冬瓜山銅選廠(chǎng)初步設(shè)計(jì)碎磨流程的選擇與計(jì)算

1、冬瓜山銅選廠(chǎng)初步設(shè)計(jì)碎磨流程的選擇與計(jì)算【摘要】：針對(duì)冬瓜山銅硫混合礦的礦石性質(zhì)及半自磨試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)選礦廠(chǎng)碎磨流程及其有關(guān)設(shè)備進(jìn)行了選擇與計(jì)算。并從投資和兩個(gè)方面對(duì)碎磨流程作了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。根據(jù)比較結(jié)果及國(guó)外類(lèi)似性質(zhì)選放廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，冬瓜山銅選廠(chǎng)初步設(shè)計(jì)碎磨流程推薦半自磨+球磨流程 夏菊芳 中圖分類(lèi)號(hào)：TD928.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 冬瓜山銅礦床屬銅陵獅子山礦區(qū)深部的一個(gè)大型高硫礦床。該礦埋藏深、儲(chǔ)量大、可回收的有用礦物多，是一座開(kāi)采價(jià)值較高的銅礦，它對(duì)緩解華東地區(qū)銅冶煉廠(chǎng)來(lái)料短缺具有重要意義，并為華東及華北地區(qū)提供大量的化工原料硫精礦。自1976年礦床被發(fā)現(xiàn)后，進(jìn)行了普查、詳查及勘探和礦樣可行性

2、試驗(yàn)等前期工作。冬瓜山銅礦混合礦石自然類(lèi)型多，含銅滑石蛇紋石類(lèi)型礦石比例較大，礦石含泥量高，若采用常規(guī)碎磨流程易造成破碎及篩分等設(shè)備的堵塞，從而影響生產(chǎn)效率（正在生產(chǎn)的獅子山銅選廠(chǎng)與冬瓜山銅選廠(chǎng)的礦床相同，前者通過(guò)洗礦解決含泥高的問(wèn)題）。而礦石有難選和易選之分，開(kāi)采時(shí)不易分開(kāi)，難易礦石的硬度相差甚大。冬瓜山銅選廠(chǎng)可行性研究時(shí)因未做相應(yīng)的礦石半自磨試驗(yàn)，只是根據(jù)同類(lèi)選廠(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)踐，把常規(guī)碎磨流程與半自磨+球磨流程做了簡(jiǎn)單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。目前初步設(shè)計(jì)已完成，選礦廠(chǎng)的生產(chǎn)規(guī)模為13000t/d。此前的半自磨試驗(yàn)給碎磨方案的確定提供了充分的技術(shù)依據(jù)。表1 試驗(yàn)礦樣粒級(jí)分析礦樣序號(hào)717粒度/mm+15

3、0-150+100-100+38-38總計(jì)重量/t0.3810.2120.1950.0630.851含量/%44.824.823.07.4100重量/t0.5200.3760.1460.0521.094含量/%47.534.413.44.7100 1、半自磨試驗(yàn) 1999年12月，瑞典SVEDALA公司提交了冬瓜山銅礦半自磨小型批量試驗(yàn)報(bào)告。其礦樣粒度組成及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、2. 試驗(yàn)所用的半自磨機(jī)規(guī)格為1829mm305mm，內(nèi)徑1803mm，有效容積為1.106m3。磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度為23.3n/min，為理論臨界轉(zhuǎn)速的73.8%。磨機(jī)瞬間凈功耗通過(guò)自動(dòng)繪制的曲線(xiàn)記錄下來(lái)。 SVEDALA公司試

4、驗(yàn)所做邦德球磨功指數(shù)為14.73kWh/t。由表2知，裝球量6%12%時(shí)，對(duì)應(yīng)的100%-12.7mm凈功耗為6.257.15kWh/t。根據(jù)世界類(lèi)似選礦廠(chǎng)的生產(chǎn)實(shí)踐，其凈功耗是比較低的（一般情況下，凈功耗在6.589.87kWh/t范圍內(nèi)采用半自磨流程是比較經(jīng)濟(jì)的）。說(shuō)明冬瓜山銅礦石半自磨作業(yè)功率消耗不大，本設(shè)計(jì)采用半自磨+球磨的碎磨工藝流程在技術(shù)上是可行的。表2 半自磨試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)12345裝礦量/t裝水量/t125mm球裝球量/t100mm球裝球量/t75mm球裝球量/t總裝球量/t裝球率/%磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/min充填率/%凈功耗/kW100%-12.7mm凈功耗/（kWht-1）70%-

