半自磨技術(shù)在選礦廠中的應(yīng)用

半自磨技術(shù)在選礦廠中的應(yīng)用

隨著富礦儲(chǔ)量的匱乏和對(duì)金屬的需求的增加，所處理的礦石數(shù)量日益增加，這要求采礦裝置規(guī)模不斷擴(kuò)大，效率不高。選礦流程的關(guān)鍵作業(yè)之一是磨礦。磨礦工藝可以分為兩大類:一類是傳統(tǒng)的碎磨流程,另一類是(半)自磨工藝。傳統(tǒng)的磨礦流程經(jīng)多年的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn),表現(xiàn)出工藝流程長,所用設(shè)備型號(hào)和數(shù)量多,金屬消耗量大,基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。而半自磨回路由于其流程簡單(省去了兩段破碎機(jī)及篩分設(shè)備),配置方便,投資省,在國內(nèi)外已被越來越多的礦山所采用。它的優(yōu)越性不僅在高噸位的選廠直接地顯示出來,而且這種工藝正在越來越多地應(yīng)用于3000t/d的中等或更小規(guī)模的選廠,特別是用于處理潮濕的、黏性的高黏土的礦石更具有優(yōu)越性。1自磨、半自磨機(jī)磨礦自1880年出現(xiàn)圓筒式磨機(jī)并于1899年在金礦試用后,人們就發(fā)現(xiàn)了礦石可以自磨。世界上第一臺(tái)自磨機(jī)于1932年制成。20世紀(jì)50年代末,自磨機(jī)開始應(yīng)用于礦山生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代后,加拿大、美國、前蘇聯(lián)、澳大利亞、挪威及我國的許多冶金礦山都陸續(xù)采用了全自磨流程。在自磨過程中,磨機(jī)中大于100mm的礦石起研磨介質(zhì)的作用,小于80mm大于20mm的礦粒磨碎能力差,其本身也不易為大塊礦石磨碎(這部分物料通常稱為“難磨顆?！?,為了磨碎這部分物料有時(shí)往自磨機(jī)中加入占磨機(jī)容積4%～8%左右的大鋼球,使磨礦效率大為提高,因而出現(xiàn)了半自磨。半自磨機(jī)屬于圓筒形磨機(jī),特點(diǎn)是重載荷,低轉(zhuǎn)速,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。我國于20世紀(jì)70年代初開始在工業(yè)上應(yīng)用自磨、半自磨技術(shù)。20世紀(jì)90年代后,自磨、半自磨技術(shù)愈加成熟,越來越多的新建選礦廠采用自磨、半自磨機(jī)磨礦,且許多歷史較長的礦山在改造后也采用了自磨、半自磨機(jī)磨礦。如美國奇諾礦業(yè)公司1982年投產(chǎn)的新選礦廠,處理能力37500t/d,采用2臺(tái)Φ8.53m×3.51mA.C半自磨機(jī)。1988年9月完成改造的肯尼克特尤塔選礦廠,原采用常規(guī)破磨流程,后改用3臺(tái)Φ10.36m×4.57m半自磨機(jī),處理能力77000t/d。從1990年夏開始,肯尼克特公司又?jǐn)U建其第四條半自磨作業(yè)線及浮選回路。1989年3月經(jīng)改造后成為當(dāng)時(shí)世界第二大銅礦的加拿大最大的銅礦——高原谷銅礦選礦廠,新安裝了2臺(tái)Φ10.4m×4.6m的Dominion半自磨機(jī)。擴(kuò)建后于1989年生產(chǎn)的目前世界上最大的銅礦——丘基卡馬塔銅礦新安裝了2臺(tái)Φ9.75m×4.57m的B.A半自磨機(jī),處理能力增加51000t/d,使選礦廠生產(chǎn)能力從擴(kuò)建前的102000t/d增到153000t/d。目前,世界上最大的磨機(jī)——直徑為12.2m的半自磨機(jī)正在澳大利亞的卡地亞山礦山運(yùn)轉(zhuǎn),其驅(qū)動(dòng)功率為20MW。2自磨機(jī)和半自磨機(jī)的設(shè)計(jì)趨勢(shì)2.1環(huán)形電動(dòng)系統(tǒng)自磨和半自磨機(jī)的傳動(dòng)方式有兩種:一種是通過小齒輪、齒圈裝置向磨礦機(jī)傳輸動(dòng)力,一種是通過無齒輪環(huán)形電動(dòng)機(jī)向磨礦機(jī)傳輸動(dòng)力。