羅河選礦廠一段球磨機鍛造鋼球工業(yè)試驗研究

王小玉 吳貴琴 程 俊

（安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責任公司）

磨礦作業(yè)是選礦工藝中最重要的環(huán)節(jié)之一，承擔著為選別作業(yè)提供合適粒度入選物料的任務(wù)［1］，同時也是能耗最多的環(huán)節(jié)，在選礦工藝過程中其成本約占選礦總成本的60%，直接影響著經(jīng)濟效益［2］。

羅河選礦廠采用階段磨礦—浮選—弱磁選（300萬t/a）2個系列工藝流程，2個系列的二段分級溢流合并，進入2次磁選、濃縮磁選，2個系列的1次磁選尾礦、2次磁選尾礦、濃縮磁選尾礦合并進入尾礦濃縮大井。在實際生產(chǎn)過程中，由于原礦性質(zhì)復雜，礦石難磨，存在一段球磨產(chǎn)品粒度粗、臺時能力受限等問題，在進行了多項優(yōu)化磨礦分級效果考察、比較的基礎(chǔ)上，進行了鍛造鋼球替代鑄造鋼球的工業(yè)試驗。試驗結(jié)果表明，鍛造鋼球的應用有效降低了磨礦作業(yè)的球耗和磨礦成本。

1 試驗內(nèi)容及方法

工業(yè)試驗在1、2系列平行進行，1系列采用鍛打鋼球，2系列采用鑄造鋼球。工業(yè)試驗時2個系列一段球磨臺時處理能力固定為相同值（185～200 t/h）。運行3個月后，系統(tǒng)比較2個系列的一段分級溢流粒度（-0.074 mm含量）、硫精礦浮選指標、鐵精礦磁選指標、鋼球單耗、球磨機臺時處理量等，并進行技術(shù)經(jīng)濟分析［3］。

2 磨礦工藝

選礦廠磨礦處理原料為粒度-12 mm的礦石，現(xiàn)場礦石處理量為300萬t/a。磨礦工藝流程為一段閉路磨礦（圖1）。一段磨礦由2臺MQY4060溢流型球磨機與2臺φ500 mm×6水力旋流器組構(gòu)成閉路，磨礦產(chǎn)品細度-0.074 mm含量占50%±2%。

3 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

3.1 充填率測量結(jié)果

試驗期間球磨機充填率情況見表1。

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由表1可知，1系列球磨機的平均充填率為43.09%，2系列球磨機的平均充填率為42.86%，均滿足技術(shù)要求40%～45%的指標。

3.2 磨礦介質(zhì)單耗

鍛造鋼球應用3個月后對1、2系列的處理量及加球量進行統(tǒng)計，結(jié)果見表2。

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由表2可知，1系列鍛造鋼球的球耗為0.44 kg/t，2系列鑄造鋼球的球耗為0.504 kg/t，鍛造鋼球用量較鑄造鋼球用量降低了0.064 kg/t。

3.3 磨礦分級

鍛造鋼球應用3個月后，1、2系列磨礦分級指標見表3。

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由表3可知，應用鍛造鋼球的臺時處理能力為186.05 t，溢流-0.074 mm含量為51.53%；鑄造鋼球應用的臺時處理能力為185.92 t，溢流-0.074 mm含量為48.34%，在保證磨礦細度的基礎(chǔ)上，鍛造鋼球的應用較鑄造鋼球球磨機的臺時處理能力、溢流粒度均有所提高。

3.4 磨礦產(chǎn)品粒級

應用鍛造鋼球與鑄造鋼球磨礦產(chǎn)品粒級篩析對比結(jié)果見表4。

由表4可知，使用鍛造鋼球磨礦介質(zhì)，粗粒級比例相對降低，細粒級比例相對上升，有利于有用礦物與脈石礦物的分離。

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4 技術(shù)經(jīng)濟分析

4.1 單耗差異

鑄造鋼球采用廢鋼加入碳、硅、錳等合金元素，成分均勻度差，通過電爐冶煉后進行澆筑經(jīng)熱處理，由于有澆筑道口，尺寸偏差大，存在表面砂眼、缺肉、凹坑、毛刺明顯等鑄造缺陷。鋼球整體硬度為45～48 HRC，芯表硬度梯度較差，沖擊值為3～10 J/cm2，存在失圓情況。金相為馬氏體或萊氏體+碳化物+殘余奧氏體，組織疏松，晶粒粗大易破碎，且采用冶煉工藝，污染嚴重，對環(huán)境影響極大。

鍛造鋼球采用大型鋼廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)特鋼為原料，成分均勻，通過多次鍛造并經(jīng)熱處理，尺寸控制精度高，外觀光滑無缺陷。鋼球整體硬度58～63 HRC，芯表硬度梯度均勻，沖擊值≥12 J/cm2，耐磨性高且不易變形，基本無失圓現(xiàn)象，再次利用價值高。金相為馬氏體+殘余奧氏體，殘余奧氏體按量≤10%，組織致密，屬優(yōu)質(zhì)細晶粒耐磨鋼球，且采用天然氣，成型工藝自動化程度高，屬于零污染、零排放，對環(huán)境無影響［4］。

4.2 鋼球成本

采購的鑄造鋼球價格為4 180元/t，鍛造鋼球價格為4 730元/t。按鑄造鋼球單耗0.504 kg/t、鍛造鋼球單耗0.403 kg/t、一段球磨年處理能力按300萬t計算，則全部采用鑄造鋼球的成本為632.016萬元，全部采用鍛造鋼球的成本為571.857萬元。一段球磨若由鍛造鋼球替換鑄造鋼球，則年節(jié)約鋼球費用60.159萬元［5］。

4.3 技術(shù)指標

應用鍛造鋼球替換鑄造鋼球，磨礦產(chǎn)品粒級分布更趨于合理。磨礦介質(zhì)替換前后生產(chǎn)技術(shù)指標對比情況見表5。

由表5可知，應用鍛造鋼球替換鑄造鋼球后磨礦細度得到改善，有利于礦物單體解離度地提高，一段鐵精礦品位提高了1.15個百分點，硫精礦品位提高了0.37個百分點，硫浮選回收率提高了0.23個百分點。

5 結(jié)論

（1）羅河選礦廠采用鍛造鋼球替代鑄造鋼球，通過工業(yè)試驗，一段磨礦球耗由0.504 kg/t降至0.440 kg/t，一段球磨機臺時處理量由185.92 t/h提高至186.05 t/h，一段分級溢流-0.074 mm含量由48.34%提升至51.53%，鋼球成本年節(jié)約60.159萬元。

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（2）鍛造鋼球耐磨性優(yōu)于鑄造鋼球，抗沖擊性強，應用鍛造鋼球后，磨礦細度得到改善，在原礦硫品位相同的情況下，鐵精礦品位提高了1.15個百分點，硫精礦品位提高了0.37個百分點，硫浮選回收率提高了0.23個百分點。