1.1“多碎少磨”的理论基础” 20世纪40年代未,有人开始了破碎产品粒度的研究。 70年代中,国外又提出了多碎少磨这一节约选矿厂能耗及成本的新概念,在选矿厂中,碎磨能耗占选矿厂总电量的40%-65%,而其中80%-90%为磨矿部分能耗。
物料的破碎主要是靠设备的挤压及物料的冲击作用,而磨矿则主要是靠冲击、研磨和磨剥作用。
这两类粒度的减小,都是能量转换的一种形式,因而粒度的减小与使该粒度减小所消耗的能量之间符合: (1)面积学说。 (3)裂缝学说,即后来的第三破碎理论。
以上公式中,Es,,Ev,EB为使物料减小时消耗的能量;Ks,KV,KB为与物料性质有关的比例系数;dF为给矿矿块尺寸;dp为产品中矿块尺寸。 1957年,R.J.Charies统一了上述3个方程式: 式中,x为物料粒度;n为参数;K为比例常数;dE、dx分别为微分能耗及微分粒度变化。 1961年,R.T.Hukki在大量试验的基础上提出新的关系式,将式(4)中的n值用与物料性质及作业条件有关的函数f(x)表示,得出: 并且对f(x)=1,1.5,2.0时的能量与粒度减小的关系进行了比较。 得出在常规破碎范围内,能量随粒度减小的变化率是很小的;而在常规磨矿范围内,则随着粒度减小,能耗急剧增加。 因此在破碎机中使用的粉碎能量比在磨矿机中使用更有效。 1.2国内多碎少磨的应用现状 广西某选矿厂对PE-600mmX900mm和PEX-250mmX1000mm的颚式破碎机排矿口进行调节,由于矿石含泥量大,造成排矿困难。 但碎矿流程假若不能形成闭路,粒度仍然过粗,达不到多碎少磨的目的。 为此,决定恢复使用PYD—1200/70型圆锥破碎机。 同时考虑到雨季和含泥过大的问题,决定保留原来的开路破碎流程,在振动筛尾部PEX-250mmxl000mm颚式破碎机前,增加一个接矿斗。 通过改进后,使原来产品粒度从-150lain下降到现在的-40mm,球磨机能耗从58.14%下降到30%,破碎能耗与磨机能耗比从8%上升到13.5%。 单位吨矿电耗下降29.7%,磨矿效率提高42.3%,磨机生产率提高2.5%,钢球消耗减少5.4%,细度达到原设计要求。 “多碎”是“多碎少磨”这一工艺中的主要环节。 如果破碎效果不佳,达不到“少磨”的效果。 昆鼎重机将20世纪90年代先进水平的高性能破碎机引入中国,在黄金矿山逐渐得到应用,取得了可喜的“多碎少磨”效果。
并且2007年在湖北丹江口成功完成万吨级钒钛铁矿选厂工程,并在一年内成功回收投资。
1.3国外多碎少磨的研究和工业应用 由于磨矿能耗在选矿厂能耗中占有相当大的比例,国外从20世纪40年代未开始对减小破碎产品粒度做了许多工作,图3为不同物料在同一圆锥破碎机中,且在相同给料粒度分布情况下进行试验的结果。 试验采用了暗色岩石和燧石两种样品,暗色岩石的功指数为燧石的2倍。 在挤满给矿状态下,同样给矿粒度的硬物料,其传动功率比软物料要小。
因此,为了达到较高的单位功率以使硬物料有同样的破碎比,需减小排矿口宽度,使破碎机在允许的循环负荷下得出更细的产品,并使破碎机单位输出功率得到。 巴布亚新几内亚的布干维尔铜矿在设计时采用T2130mm昆鼎重机圆锥破碎机,原功率为225kW,产品粒度Pm=9mm。 为了提高磨机能力,把破碎机的功率由原来的225kW加大到261kW,298kW,加大到373kW,破碎机型HD型改为SXHD型,产品粒度由户m=9mm减小到Pm=6mm左右。
试验表明,当球磨机给矿粒度由m=8.2mm降到Pso=6.4nun时,磨机台效提高了7%。 布干维尔铜矿的碎矿能力从1973年的8000t/d提高到1984年的13500t/d,产品粒度从Pm=9mm降到产O=6mtn。
由于破碎功率增加了30%,而使磨矿能力增加了53%。
改造后破碎粒度明显下降,改造前后的破碎产品粒度分布结果见表1。 从表1中可知,改造前后破碎粒度Ps0分别为11.5mm和9.5mm。 由于破碎粒度下降,球磨机的处理能力出现富余,后面的工业试验是以此为依据,试图把一段磨机减少1台球磨机,磨矿细度基本不变。 3不同给矿粒度对球磨机电耗的影响 磨机的电耗与磨机型式、规格、转数、球的充填率及给矿粒度、矿石性质等因素有关,但当这些因素确定之后,磨机所需有用轴功率与单位时间内通过磨机的矿量几乎无关。 因此,提高磨机的台时处理能力,实质上是降低了磨矿作业的耗电量。
式中,Rr=F/P;F0为适宜给矿粒度,um。 由式(6)计算知,当人磨粒度F80分别为11.5mm和9.5mm时,功耗之比为1.034,一段磨矿共5台球磨机,累计降低电耗近16%。
4工业试验 试验前,选矿厂一段磨矿磨机湿矿处理能力在47t/h左右,分级机溢流浓度控制在37%-41%,溢流细度-200目含量占66%-69%。 4.1工业试验各阶段简要情况 此试验采取稳步推进,逐步提高一段球磨机处理量,磨矿分级产品达到工艺要求,磨矿系统运行不影响浮选生产指标和生产任务为前提,先后进行和完成了3个阶段的试验任务,并对磨矿分级系统进行3次工艺流程查定。 2008年5月6日至5月16日一段4台球磨机供二段和浮选的3个系统,单台球磨机给矿量56-57t/h(湿矿),比试验前提高10t/h左右,一段磨矿产能提高25%,3个系统处理能力达到5508t/d。
5月正7日至21日一段3台球磨机供二段和浮选两个大系统,单台球磨机给矿量达到60.5t/h(湿矿),比试验前提高3.5t/h左右,一段磨矿产能提高30%,两个大系统处理能力达到4350-4400t/d。