某金礦選礦廠破碎工藝流程考查及評價

畢鳳琳，米文杰，吳凱

摘要：隨著開采深度增加，某金礦選礦廠礦石性質(zhì)發(fā)生變化，為優(yōu)化選別指標(biāo)，對其破碎工藝流程進行了考查。通過考查各主要設(shè)備的參數(shù)，評估現(xiàn)場設(shè)備能耗分布現(xiàn)狀；通過JK落重試驗建立礦石粉碎能量模型，對比破碎設(shè)備實際能耗與礦石理論最低能耗，實現(xiàn)對現(xiàn)場碎磨能耗基準(zhǔn)評價并預(yù)測節(jié)能降耗空間；利用Moly-Cop Tools3.0模擬軟件進行建模，評價各主體設(shè)備的運行效率和能耗效率，為破碎工藝流程改造及優(yōu)化控制奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：金礦；流程考查；破碎；運行效率；能耗

中圖分類號：TD92文章編號：1001-1277（2023）05-0043-04

文獻標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20230511

礦業(yè)工程黃金GOLD2023年第5期/第44卷2023年第5期/第44卷黃金GOLD礦業(yè)工程選礦廠流程考查是全面了解全廠各工序、各系統(tǒng)、各作業(yè)、各循環(huán)、各機組或單機的生產(chǎn)現(xiàn)狀、存在問題、提出解決方案的重要手段［1］。選礦過程中，顆粒破碎是在外力作用下使物料由大變小的過程，使得原料能夠滿足后續(xù)選別作業(yè)對物料的粒度要求，便于物料中有用礦物與脈石礦物解離［2］。破碎是粉碎工段能耗較低的作業(yè)，充分發(fā)揮該作業(yè)的效率，可有效降低礦石的入磨粒度、提高球磨機處理能力及降低能耗和生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)效益［3-6］。某金礦選礦廠設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為6 000 t/d，生產(chǎn)工藝流程為破碎—磨礦—浮選—脫水，最終產(chǎn)品為金精礦。近年來，隨著開采深度不斷增加，選礦廠的原礦性質(zhì)發(fā)生變化，現(xiàn)有設(shè)備及工藝流程的適應(yīng)性不可避免受到影響。為此，對破碎流程進行了考查和整體診斷，優(yōu)化控制指標(biāo)，為下一步實施工藝流程優(yōu)化，實現(xiàn)節(jié)能降耗、提高選礦指標(biāo)和降本增效奠定基礎(chǔ)。

1礦石性質(zhì)

某金礦選礦廠處理的礦石中金礦物主要為自然金、銀金礦。礦石中金品位為2.17 g/t、硫品位為0.58 %，主要金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、鐵氧化物和金紅石等；脈石礦物為石英、長石、絹云母、黑云母、整柱石、黏土礦物（綠泥石和高嶺石）、碳酸鹽礦物（方解石和鐵白云石）等。金礦物以包裹體、連生金、裂隙金、單體金4種形式存在，黃鐵礦為主要載金礦物。金礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦石礦物組成分析結(jié)果見表2。

2破碎工藝流程及采樣點布置

該選礦廠建設(shè)年代較早，經(jīng)過多次擴產(chǎn)及技術(shù)改造，現(xiàn)處理能力可達到6 000 t/d以上。破碎作業(yè)共2個系列，一、二系列均為三段二閉路工藝流程。破碎工藝流程及取樣點布置見圖1，取樣方法及取樣量見表3。破碎篩分作業(yè)的樣品采用干式篩分進行粒度分析。

3流程考查結(jié)果與分析

3.1JK落重沖擊粉碎指數(shù)測定

JK落重試驗是由澳大利亞JK礦物研究中心設(shè)計，用來測定礦石在沖擊破碎作用下粉碎特性的方法。試驗可通過對單粒物料在不同比能耗沖擊粉碎作用下產(chǎn)物的粒度分布規(guī)律分析，獲得被粉碎物料的破碎特性［7］。通過調(diào)節(jié)錘頭的質(zhì)量和下落高度，可實現(xiàn)不同能量輸入水平下礦石的沖擊破碎，對不同能量條件下礦石破碎產(chǎn)品進行篩分分析即可確定輸入能量與產(chǎn)品粒度的關(guān)系 。該關(guān)系可由表征礦石抵抗沖擊粉碎能力的物料特性參數(shù)A和b進行表征，A×b的值與礦石硬度的關(guān)系見表4。

