨破碎廠房采用鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，設(shè)16 t電動(dòng)單梁起重機(jī)。高壓輥磨設(shè)備基礎(chǔ)直接落在持力層上，設(shè)2層鋼平臺(tái)。

本次新建高壓輥磨破碎廠房位于選礦廠內(nèi)道路上，廠房北側(cè)東西方向考慮通車(chē)，南側(cè)放置高壓輥磨機(jī)及平臺(tái)。新增1#皮帶廊、2#皮帶廊跨度較大，立柱過(guò)多，會(huì)影響道路行車(chē)，因此新增的1#皮帶廊、2#皮帶廊采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。新建配電室及監(jiān)控室采用砌體結(jié)構(gòu)，墻下條形基礎(chǔ)。工業(yè)設(shè)施建筑面積383 m2，新建（構(gòu)）筑物體積2 652 m3。

2.4 技術(shù)改造特點(diǎn)

本次技術(shù)改造，鑫匯公司突破了金礦老舊選礦廠提產(chǎn)擴(kuò)能的瓶頸，大大提高了選礦廠的日處理量并節(jié)約了生產(chǎn)成本。技術(shù)改造特點(diǎn)有：

1）突破了老舊車(chē)間的空間限制，在無(wú)法添置新的磨礦處理設(shè)備及不影響生產(chǎn)的情況下，改造破碎工藝，以“多碎少磨”的技術(shù)思路實(shí)現(xiàn)了磨礦處理量的增加，對(duì)行業(yè)內(nèi)老舊礦山改造具有示范作用。

2）在破碎工藝流程中的篩分系統(tǒng)后新增高壓輥磨機(jī)進(jìn)行開(kāi)路破碎，突破了金礦破碎工藝中的閉路處理思路，消除了破碎處理過(guò)程中堵料的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)極大提高了破碎處理量。

3）深部礦石硬度大、難磨，新增高壓輥磨機(jī)破碎處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)硬礦石的細(xì)碎，解決了深部礦石處理低效的難題。

4）安裝犁式卸料器，在日常高壓輥磨機(jī)正常工作時(shí)其可將振動(dòng)篩篩下物料轉(zhuǎn)運(yùn)輸送至高壓輥磨機(jī)中進(jìn)行高效細(xì)碎;當(dāng)高壓輥磨機(jī)需要進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，抬起犁式卸料器，篩下物料可通過(guò)原有篩下物料皮帶輸送機(jī)直接輸送至粉礦倉(cāng)，保證了選礦廠破碎處理系統(tǒng)可以連續(xù)工作。

5）料倉(cāng)增加稱重傳感器，并將實(shí)時(shí)參數(shù)與變頻器頻率相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)礦料多破碎處理增速、礦料少破碎處理減速的自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)。

6）控制室與生產(chǎn)車(chē)間相互獨(dú)立，控制室內(nèi)可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有皮帶的自動(dòng)控制，所有工作參數(shù)均完成可視化。在控制室內(nèi)可利用工控機(jī)掌控生產(chǎn)流程，極大地改善了員工的工作環(huán)境，提高了操作安全系數(shù)并便于對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行把控。

7）破碎工段供礦充足，提高了合格粒級(jí)含量，為磨礦、浮選工段正常穩(wěn)定生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)保障，達(dá)產(chǎn)以來(lái)車(chē)間各工段匹配更加流暢，工藝配置更加合理，處理能力大幅提升，生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定。

3 應(yīng)用效果

3.1 改造后工藝流程

改造后工藝流程見(jiàn)圖2。

3.2 粒級(jí)分布對(duì)比

2019年12月30日選礦廠對(duì)新安裝的高壓輥磨機(jī)進(jìn)行帶料生產(chǎn)，輥間隙初始設(shè)定為6 mm，形成穩(wěn)定工作壓力后高壓輥磨機(jī)主油缸壓力為8.5 MPa，輥間隙為22 mm。礦石為-570 m深部礦石，給料為振動(dòng)篩篩下物料，粒度為-（12 mm×20 mm）。達(dá)產(chǎn)時(shí)未優(yōu)化篩孔尺寸，具體粒級(jí)分布見(jiàn)表1，高壓輥磨機(jī)破碎排料粒級(jí)分布見(jiàn)表2。

