某铜锡矿磨矿流程的分析及优化（一）

祖大磊，王新昌，董节功

¹洛阳理工学院 河南洛阳471023

²中信重工机械股份有限公司 河南洛阳471039

³洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳471039

⁴矿山重型装备国军重点实验室 河南洛阳471039

摘要：详细论述了某矿项目设计阶段的矿石性质试验评估、磨矿工艺流程设计和主机设备选型，以及项目运行后的运行状况及技术数据，对磨矿系统出现的问题提出了优化改造方案。结果显示，对于半自磨一球系统，半自磨机与球磨机之间的负荷分配是整个磨矿系统平稳运行，以及对于矿石性质波动有较好造应性的关键，在系统方案设计阶段尤其要重点考虑。

关键词：磨矿流程；矿石粉碎；半自磨一球磨系统

中图分类号：TD453 文献标志码：B 文章编号：1001-3954(2021)10-0035-04

某铜锡矿2500t/d项目要求磨矿产品粒度为-75μm(-200目) 通过45%， 即产品粒度P80≈220μm。根据项目工艺要求，结合矿石性质，通过模拟计算，确定了工艺流程及主机设备型号，磨矿流程采用半自磨——球磨流程，即一段粗碎+半自磨机+球磨机(SAB) 。项目投产运行一段时间后，客户反馈了运行数据，针对存在的问题，进一步对项目进行了计算分

析，讨论了产生问题的原因，并提出优化方案。

1矿石性质及磨矿流程计算

通过对矿样进行碎磨试验，评估矿石的可碎性和可磨性，为磨矿流程的计算提供依据[1-2]。铜锡矿提供了3种矿样，3种矿样的矿石性质如表1所列(矿石性质参数为3种矿样SMC试验结果的平均值)。

参数Axb表示矿石的可破碎性，Axb值越小，说明矿石越难破碎；反之说明矿石越易破碎。根据JK数据库对矿石特性分类原则，铜锡矿Axb值为39.76，对于半自磨机，该矿石破碎性属于中硬的范围；球磨功指数Bwi为15.80kw·h/t和16.01kW·h/t，对于球磨机来说，该矿石研磨性属于硬的范围[3-4]。

在试验过程中，每种矿样都进行了对应2种粒级的球磨功指数的测定。铜锡矿要求产品粒度为P80=220μm，与2个球磨功指数试验产品的粒级都相差很远。因此，球磨机要想准确选型，应该再进行磨矿产品粒度的球磨功指数试验。由于目前没有进行新的球磨功指数试验，选用100目的球磨功指数平均值16.01kW·h/t作为铜锡矿球磨机的选型依据。

根据选型数据库计算软件、CITIC SMCC计算程序和JKSimMet软件模拟计算，得到半自磨机比能耗为10.0kW·h/t，以此作为SAB流程中半自磨机的选型依据；球磨机比能耗为6.9kW·h/t，作为SAB流程中球磨机的选型依据。

根据计算得到的比能耗，可以计算出各段磨矿的需求功率如表2所列。

SAB流程中半自唐机规格为Ø5.5m×3.5m，装机功率为1300kW；溢流型球磨机规格为 Ø3.6

m×6.1m、装机功率为1250kW。

应用JK sim Met软件对磨矿系统的设计方案进行了模拟预测、如图1所示。

2 运行数据分析

SAB流程具体磨矿流程如下：爆破后的矿石经过一段粗碎(采用颚式破碎机)后，被输送至粗矿堆堆存，然后送至半自磨机进行破碎，破碎后的产品经过圆筒筛筛分后，筛上物料通过输送带返回半自磨机再次破碎，筛下物料进入矿浆池，然后通过渣浆泵被输送给细筛(实际建设时选用了细筛)进行分级，筛下物料为合格的磨矿产品，筛上物料进入球磨机进行磨矿球磨机磨矿产品也进入矿浆池，与半自磨机筛下物料在矿浆池中混合后，给入细筛进行分级。半自磨机和圆筒筛构成闭路流程，球磨机和细筛构成闭路流程。磨矿产品粒度-75μm通过50%，对应细筛筛下产品粒度P80=190μm。

项目投产后，半自磨机和球磨机的运行数据分别如表3、4所列。

项目投产后，铜锡矿半自磨系统的处理能力达到2290t/d，略低于设计处理能力2500t/d；半自磨机的运行功率为950-1120kW，平均运行功率为1035kW，额定装机功率为1300kW，负荷率为79.6%。球磨机的运行功率没有读数，但是根据电控柜显示球磨机的定子电流读数为45A(球磨机额定电流为86A)，球磨机电动机的负荷率较低。根据用户要求，要对现有的磨矿流程进行优化，目的是提高磨矿系统的处理能力。

