高鋁研磨瓷球在有色金屬礦山應(yīng)用的可行性研究

劉小平

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司德興銅礦）

中國(guó)經(jīng)濟(jì)正步入新常態(tài)，在礦業(yè)需求放緩的大背景下，全行業(yè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)，創(chuàng)新、創(chuàng)造需求旺盛，通過(guò)新技術(shù)、新成果的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)降本增效是礦業(yè)發(fā)展的必由之路。

有色金屬礦山選礦廠電耗占總電耗的70%～80%，磨礦電耗又占選礦廠電耗的70%左右[1-8]。因此，降低磨礦作業(yè)電耗是有色礦山節(jié)能降耗的有效途徑。降低磨礦作業(yè)電耗的方法除了傳統(tǒng)的“多碎少磨”外，江銅集團(tuán)旗下的德興銅礦、銀山礦業(yè)、永平銅礦以及貴溪冶煉廠的各選礦廠均開(kāi)展了高鋁研磨瓷球替代或部分替代鉻鋼球工業(yè)試驗(yàn)。

1 高鋁研磨瓷球

高鋁研磨瓷球的主要成分是優(yōu)質(zhì)氧化鋁，含量超過(guò)90%。高鋁研磨瓷球制作工藝步驟包括原料研磨、合格漿料高壓噴射制粒、真空鍛壓成型、加強(qiáng)顆粒間的粘合度翻炒、成型坯料干燥、隧道窯燒制、自然冷卻等。以95高鋁研磨瓷球（氧化鋁含量95%）為例，其主要技術(shù)參數(shù)氧化鐵含量≤0.2%、吸水率≤0.01%、體積密度≥3.65 g/cm3、抗壓強(qiáng)度≥2 200 MPa、莫氏硬度高達(dá)9以上。因氧化鋁是惰性材料，具有耐腐蝕、耐高溫、無(wú)污染等特點(diǎn)，在酸性或者堿性及選礦藥劑的高腐蝕條件下高鋁研磨瓷球的性質(zhì)依然穩(wěn)定，且具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性等特點(diǎn)。與鉻鋼球相比，高鋁研磨瓷球的密度小一半以上，相同體積下質(zhì)量輕一半以上，球磨機(jī)因負(fù)荷減輕而節(jié)電。高鋁研磨瓷球的這種特點(diǎn)表明，其更適用于立式磨機(jī)和二段細(xì)磨。

2 應(yīng) 用

在江銅集團(tuán)科技部的組織下，下屬德興銅礦泗洲選礦廠、銀山礦業(yè)、永平銅礦、貴溪冶煉廠選礦車(chē)間開(kāi)展了二段磨礦介質(zhì)替換試驗(yàn)。

（1）泗洲選礦廠二期日處理原礦2萬(wàn)t。二段再磨采用?2.1 m×3.0 m溢流型球磨機(jī)，有效容積9 m3，最大充填率35%；?250 mm旋流器用于預(yù)先分級(jí)，?350 mm旋流器用于檢查分級(jí)。

試驗(yàn)前二段磨礦采用?35 mm的鉻鋼球介質(zhì)，鉻鋼球密度為7.8 g/cm3、充填率約為32%、裝球約15 t、鉻鋼球單耗約0.028 kg/t、電力單耗約0.20 kWh/t，分級(jí)總溢流-200目約89%、-400目約45%。試驗(yàn)選擇95高鋁研磨瓷球，初裝高鋁研磨瓷球?15，?25，?35 mm質(zhì)量比為3∶4∶3，補(bǔ)加?25，?35 mm瓷球。

充填率試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，球磨機(jī)充填率只有接近35%才能保持原分級(jí)總溢流細(xì)度，并確保后續(xù)浮選指標(biāo)不下降。但這種質(zhì)量輕的高鋁研磨瓷球的高充填率導(dǎo)致球磨機(jī)出現(xiàn)“吐球”現(xiàn)象，影響旋流器的正常工作，在球磨機(jī)溢流口增加篩網(wǎng)后才得以解決。通過(guò)半年的生產(chǎn)調(diào)試、優(yōu)化，使用高鋁研磨瓷球情況下的電力單耗約0.084 kWh/t、高鋁研磨瓷球單耗約0.005 kg/t，分別較鉻鋼球下降58%和82%，節(jié)能降耗效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（2）銀山礦業(yè)采用SABC流程（半自磨＋球磨＋頑石破碎），半自磨機(jī)規(guī)格?7.0 m×3.5 m，排礦經(jīng)圓筒篩分級(jí)，頑石經(jīng)GP100型圓錐破碎機(jī)破碎后返回再磨，篩下進(jìn)入一段閉路磨礦分級(jí)系統(tǒng)（?4.8 m×7.0 m溢流型球磨機(jī)+?660 mm旋流器），旋流器溢流（-200目約65%、+80目約10%）進(jìn)入銅硫混合浮選作業(yè)，混合浮選粗精礦進(jìn)入二段閉路磨礦分級(jí)系統(tǒng)（VTM-800型立磨機(jī)+?350 mm旋流器），旋流器溢流（-325目約81%、+200目3%～6%）進(jìn)入銅硫分離浮選系統(tǒng)。