該選礦廠破碎一系列及二系列（移動破碎站）破碎流程礦石樣品的JK落重沖擊試驗粉碎特性參數(shù)測定結(jié)果分別見圖2和圖3。由測定結(jié)果可知，一、二系列礦石樣品沖擊粉碎指數(shù)A×b的值分別為39.45和39.68，說明2個系列礦石粉碎特性相近。根據(jù)表4，確定礦石硬度為中硬級別。

3.2設(shè)備運行情況分析

破碎共2個系列，一、二系列均為三段二閉路工藝流程。一系列粗碎采用2臺C100顎式破碎機，1用1備；中碎采用1臺HP300圓錐破碎機；細碎采用1臺HP500圓錐破碎機；篩分采用1臺2YK3380大型雙層圓振動篩。二系列粗碎采用JW42顎式破碎機，粗碎產(chǎn)品給入移動破碎站，中、細碎破碎機分別與各自預(yù)先篩分及檢查篩分設(shè)備組成閉路。選礦廠破碎篩分設(shè)備參數(shù)見表5～8。

由表5～8可知：一系列粗、中、細碎破碎比分別為2.2，3.0和1.5，粗碎、中碎及細碎設(shè)備負(fù)荷率分別為83.5 %、77.1 %和62.3 %；圓振動篩循環(huán)負(fù)荷為168.3 %。二系列（移動破碎站）粗、中、細碎破碎比分別為2.2，3.0和1.5，粗碎、中碎及細碎設(shè)備負(fù)荷率分別為60.0 %、23.5 %和84.1 %；循環(huán)負(fù)荷分別為34.0 %和59.1 %。

流程考查期間一系列破碎處理能力為280 t/h，日工作18 h；二系列破碎處理能力為180 t/h，日工作10 h；一、二系列最終產(chǎn)品粒度P80分別為7.7 mm和8.1 mm。

3.3破碎篩分產(chǎn)品粒度分析

一、二系列破碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見圖4和圖5。圖4、圖5結(jié)果表明，二系列粗碎產(chǎn)品相比一系列較粗，但2個系列最終破碎產(chǎn)品細度相差不大。

3.4篩分效率分析

一、二系列篩分設(shè)備篩分效率見表9。表9結(jié)果表明，一系列上層篩篩分效率較低，僅為45.4 %，篩上產(chǎn)品中-40 mm占45.7 %，主要原因可能是上層篩面發(fā)生了堵塞。

3.5模擬與分析

破碎篩分流程考查結(jié)果表明，移動破碎系列中碎設(shè)備負(fù)荷過低，說明其排礦口寬度及其他工作參數(shù)設(shè)置有待優(yōu)化。利用Moly-Cop Tools3.0模擬軟件首先對移動破碎系列中碎設(shè)備進行建模，模擬了不同排料口尺寸、給礦量等參數(shù)下中碎破碎機運行功率及破碎產(chǎn)品粒度。模擬的緊邊排料口尺寸在24～32 mm時對破碎機產(chǎn)品粒度及運行功率的影響見表10。

由表10可以看出，中碎破碎機緊邊排料口尺寸由32 mm減小至24 mm后，產(chǎn)品粒度P80由目前的41.2 mm降低至29.2 mm，運行功率由124.2 kW增加至221.0 kW，超過設(shè)備安裝功率（220 kW），因此中碎破碎機緊邊排料口不宜小于24 mm。

電動機利用率為95 %條件下，調(diào)整緊邊排料口尺寸為26～32 mm，中碎設(shè)備的最大處理量見表11。

由表11可知，在目前緊邊排料口尺寸為32 mm條件下，中碎破碎機最大處理能力為159.0 t/h，而根據(jù)考查結(jié)果，當(dāng)前處理量僅為61.2 t/h，存在較大的提升空間。