5、74m凈功耗/（kWht-1）最終-12.7mm固體含量/%0.2720.09100000159.53.6211.1018.3330.50.2720.0730.0930.1080.1080.3096515.67.166.9116.6132.30.2720.0730.1230.1440.1440.4118517.28.136.2516.6940.30.2720.0730.1540.1800.1800.51410519.08.957.1516.6138.70.2720.0730.1850.2160.2160.61612520.79.436.7417.2743.5 2、半自磨機(jī)及球磨機(jī)的選擇與計(jì)算

6、瑞典SVEDALA公司通過(guò)對(duì)冬瓜山銅礦混合礦石進(jìn)行小型批量試驗(yàn)后，選擇1臺(tái)28ft13ft半自磨機(jī)（1ft0.3048m），裝機(jī)容量4850kW。與半自磨機(jī)配套的球磨機(jī)為1臺(tái)20ft32ft，裝機(jī)容量為6500kW。鑒于28ft13ft半自磨機(jī)國(guó)內(nèi)制造困難，設(shè)備質(zhì)量難以保證，本設(shè)計(jì)決定采用瑞典SVEDALA公司生產(chǎn)的設(shè)備。在設(shè)備質(zhì)量及性能可能的基礎(chǔ)上，為節(jié)省投資，對(duì)與半自磨配套使用的粗磨球磨機(jī)用2臺(tái)國(guó)產(chǎn)5.03m8.3m球磨機(jī)代替1臺(tái)20ft32ft進(jìn)口設(shè)備。此國(guó)產(chǎn)球磨機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，能耗小，配有空氣離合器，啟動(dòng)功率小，有自動(dòng)噴霧潤(rùn)滑、靜壓浮動(dòng)軸承等，并附有必要的自動(dòng)保護(hù)裝置，可保證磨礦機(jī)連續(xù)

7、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。但電機(jī)、電控等成磁輔助設(shè)施需從國(guó)內(nèi)球磨機(jī)制造廠(chǎng)家剛進(jìn)。有關(guān)半自磨機(jī)及配套粗磨球磨機(jī)的選擇計(jì)算如下。2.1半自磨機(jī) 由瑞典SVEDALA公司進(jìn)行半自磨試驗(yàn)，裝球率為6%12%時(shí)，對(duì)應(yīng)100%-12.7mm的凈功耗為6.257.15kWh/t。本設(shè)計(jì)按最大凈功耗7.15 kWh/t計(jì)算半自磨機(jī)規(guī)格。 考慮到電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的效率，電動(dòng)機(jī)單位輸入功率需乘1.2的波動(dòng)系數(shù)7.151.28.58（kWh/t） 則半自磨機(jī)電動(dòng)機(jī)總額輸入功率為（1300/24）8.584647.5（kW） SVEDALA公司選用1臺(tái)4850kW電動(dòng)機(jī)半自磨機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 2.2粗磨球磨機(jī) 由瑞典SVEDALA公司

8、試驗(yàn)，邦德球磨功指數(shù)。Wi14.73kWh/t 根據(jù)同類(lèi)銅選礦廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，半自磨機(jī)排礦振動(dòng)篩網(wǎng)尺寸為12.7mm（0.5in），由試驗(yàn)數(shù)據(jù)配套球磨機(jī)的F801.7mm1700 m，P8085m，最終磨礦細(xì)度-74m達(dá)70%75%。 由邦德功指數(shù)計(jì)算公式得W11.35（kWh/t） 所需總功率為（13000/24）11.356148（kWh/t） 擬選用2臺(tái)溢流型球磨機(jī)，每臺(tái)球磨機(jī)所需功率為N16148/23074（kWh/t） 擬取球磨機(jī)直徑為5.03m，其有效內(nèi)徑D4.85m，擬充填率Vp38%，球磨機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)占其臨界轉(zhuǎn)數(shù)的73%，最大球徑64mm，則磨機(jī)介質(zhì)支取為功率為Kwb11.493kWh