磨礦介質(zhì)替換試驗(yàn)在立磨機(jī)中進(jìn)行，其內(nèi)徑3.05 m、高4.77 m、容積32 m3、裝機(jī)功率600 kW。原鉻鋼球介質(zhì)充填率31%，裝球51 t，分級(jí)溢流-325目約81%。試驗(yàn)選擇92高鋁研磨瓷球，在初裝高鋁研磨瓷球?12，?20，?25 mm質(zhì)量比為1∶5.6∶5，一次性加球34 t，充填率為45%，每天補(bǔ)加?20 mm高鋁研磨瓷球75 kg的情況下開(kāi)始正式試驗(yàn)。生產(chǎn)正常后電力單耗由1.17 kWh/t下降至0.66 kWh/t，介質(zhì)成本由1.09元/t下降至0.35元/t，節(jié)能降耗效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）永平銅礦選廠的?3.2 m×4.5 m溢流型球磨機(jī)與?350 mm旋流器組成閉路磨礦系統(tǒng)。試驗(yàn)進(jìn)行了金屬球+橡膠襯板（提升條高度10 cm）、95高鋁研磨瓷球+95陶瓷襯板、95高鋁研磨瓷球+新型橡膠襯板（提升條高度3 cm）對(duì)比試驗(yàn)，穩(wěn)定期的生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表1。

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從試驗(yàn)情況看，橡膠襯板使用周期可達(dá)1.5 a；95陶瓷襯板在使用半年左右后存在脫落現(xiàn)象；新型橡膠襯板實(shí)現(xiàn)了高鋁研磨瓷球運(yùn)動(dòng)軌跡由原偏于泄落方式變成泄落+拋落均衡方式，磨礦介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)軌跡更加合理，產(chǎn)品-10μm粒級(jí)（難選粒級(jí)）和+106μm粒級(jí)含量有所下降，適合分選粒級(jí)含量明顯上升，銅回收率提高了1.22個(gè)百分點(diǎn)，磨礦介質(zhì)單耗下降了57%，電力單耗下降了66%，不僅節(jié)能降耗效果顯著，而且提高了銅回收率。因此，95高鋁研磨瓷球+新型橡膠襯板組合具有明顯的優(yōu)越性。

（4）貴溪冶煉廠選礦車(chē)間處理能力6 000 t/d，采用緩冷+半自磨+球磨+浮選工藝每年從冶煉渣中回收銅超過(guò)3萬(wàn)t，2臺(tái)?5.2 m×5.2 m半自磨機(jī)和2臺(tái)?5.03 m×8.3 m球磨機(jī)（選用一個(gè)系列為試驗(yàn)組，另一個(gè)為對(duì)比組）。高鋁研磨瓷球試驗(yàn)前球磨機(jī)裝鉻鋼球約245 t，球磨機(jī)電流250 A，鋼球充填率28.2%，鉻鋼球單耗0.55 kg/t。試驗(yàn)選用95高鋁研磨瓷球替代部分鉻鋼球，當(dāng)高鋁研磨瓷球與鋼球質(zhì)量比為7∶3時(shí)，能滿足生產(chǎn)粒度要求。此時(shí)，球磨機(jī)電流200 A，電力單耗下降3～4 kWh/t，瓷球單耗0.249 kg/t，較鉻鋼球單耗下降了55%，節(jié)能降耗效果明顯。

3 結(jié) 論

江銅集團(tuán)旗下3個(gè)礦山、一個(gè)冶煉廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明，高鋁研磨瓷球在有色金屬礦山以“研磨為主”的磨礦作業(yè)應(yīng)用是可行的，能充分發(fā)揮瓷球耐腐蝕、高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，不僅能改善磨礦產(chǎn)品的粒度分布，降低磨礦介質(zhì)的消耗，還能大幅度降低電耗，降本增效效果顯著。