將緊邊排料口尺寸調(diào)整至26 mm，中碎產(chǎn)品粒度P80減小為36.2 mm，單臺破碎機最大處理量為93.3 t/h，仍可以滿足生產(chǎn)要求，但也存在襯套磨損增加等問題，可以通過后續(xù)詳細的優(yōu)化研究進行系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟分析，確定中碎破碎機最適宜的緊邊排料口尺寸。3.6存在的問題及建議

1）一系列圓振動篩上層篩面篩孔存在堵塞，篩分效率低，但流程整體運行情況正常。二系列破碎篩分設(shè)備負(fù)荷整體偏低，其中中碎破碎機設(shè)備負(fù)荷率僅為23.5 %，其排礦口寬度及其他工作參數(shù)設(shè)置有待優(yōu)化。

2）根據(jù)Moly-Cop Tools3.0軟件模擬結(jié)果，調(diào)整移動破碎系列中碎破碎機緊邊排料口為26 mm時，中碎破碎機最大處理量可提高至93.3 t/h，仍可滿足生產(chǎn)要求并實現(xiàn)對設(shè)備處理能力的充分利用。

4結(jié)論

1）流程考查期間該金礦選礦廠處理能力為6 768 t/d，超過6 000 t/d的設(shè)計處理量。破碎流程礦石樣品的JK落重沖擊試驗粉碎特性參數(shù)測定結(jié)果表明，該礦石硬度為中硬級別。

2）一系列破碎篩分流程整體運行情況正常，二系列移動破碎站整個系統(tǒng)負(fù)荷偏低。考查數(shù)據(jù)和軟件模擬結(jié)果均表明，優(yōu)化供礦條件和破碎篩分設(shè)備主要參數(shù)，可實現(xiàn)對移動破碎站設(shè)備處理能力的充分利用并提高系統(tǒng)產(chǎn)能。

3）礦石開采粒度變細及原礦倉供礦不暢是造成移動破碎系統(tǒng)負(fù)荷偏低的主要原因。應(yīng)對原礦礦倉供礦進行調(diào)整，確保供礦順暢。

［參 考 文 獻］

［1］馮守本.選礦廠設(shè)計［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

［2］魏德洲.固體物料分選學(xué)［M］.3版.北京：冶金工業(yè)出版社，2015.

［3］段希祥.碎礦與磨礦［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2006：3-4.

［4］解釗，裴得金，郭偉，等.甲瑪多金屬礦碎磨特性與碎磨過程能量分布規(guī)律的優(yōu)化研究［J］.中國礦業(yè)，2014，23（增刊2）：276-280.

［5］楊釗雄.凡口鉛鋅礦碎礦粒度最佳化與破碎流程優(yōu)化研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2005.

［6］肖慶飛，羅春梅，石貴明，等.多碎少磨的理論依據(jù)及應(yīng)用實踐［J］.礦山機械，2009，37（21）：51-53.

［7］劉建遠.關(guān)于礦石粉碎特性參數(shù)及其測定方法［J］.金屬礦山，2011（10）：9-19．

Investigation and evaluation of crushing process flow in a gold mine concentratorBi Fenglin，Mi Wenjie，Wu Kai

（Yantai Gold College）

Abstract：With the increase in mining depth，the ore properties of a gold mine concentrator have changed.To optimize the separation index，the crushing process was investigated.By examining the parameters of main equipment，the present situation of energy consumption distribution of field equipment is evaluated;through the JK drop weight test，the ore crushing energy model is established，and the actual energy consumption of crushing equipment is compared with the theoretical minimum energy consumption of ore，so as to realize the benchmark evaluation of on-site crushing energy consumption and predict the space for energy saving and consumption reduction.Modeling with Moly-Cop Tools3.0 simulation software is used to evaluate the operational efficiency and energy consumption efficiency of each main piece of equipment，which lays a foundation for the transformation and optimized control of the crushing process flow.

Keywords：gold mine;process inspection;crushing;operation efficiency;energy consumption