由表1、表2可知：高壓輥磨機(jī)排料中+10.000 mm粒級(jí)占13.85 %，較給料降低了15.50百分點(diǎn);而-10.000 mm粒級(jí)，高壓輥磨機(jī)排料產(chǎn)率提高到86.15 %。粒級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果，即-10.000 mm粒級(jí)占80 %以上。

由于高壓輥磨機(jī)給料粒度及物料破碎效果受振動(dòng)篩篩孔尺寸控制，為分析在不同給料粒度條件下高壓輥磨機(jī)的破碎效果（高壓輥磨機(jī)最大給料粒度設(shè)計(jì)為30 mm），采用篩孔為12 mm×20 mm、18 mm×20 mm、18 mm×25 mm的振動(dòng)篩進(jìn)行了試驗(yàn)。高壓輥磨機(jī)給料及排料粒級(jí)分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知：隨著振動(dòng)篩篩孔尺寸的增加，高壓輥磨機(jī)給料中細(xì)粒級(jí)含量不斷降低，粗粒級(jí)含量不斷增加。其中，篩孔為12 mm×20 mm時(shí)給料中-2.000 mm產(chǎn)率為25.08 %，篩孔為18 mm×20 mm時(shí)給料中-2.000 mm產(chǎn)率為22.59 %，篩孔為18 mm×25 mm時(shí)給料中-2.000 mm產(chǎn)率為19.07 %。對(duì)應(yīng)的排料中-2.000 mm粒級(jí)產(chǎn)率分別為48.42 %、49.10 %、47.46 %。

可見(jiàn)，在振動(dòng)篩篩孔由12 mm×20 mm增加至18 mm×20 mm與18 mm×25 mm時(shí)，雖然給料粒度變粗，但由于高壓輥磨機(jī)是基于層壓粉碎原理設(shè)計(jì)的一種粉碎設(shè)備，其特點(diǎn)是高壓、慢速、滿料，在適當(dāng)增加給料的情況下，可有效增加給料壓力，提高破碎效果。因此，達(dá)到擠滿給料時(shí)，篩孔18 mm×20 mm、18 mm×25 mm與12 mm×20 mm的處理效果基本相同。

3.3 處理能力

振動(dòng)篩篩孔尺寸決定了破碎工藝流程的處理能力。對(duì)不同篩孔尺寸條件下的破碎系統(tǒng)處理能力進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知：篩孔由12 mm×20 mm增加至18 mm×20 mm時(shí)，破碎系統(tǒng)處理能力由120 t/h提高至140 t/h，提高了16.66 %;由18 mm×20 mm增加至18 mm×25 mm時(shí)，破碎系統(tǒng)處理能力由140 t/h提高至180 t/h，提高了28.57 %。由表3、表4可知：在破碎系統(tǒng)振動(dòng)篩篩孔由12 mm×20 mm增加至18 mm×20 mm后，高壓輥磨機(jī)產(chǎn)品粒度變化不大，但破碎系統(tǒng)處理能力大幅度增加;當(dāng)篩孔為18 mm×25 mm時(shí)，破碎系統(tǒng)運(yùn)行效果最佳。由于破碎工段產(chǎn)能大、供礦充足、物料細(xì)粒級(jí)含量增加，可為磨礦工段提升產(chǎn)能提供堅(jiān)實(shí)保障。

3.4 磨礦效果

分別取高壓輥磨機(jī)給料與排料產(chǎn)品，采用實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，測(cè)定2個(gè)樣品在相同磨礦時(shí)間條件下，新生成-0.074 mm粒級(jí)含量。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知：經(jīng)過(guò)高壓輥磨機(jī)破碎后的產(chǎn)品更易磨，相同磨礦時(shí)間下，產(chǎn)品中新生成-0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率相比振動(dòng)篩篩下物料直接磨礦最高可提高11.12百分點(diǎn)，磨礦效果更好。原因是高壓輥磨產(chǎn)品微裂紋較多，更易磨，在達(dá)到相同磨礦細(xì)度的前提下，可節(jié)約磨礦能耗。達(dá)產(chǎn)1年來(lái)選礦廠處理能力由1 600 t/d提高到2 100 t/d，月平均處理能力達(dá)到5.9萬(wàn)t，提產(chǎn)30.11 %。磨礦系統(tǒng)月平均處理能力見(jiàn)表6。