3 优化建议

3.1降低半自磨机的进料粒度

减小颚式破碎机紧边排矿口尺寸，可以减小半自磨机的给矿粒度，从而降低半自磨机磨矿的比能耗，提高处理能力。现场一段粗碎采用C110颚式破碎机，该破碎机紧边排矿口的调节范围为75~200mm。目前排矿口尺寸为150mm，对应产品粒度P80≈130mm。建议将紧边排矿口尺寸由150mm调整为125mm，则破碎机产品粒度P80可由130mm降低至110mm，即半自磨机进料粒度F80将降低到约110mm。经过计算，将破碎机的排矿口尺寸由150mm降低到125mm后，在同样的运行功率下，半自磨机的处理量将会提高约6%。

3.2提高半自磨机的钢球充填率

从现场了解到，铜锡矿半自磨机初始添加钢球总量为34t，结合Ø5.5mx3.5m半自磨机的有效容积78m³，可以计算出钢球充填率为9.2%。经过计算，如果半自磨系统的处理量达到2500t/d，则半自磨机的钢球充填率要达到12%，即钢球的质量为44t。建议将半自磨机初始添加钢球质量提高到44t。

铜锡矿钢球补加量按照0.4kg/t原矿的消耗量计算有些偏低，造成补加的钢球偏少，长期下去，半自磨机内的钢球充填率越来越低，其处理量也会逐渐降低。国内同类矿山半自磨机钢球补加量约为0.7kg/t，因此，建议将钢球的补加量调整为0.7kg/t。

经与用户协商后，半自磨机按照上述钢球添加量补加钢球，同时又额外补加了一部分钢球，并要求之后都按此原则补加钢球。半自磨机的处理量由之前的平均台时95.4t提高至平均合时114.7t，日处理量由2290t/d提高至2750t/d，同时还提高了半白磨机的破碎效率，筛上返料率也有所下降，由之前的23.6%下降到16.9%。

3.3提高圆筒筛筛分效率

现场存在的另一个问题是半自磨机负荷率高，而球磨机的负荷率低，整个半自磨——球磨系统负荷不平衡。此问题产生的一个重要原因是半自磨机排料端采用圆筒筛进行分级，圆筒筛筛孔堵塞较为严重，大大降低了筛分效率，并使更多的物料返回半自磨机，这也是现场半白磨机返料率非常高的原因。建议采取加大圆筒筛筛孔尺寸、优化圆筒筛、改变筛板材质等措施。

3.4提高球磨机的钢球充填率

增大半自磨机排料端筛孔尺寸后，整个半自磨机闭路系统排矿粒度将变粗，这意味着球磨机的进料粒度将变粗。因此需要提高球磨机的钢球充填率来增加球磨机的支取功率，提高磨矿效率。球磨机的添加量需要在原来的基础上适当提高，具体的添加量需要同时考虑系统优化后磨矿系统的处理量，以及磨矿产品的粒度再进一步确定。

3.5中控室操作优化

在半自磨车间，磨机新给矿量的调整是根据给料情况和半自磨机返料率，在半自磨机给料漏斗旁边的平台上向操作人员发出信号进行调整，调整时无法看到磨机的运行功率变化情况。建议将磨机运行参数的调整放在中控室来进行。在国内多数半自磨现场也都是在中控室对其运行参数进行调整。

4结论

（1）对于半自磨一球磨流程的设计和主机设备选型，需要对矿区矿石性质进行充分评估，对矿石性质变化较大的项目，磨矿流程设计时要考虑充分的富裕度，以适应矿石性质变化，实现达产达标。

（2）半自磨机和球磨机磨矿能力的匹配是半自磨球磨流程设计的重要方面之一。这种匹配性的设计是以矿石性质及其变化为基础的，目的是充分发挥半自磨机和球磨机的磨矿能力，并能够适应磨矿系统矿石性质和工艺指标的变化。

参考文献

[1]张卯均，胡为柏，邵全渝，等.选矿手册 第二卷 第一分册[M].北京：冶金工业出版社，1993：261-262.

[2]MORRELL S.A method for predicting the specific energy requirementof comminution circuits and assessing their energy utilisation efficiency [J]. Minerals Engineering ，2008，21：1137-1146.

[3]MORRELL S.Design of AG/SAGmill circuit using the SMC test[C]//SAG 2006 Vancouver ，2006.

[4]BURGERB，VARGASL，AREVALOH，et all. Yanacocha gold single stage SAG mil design operation and optimization [C]//SAG 2011 Vancouver，2011.

作者简介：祖大磊，男，1982年生，博士，讲师，主要研究方向为物料的粉碎工艺及设备。

（收稿日期：2021-08-11)

来源：矿山机械杂志第49卷2021年第10期

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