早期半自磨機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),受到作用于小齒輪上的功率的限制(500馬力)。環(huán)形電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),是省去了小齒輪、小齒輪軸承和齒圈,也不需要齒輪潤滑,取消了電動(dòng)機(jī)軸承、且磨礦機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)。環(huán)形電動(dòng)機(jī)的效率在所有變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中是最高的,還有微動(dòng)能力。而且,環(huán)形電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的維修費(fèi)用低,可靠性高。通過凈現(xiàn)值費(fèi)用計(jì)算和磨機(jī)傳動(dòng)方式優(yōu)缺點(diǎn)的討論說明,在半自磨機(jī)的這些驅(qū)動(dòng)方式中,環(huán)形電機(jī)驅(qū)動(dòng)是最佳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2.2橡膠襯板的應(yīng)用在自磨機(jī)和半自磨機(jī)問世之時(shí),就出現(xiàn)了襯板的磨損問題,由于當(dāng)時(shí)磨機(jī)直徑小,自動(dòng)化程度低,因此對(duì)襯板的磨損沒有引起重視。隨著磨機(jī)規(guī)格加大和自動(dòng)化程度提高,襯板磨損問題已變得越來越突出,因襯板耐磨性差,導(dǎo)致頻繁更換襯板,降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率,提高了磨礦成本。目前制造自磨機(jī)和半自磨機(jī)襯板的主要材質(zhì)是高錳鋼,高錳鋼襯板使用中受到的沖擊力較小,很難產(chǎn)生高程度的加工硬化,因此耐磨性較低,不能滿足生產(chǎn)要求。并且錳鋼襯板壽命短、噪聲大、能耗高,嚴(yán)重影響生產(chǎn)和環(huán)境。近20a來,橡膠襯板已在自磨機(jī)和半自磨機(jī)上取得了廣泛的應(yīng)用。橡膠襯板主要有以下優(yōu)點(diǎn):1)噪音低;2)橡膠襯板較輕,橡膠的比重約是鋼鐵的1/5,因此減輕了磨機(jī)的重量,減輕了更換襯板的勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了維修費(fèi)用;3)橡膠襯板的能耗低;4)鋼鐵襯板的磨損由襯板的硬度和被磨物料的硬度來決定,而橡膠襯板的硬度比被磨物料軟得多,其磨損基本與被磨物料的硬度無關(guān),所以當(dāng)?shù)V石較硬時(shí),采用橡膠襯板合適;5)使用橡膠襯板可降低磨礦成本。2.3新型筒體承接設(shè)計(jì)從20世紀(jì)60年代自磨機(jī)和半自磨興起到20世紀(jì)80年代初,磨機(jī)一直被設(shè)計(jì)為以磨機(jī)端蓋外伸部的耳軸為支承,基本類似于棒磨機(jī)和球磨機(jī)。20世紀(jì)80年代末,一種基于使用多滑靴軸承支承坐環(huán)的新型筒體支承設(shè)計(jì)出現(xiàn)了。該設(shè)計(jì)現(xiàn)在可與耳軸支承結(jié)構(gòu)相匹敵。筒體支承設(shè)計(jì)的出現(xiàn)可能達(dá)到以下改進(jìn):1)制造成本減少:不再需要端蓋和耳軸鑄件工、車間檢驗(yàn)和運(yùn)輸?shù)某杀?2)建設(shè)成本減少:由于磨機(jī)從給礦端到排礦端的整個(gè)長度減小,磨礦車間跨度減小,只需要更低成本的起重機(jī)械;3)嚴(yán)格的部件質(zhì)量:重型結(jié)構(gòu)鑄件不用了,這表明發(fā)生結(jié)構(gòu)故障的風(fēng)險(xiǎn)很小。