9、球磨機(jī)裝球量QwbN1/Kwb=3074/11.493=267.46（t） 球磨機(jī)容積VQwb/（bVp）=267.46/（4.60.38）=153（m3） 球磨機(jī)長(zhǎng)度L1533.14（4.85/22）=8.28（m） 選2臺(tái)5.03m8.3溢流型球磨機(jī)，安裝功率3300kW/臺(tái)。 2.3半自磨機(jī)及球磨機(jī)的規(guī)格、性能見(jiàn)表3表3 半自磨、球磨（粗磨）設(shè)備選擇計(jì)算表（功率法）作業(yè)名稱(chēng)設(shè)備名稱(chēng)及規(guī)格臺(tái)數(shù)Qa/（th-1）F80/mP80/mWi/（kWt-1）N計(jì)算/（kW臺(tái)-1）N設(shè)備/（kW臺(tái)-1）備注12半自磨球磨28ft13ft5.03m8.3m球磨機(jī)12541.7541.717001700

10、858.5814.734647.5307448503300進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)設(shè)備 3、碎磨流程方案的比較 冬瓜山銅選廠(chǎng)在可行性研究設(shè)計(jì)中，雖對(duì)半自磨+球磨和三段一閉路+球磨兩種碎磨流程粗略作了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，因未做半自磨試驗(yàn)，所以可行性研究最終推薦三段-閉路+球磨的碎磨流程。 隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，半自磨+球磨的碎磨流程其優(yōu)點(diǎn)也越來(lái)越明顯。流程簡(jiǎn)單、建筑費(fèi)用低，占地面積小，易于生產(chǎn)管理。尤其對(duì)冬瓜山銅礦這種含泥含水量較高的礦石，更有特殊的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)常規(guī)碎磨流程及半自磨+球磨流程所需設(shè)備及其配套設(shè)施作進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后知，半自磨+球磨流程工程造價(jià)節(jié)省1129萬(wàn)元，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用每年節(jié)省172萬(wàn)元。具

11、體技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果見(jiàn)表4、5。表4 選礦廠(chǎng)碎磨流程主要設(shè)備比較名稱(chēng)三段一閉路+球磨流程半自磨+球磨流程規(guī)格數(shù)量/臺(tái)總重/t安裝功率/kW規(guī)格數(shù)量/臺(tái)總重/t安裝功率/kW洗礦分級(jí)機(jī)高效濃縮機(jī)中碎破碎機(jī)細(xì)碎破碎機(jī)雙層篩單層篩半自磨機(jī)球磨機(jī)水力旋流器直線(xiàn)振動(dòng)篩給礦砂泵輔助設(shè)備收塵設(shè)備起重設(shè)備增加浮選機(jī)2FG-2.4m9.13m20mHP800HP8002YAH2460YAH24605.03m6.4m5-66014/12ST-AH運(yùn)輸機(jī)、給礦機(jī)等21121333922564128156512362743.54604196.6667.5600120030150780094585056128ft13ft

12、5.03m8.3m6-660ZKX366016/14TU-AH運(yùn)輸機(jī)、給礦機(jī)等12212635934.41720.232.2238.383.9136.84850660045900582736 5、國(guó)外碎磨流程的研究 大處理量的半自磨+球磨碎磨流程以共經(jīng)濟(jì)效益好、適應(yīng)性強(qiáng)在國(guó)外已成功地運(yùn)轉(zhuǎn)了三十多年，尤其對(duì)處理濕而粘的礦石更優(yōu)于常規(guī)碎磨流程。 美國(guó)芒廷州立研究所開(kāi)發(fā)中心研究顧問(wèn)F米爾頓劉易斯（Milton Lewis）及JL科伯恩（Coburn）對(duì)亞利桑那州的一個(gè)銅選廠(chǎng)，以18140t/d生產(chǎn)規(guī)模的不同碎磨流程進(jìn)行了基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用的估算。為使投資和生產(chǎn)費(fèi)用降到最低限度，兩種流程均用大型設(shè)備來(lái)