3.5 節(jié)能效果

在應(yīng)用高壓輥磨機(jī)后，破碎作業(yè)噸礦電耗升高了52.88 %，主要原因是增加了高壓輥磨機(jī)，裝機(jī)容量增加500 kW。由于處理能力的提升，磨礦、浮選、尾礦輸送等作業(yè)噸礦電耗均下降。改造前選礦廠電耗為24.04 kW·h/t，改造后電耗為17.92 kW·h/t，應(yīng)用高壓輥磨機(jī)后選礦廠噸礦總電耗降低25.45 %，年可節(jié)省電耗440.6萬(wàn)kW·h，節(jié)省費(fèi)用308.5萬(wàn)元。

4 結(jié) 語(yǔ)

鑫匯公司選礦廠通過(guò)技術(shù)改造，將高壓輥磨機(jī)設(shè)置于破碎篩分系統(tǒng)和磨礦系統(tǒng)之間，取得了預(yù)期生產(chǎn)效果。技術(shù)改造完成后，破碎工段生產(chǎn)處理能力提高30 %，破碎產(chǎn)品-10.000 mm粒級(jí)產(chǎn)率提高至86.15 %，選礦廠處理能力提高了30.11 %。選礦廠電耗由24.04 kW·h/t降低為17.92 kW·h/t，降低了25.45 %，節(jié)約了電力資源，降低了對(duì)環(huán)境的破壞及能源的消耗;且在提高磨機(jī)處理能力后對(duì)浮選指標(biāo)無(wú)明顯影響，實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”、提高磨機(jī)處理能力和節(jié)能降耗的目的，并提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。鑫匯公司年均營(yíng)業(yè)收入新增5 198.17萬(wàn)元，每年可多向國(guó)家和地方上交稅金178.37萬(wàn)元，肩負(fù)起企業(yè)造福一方的責(zé)任;又由于控制室和生產(chǎn)車(chē)間相互獨(dú)立，員工受噪聲及粉塵侵害的風(fēng)險(xiǎn)極大降低，操作安全系數(shù)大大增加，保證了員工的健康。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 韓旭.選礦工藝流程與設(shè)備改進(jìn)[J].黃金，2007，28（11）：37-40.

[2] 張德良，郝建貞，王金法，等.鑫匯公司選礦廠破碎工藝改造實(shí)踐[J].金屬礦山，2009（12）：170-171.

[3] 張宏權(quán).提高破碎機(jī)碎礦效能的分析與應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2019（12）：109-111.

Renovation practice of the crushing technology in the

ore-dressing plant of Xinhui company

Gu Yanjun，Chen Yanbin，Li Quanliang，Wang Wei，Man Xiaofei

（Shandong Gold Mining Industry（Xinhui）Co.，Ltd.）

Abstract：The design capacity of the ore-dressing plant of Xinhui company is 2 000 t/d.With increasing mining depth，the ore hardness increases.With the current flowsheet，capacity is greatly reduced to only 1 600 t/d，adversely affecting normal production and economic profits of the ore-dressing plant.Therefore，technical renovation of the crushing process in the ore-dressing plant was carried out.By adding high pressure roller mill，and at the same time，enlarging the screen size of the vibration screen the initial fineness is reduced，realizing "more crushing less gridning"，improving the capacity of the ore-dressing plant by 30.11 %.The capacity of the plant reaches 2 100 t/d and the power consumption is reduced by 25.45 % from 24.04 kW·h/t to 17.92 kW·h/t.The renovation has achieved significant economic profits.

Keywords：high pressure roller mill;open-circuit crushing;more crushing less grinding;energy saving and consumption reduction;technical renovation