4)改善給料斜槽的布置:磨機(jī)端蓋是沒有耳軸的豎直的圓形檔板,極大地簡化了給料斜槽的設(shè)計(jì)。2.4自調(diào)整的滑環(huán)表面支撐磨礦機(jī)的筒體,既可以用流體支壓也可以用流體靜壓的軸承靴來運(yùn)轉(zhuǎn)。為使這些軸承無故障、無磨損的運(yùn)行,所有的軸承靴必須具有自調(diào)整支撐,因而能夠保持自己調(diào)整到平行于滑環(huán)的表面是很重要的。由于邊棱支撐的結(jié)果,由撓曲、熱變形、制造誤差引起的滑環(huán)的擺動(dòng)和偏心,可以被每個(gè)軸承靴獨(dú)立的補(bǔ)償,因而軸承緩沖墊不會(huì)過載。軸頸軸承套或軸承靴能自發(fā)地與旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)表面保持平行也很重要。與軸頸軸承靴相比,具有自調(diào)整支撐的滑塊緩沖軸承靴,能夠容易地完成任何調(diào)整動(dòng)作,這種調(diào)整動(dòng)作對(duì)擺動(dòng)運(yùn)行滑環(huán)是必不可少的。由于這個(gè)原因,滑動(dòng)靴軸承設(shè)計(jì)比同樣設(shè)計(jì)的軸頸軸承能承載更高的軸承載荷,因而實(shí)際上就能無磨損運(yùn)行。2.5自磨機(jī)規(guī)格的提高自磨和半自磨設(shè)備大型化是降低基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要途徑,也是自磨和半自磨技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。自磨和半自磨工藝在工業(yè)上應(yīng)用以來,自磨機(jī)的大型化一直是選礦界和設(shè)備制造部門的重要開發(fā)研究課題,并不斷取得新進(jìn)展。自磨機(jī)和半自磨機(jī)剛出現(xiàn)時(shí)規(guī)格較小。20世紀(jì)70年代中期10.75m(36英尺)自磨機(jī)被制造出來,并首先應(yīng)用于美國希賓鐵礦,這是當(dāng)時(shí)最大規(guī)格的自磨機(jī)。由于受齒輪傳動(dòng)功率的限制,在此后一段較長時(shí)間內(nèi)自磨機(jī)規(guī)格沒有新的突破。直至20世紀(jì)90年代中期,隨著無齒輪傳動(dòng)方式的應(yīng)用相繼制造了Φ11.58m和Φ12.19m(40英尺)的自磨機(jī)。直徑為Φ12.20m,電動(dòng)機(jī)動(dòng)率為20MW,安裝于澳大利亞卡地亞山的半自磨機(jī)是當(dāng)今世界上最大的自磨機(jī)。據(jù)報(bào)道,更大規(guī)格的Φ12.80m～Φ13.50m的半自磨機(jī)正在設(shè)計(jì)中。由表1和表2可以看出自磨機(jī)規(guī)格的發(fā)展趨勢(shì)是大型化。提高設(shè)備可靠性對(duì)擴(kuò)大磨機(jī)規(guī)格具有重要意義。當(dāng)使用幾臺(tái)大型設(shè)備時(shí),不僅停機(jī)的費(fèi)用較大,而且機(jī)械事故的費(fèi)用也較高。為了保證大規(guī)模磨機(jī)的可靠性,制造廠家正在采用一些新技術(shù),諸如有限元分析法,能精確快速地確定應(yīng)力的形式和載荷的分布。這些分析促進(jìn)了大型磨機(jī)的制造在機(jī)械上和經(jīng)濟(jì)上的可靠性。3種破碎、半自磨流程對(duì)全礦中小企業(yè)投資的影響分析常規(guī)碎磨和(半)自磨作為磨礦流程為不同選礦廠所采用,由于兩者對(duì)礦石性質(zhì)有不同的要求,設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)選礦試驗(yàn)所提供的數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)的原始條件等因素,認(rèn)真合理地進(jìn)行取舍。