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矿山碎磨工艺流程的基本情况及发展趋势

矿山碎矿与磨矿工艺通常作为选矿过程的准备作业,其投资及经营费用占选矿厂全部投资的50%以上,能耗约占选矿厂的65%~70%,其中约90%为磨矿部分能耗。碎磨能耗占全球能耗总量的3%~4%,随着某些偏远矿山能源的短缺和价格的上涨,加上将启动碳排放税,“节能降耗”也将成为矿山企业永恒的话题。因此,碎磨工艺流程的好坏,将直接影响选矿厂的各项指标。近年来已有不少选矿厂使用了各种新设备和新流程。

球磨机

1、常见碎磨流程

根据项目情况和要求(矿石性质、产品粒度及处理能力)可以对不同工艺流程进行计算对比,并进行经济分析,以确定 设计方案。近20年来,发展最快的磨矿工艺是半自磨-球磨工艺。最近几年,高压辊磨机也成为碎磨流程必须考虑的因素。不同的流程有不同的具体配置,其中应用最多的磨矿设备当属球磨机设备。

2、碎磨流程需要考虑的因素

初步考虑的因素有选厂能力、矿石性质、产品粒度等,进一步考虑的因素有矿山寿命、地质构造、采矿方法及工艺要求,还要进行经济性分析。

3、大型矿山典型的两种磨矿流程

近年来,大型矿山比较典型的磨矿流程是半自磨-球磨流程、高压辊磨机-球磨流程。

(1)半自磨机流程的特点

①流程简单,易于操作 了导致流程不畅的难题,省去了破碎产生的粉尘回收及处理的麻烦,为整个流程的自动化控制创造了条件。

②投资和经营费用低半自磨机兼有冲击破碎和研磨的特点,降低了大型选矿厂的投资和经营费。与常规的碎磨流程相比:在投资上,半自磨流程省去中细碎厂房、筛分厂房和多条带式输送机及其相应的收尘设备等,在基建投资、占地面积方面具有优越性;在经营费上,半自磨流程的单位能耗稍高,但其金属消耗却较低。

③改善了矿浆的电化学性质采用矿石自身作为磨矿介质,在处理复杂的硫化矿时,铜、镍、钴、金、钼、铅以及锌等矿物的浮选回收率会相应地提高。

④要求自动控制水平高由于矿石自身作为磨矿介质,磨矿效率受矿石性质影响很大,矿石的硬度、粒度和含泥量等变化,会导致处理能力波动。因此,要求给矿量和磨矿能力均能进行调节,以适应给入矿石性质的变化。

球磨机

(2)高压辊磨机-球磨流程的特点

节省能耗,矿石破碎可达到5~6mm,适于硬矿石,不适于黏性或多泥的矿石。据资料先容,高压辊磨机1kW的能耗相当于自磨机或常规球磨机2kW的能耗。

两种主要工艺流程的使用特点:高压辊磨机不能代替半自磨机。在许多条件下,高压辊磨机仍然是一个有竞争力的选择,在合适的环境和矿石性质的条件下,如果半自磨机处理的比能耗大于8~9kW·h/t,球磨功指数大于15~17kW·h/t,则该种矿石采用高压辊磨机处理有明显的优势,否则则相反。

4、磨矿流程发展趋势

(1)设备大型的步伐从来没有停止过。半自磨机和自磨机的装机功率均达到28MW,规格分别达到12.2m×7.9m和12.2m×11.0m。球磨机的装机功率也已经达到22MW,规格是8.53m×13.70m。将来半自磨机的装机功率可达到36MW,直径也将达到13.4m或13.7m。球磨机的功率也将达到25~30MW,直径将达到9m以上。

影响磨矿装备大型化的因素有:矿产资源贫矿多、富矿少,要求开发大型碎磨设备;矿产企业的大型化要求;规模效益的要求;对矿产资源消耗的大量需求也要求开发大型碎磨设备。

磨矿装备大型化的优点:①粉磨设备大型化大大减少厂房的建筑面积,按照球磨机单位装机功率使用面积计算,可以节约建筑面积50%~75%。②粉磨设备大型化大大减少了钢材的使用,按照球磨机单位装机功率,可以节约钢材22%~35%,节约衬板装入量15%~41%。如果衬板的报废厚度实行相同标准,则小型球磨机的报废量是大型球磨机的0.4~1.7 。③粉磨设备大型化大大减少了选厂的系列,如果采用大型半自磨系统,可避免采用因破碎能力所限的多段多系列破碎系统,且更容易 自动化控制,大大减少自动化设备投资,降低所需劳动能成本。

球磨机

(2)自动化水平提高,在线监测设备得到了进一步发展,例如在线粒度、浓度监测更加智能化;半自磨衬板内安装传感器,能检测钢球的落点位置,和磨机转速调整 互动,通过调整转速控制钢球的落点,提高衬板的寿命。

(3)DEM模型和流体模型的耦合,广泛应用于矿磨设备内部结构的计算机模拟;可以模拟矿磨设备的驱动功率,甚至衬板的磨损。

(4)由于现代设计手段的使用,设备质量进一步减轻,可靠性进一步提高。

(5)现代在线设备状态监测手段的使用,提高了磨机故障的预见性以及使用的可靠性。

(6)通过磨矿系统控制的优化,可以提产降耗,稳定生产。

综上所述,磨矿装备未来的发展趋势必然是流程 化、规格大型化、结构多样化和操作自动化。

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