13、處理含泥水量較低的斑巖銅礦，天然礦泥（-20m粘土礦物）含量很少。原礦含銅0.55%，密度2.8，球磨機(jī)增均功指數(shù)為14.3kwh/t，磨損指數(shù)0.2，松散密度1.762。常規(guī)一段破碎流程破碎到-12.7mm，然后用球磨至最終磨礦產(chǎn)品粒度。表5 選礦廠(chǎng)碎磨流程綜合指標(biāo)比較方案三段一閉路+球磨流程半自磨+球磨流程設(shè)備總重/t安裝總功率/kW廠(chǎng)房建筑面積/m2廠(chǎng)房容積/m3設(shè)備購(gòu)置及安裝費(fèi)/萬(wàn)元建筑工程費(fèi)/萬(wàn)元合計(jì)工程費(fèi)/萬(wàn)元鋼耗電耗工人工資其它材料消耗合計(jì)材料、電及人工消耗工程費(fèi)差價(jià)材料、電及人工消耗費(fèi)差值1.25kg/t原礦4500元/t鋼球17.04kWh/t原礦0.45元/kWh51人10

14、00元/人月2293.1122101307082502091103415.625元/t原礦7.668元/t鋼球0.143元/t原礦0.467元/t原礦13.903元/t原礦1.0kg/t原礦4500元/t鋼球19.65 kWh/t原礦0.45元/kWh21人1000元/人月2097.81371378887950126292124.5元/t原礦8.843元/t原礦0.0587元/t原礦0.10元/t原礦13.5017元/t原礦節(jié)省1129萬(wàn)元節(jié)省172萬(wàn)元/常規(guī)碎磨流程粗碎采用1臺(tái)42in70in旋回破碎機(jī)（1in2.54cm），中碎采用1臺(tái)2135mm標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)，細(xì)碎采用3臺(tái)2135mm短

15、頭圓錐破碎機(jī)。篩分采用1臺(tái)3.05m6.10m雙層振動(dòng)篩、5臺(tái)3.05m6.10m單層振動(dòng)篩。磨礦采用2臺(tái)5.49m7.93m濕式溢流型球磨機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為3676kW，轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速的69%，裝球量38%。每臺(tái)球磨機(jī)用泵分別揚(yáng)送至每組6臺(tái)660mm旋流器中。最終磨礦細(xì)度為80%-220m。表6 基建投資額項(xiàng)目常規(guī)碎磨流程半自磨球磨流程粗碎中細(xì)碎半自磨球磨總計(jì)9.1541.1949.651009.1530.4729.4769.10 以常規(guī)碎磨流程投資額為100表示。 半自磨+球磨流程粗碎采用1臺(tái)42in70in，旋回破碎機(jī)，采用1臺(tái)8.5m4.3m半自磨機(jī)，裝機(jī)容量為4411 kW。1臺(tái)5.5m11m球磨機(jī)，裝機(jī)容重也為4411kW?；ㄍ顿Y及生產(chǎn)費(fèi)用比較見(jiàn)表6、表7.表7 生產(chǎn)費(fèi)用/（美元t-1）項(xiàng)目常規(guī)碎磨流程半自磨+球磨流程生產(chǎn)管理費(fèi)工人工資鋼球襯板及篩網(wǎng)電費(fèi)/（0.04美元kw-1）水費(fèi)/（0.044美元m-3）維修費(fèi)（設(shè)備費(fèi)5%）工資附加費(fèi)35%其他總計(jì)0.0170.130.290.130.4770.0980.0830.0530.0641.3420.0140.0930.300.1280.4620.0980.0610.0370.0591.22 由表6、7知，半自磨+球磨投資是常規(guī)碎磨流程投資的69