但如果某種礦石用上述兩種流程均可處理,這時(shí)就必須通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析進(jìn)行比較。美國的皮馬選礦廠,在前三期工程中均采用了常規(guī)碎磨流程,而經(jīng)過半工業(yè)試驗(yàn)后,在第四期工程中采用了半自磨流程。丙種碎磨流程比較,總鋼耗是半自磨機(jī)回路省,生產(chǎn)費(fèi)用同樣是半自磨回路省。另外,通過對(duì)同是邯邢礦山局的符山鐵礦和玉石洼鐵礦選礦廠的投資和經(jīng)營費(fèi)的比較,以及對(duì)基司頓金礦和陽光金礦的投資和經(jīng)營費(fèi)的比較也表明:當(dāng)?shù)V石同時(shí)適應(yīng)常規(guī)碎磨和(半)自磨兩種流程時(shí),采用(半)自磨流程比常規(guī)碎磨流程投資少,見效快,生產(chǎn)流程短,生產(chǎn)工藝對(duì)含泥量大的礦石適應(yīng)性強(qiáng),這些優(yōu)點(diǎn)值得一些同類礦山在工藝流程合理的情況下建廠時(shí)優(yōu)先考慮自磨、半自磨工藝。另外,自磨和半自磨流程建設(shè)周期短,生產(chǎn)操作人員數(shù)量相對(duì)較少,這種優(yōu)勢(shì)對(duì)于那些偏僻的地區(qū)特別值得考慮。4自我保養(yǎng)過程中存在的問題和解決辦法4.1礦石性質(zhì)對(duì)磨礦效率的影響與常規(guī)的棒磨機(jī)和球磨機(jī)回路比較,自磨機(jī)和半自磨機(jī)有很多的操作變量。自磨是靠所磨礦石自身作為磨礦介質(zhì)進(jìn)行研磨,半自磨則是在自磨的基礎(chǔ)上添加少量鋼球以彌補(bǔ)礦石自身作為介質(zhì)的不足。因此,半自磨流程中磨礦效率受礦石的影響很大。由于礦石性質(zhì)因礦體、礦段、成因不同而差異很大,往往使半自磨機(jī)的磨礦效率有很大的波動(dòng)性,特別是礦石硬度的變化,嚴(yán)重影響磨機(jī)的生產(chǎn)穩(wěn)定性。對(duì)于自磨機(jī)和半自磨機(jī)來說,當(dāng)?shù)V石可磨度改變時(shí),給礦量必須大幅度調(diào)整,以免處理軟礦石時(shí)發(fā)生過磨和硬礦石發(fā)生欠磨。4.2自磨機(jī)+顆粒研磨與常規(guī)碎磨相比,自磨機(jī)和半自磨機(jī)處理能力不但隨礦石硬度和粒度的變化而變化,而且還有臨界粒子的問題。在自磨回路中引入細(xì)碎機(jī)以破碎“臨界礫石”,可消除由于循環(huán)負(fù)荷使其在自磨機(jī)中的聚集,這既可改變磨機(jī)內(nèi)自然磨介(礦塊)的粒度組成,又可防止有用礦物的過粉碎,有助于下段工藝所要求的粒度特性,達(dá)到提高自磨回路的生產(chǎn)能力和降低電耗的效果。研究表明,在半自磨前用圓錐破碎機(jī)對(duì)臨界尺寸產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)先破碎,對(duì)提高半自磨機(jī)的處理量有很大作用。4.3半自磨、半自磨流程特點(diǎn)和應(yīng)用情況國外磨礦專家認(rèn)為,將破碎、棒磨甚至球磨等多段作業(yè)應(yīng)完成的粉磨任務(wù)集中在一個(gè)作業(yè)來完成,即一段自磨或半自磨,在經(jīng)濟(jì)上是不合算的,磨礦效率也不會(huì)高,多主張兩段作業(yè)。針對(duì)(半)自磨流程的特點(diǎn)和選別工藝的需要,經(jīng)過幾十年的應(yīng)用實(shí)踐,(半)自磨流程不斷變化和完善,對(duì)不同的礦石類型采用不同的工藝流程,據(jù)報(bào)道目前用得較多的自磨、半自磨流程有:半自磨+球磨(SAB)流程:(半)自磨+球磨+破碎(ABC或SABC)流程;(半)自磨+礫磨流程(AP);自磨+礫磨+破碎流程(APC)。4.4半自磨流程特點(diǎn)實(shí)踐表明,自磨、半自磨與常規(guī)磨礦相比,電耗一般較高。與球磨機(jī)相比,(半)自磨流程還有調(diào)試周期較長和