半自磨在贵冶炉渣选矿中的应用实践

王 娟，徐国华（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）



半自磨在贵冶炉渣选矿中的应用实践

王 娟，徐国华
（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

摘 要：系统介绍了贵溪冶炼厂破碎与磨矿的工艺流程，对破碎与磨矿的设备规格、型号、工艺控制参数进行了介绍，重点对半自磨机在贵冶渣选运用过程中出现的问题，如衬板、磨机结构设计、传动部件等进行了分析，提出了相应的解决措施，较为详细的对贵冶半自磨机在渣选中的应用实践进行了阐述。

关键词：贵冶渣选；半自磨机；运行实践；改造措施；控制参数

1 引言

在铜火法冶炼中，会产生一定量的废弃炉渣，由于冶炼过程不可能将所有的金属铜都富集到产品中，有一部分铜会残留在炉渣中，随着技术的进步和铜资源的日益紧缺，为了不断提高冶炼整体铜回收率水平，降低铜资源的二次流失，增加经济效益，因此采用新工艺再次回收和富集炉渣中的金属铜刻不容缓。

铜冶炼炉渣处理方式目前主要有电炉贫化和渣选矿两种［1］。电炉贫化弃渣含铜高，能耗高，环境污染严重。采用渣选矿渣缓冷场占地面积大，基建投资较高，但渣选矿法铜、金、银回收率较高，能耗低，同时可以提高冶炼炉对原料的适应性。

2 炉渣性质

铜冶炼渣是一种“人造矿石”，一般呈黑褐色致密块状；主要矿物包括硅酸铁、硅酸钙和少量硫化物和金属元素等。与原生铜矿石相比，性质较为复杂，具有比重大，硬度大，呈现出易碎难磨等特点。贵冶有两套冶炼系统，正常产出的炉渣品种有四种，分别为一系统电炉渣、一系统转炉渣、二系统闪速炉渣和二系统缓冷转炉渣，其中一系统转炉渣采用铸渣机铸造，其他三种采用缓冷处理。各种渣在含铜品位、硬度等方面均存在差异，在进入浮选阶段前，需提前进行混匀和碎磨矿作业，在保证物料性质相对稳定的同时达到粒度要求［2］。

3 工艺选择

贵冶渣选采用流行的半自磨工艺，即粗碎→半自磨→球磨新工艺，该流程相比常规的碎磨流程有较大的突破［2］。常规碎磨流程存在生产过程复杂、投资高、运行成本高、占地面积大等问题，而半自磨充分利用了炉渣具有硬度大、密度高、有极强的自磨特性等特点，解决了常规破碎工艺难以适应炉渣物料变化的问题，具有处理能力大、设备作业率高、生产成本低、物料适应性强等优点［3］（具体流程对比见图1）。

图1　传统磨矿流程和半自磨流程对比图

4 工艺介绍

熔炼炉渣通过排渣溜槽排入渣包中，达到渣包容器安全位置后，用专用运输车辆将热渣包运输到渣包缓冷场，放置在渣包位进行自然缓冷一定时间后，开冷却水进行水冷，当炉渣完全冷却后，再用渣包车进行翻包作业，炉渣作为原料进入破碎工序。

缓冷后的炉渣呈块状，炉渣尺寸在-500mm（超过500mm的炉渣使用移动破碎机预先破碎），物料首先需要经过一段破碎机开路破碎，渣选破碎机为颚式破碎机，它能将物料破碎到-200mm，达到进入半自磨机的要求。

经破碎后的炉渣给入半自磨机进行磨矿，贵冶半自磨机为芬兰奥托昆普公司生产的5.2×5.2的半自磨机（贵冶半自磨机技术参数见表1），处理量125t/h，能将-200mm的矿石磨至-200目（即-74μm）占35%。 半自磨机产品进入二段球磨机进行二次磨矿磨矿，贵冶渣选磨矿采用中信重工生产的5.03×8.3m的球磨机进行磨矿，炉渣在经过两段磨矿和进行三次分级作业最终的产品粒度为-325目（即-43μm）含量占80%，配制成一定浓度的矿浆后(渣选需要的矿浆浓度为45%左右），进入浮选工序。

表1　贵冶5.2×5.2 EGL半自磨机技术性能参数

5 运行情况

贵冶渣选设计处理能力为单系列96t/h，渣选厂半自磨机补加球径为φ120～140mm（贵冶投产初期钢球补加球径为φ120mm），钢球每天补加一次，每次500～1000kg。钢球的充填率为8%～12%。给料来自颚式破碎机粗碎后的产品，给料粒度-200mm，在磨矿浓度为75%左右时，半自磨的磨矿产品粒度为-200目占35%左右，由于贵冶渣选矿车间是国内首家闪速炉渣选厂，在设计时没有现成的生产经验可以参考，同时车间半自磨机由芬兰奥托昆普公司生产，属于奥托昆普公司早期的产品，设计上存在一定的缺陷，所以在多年的运行过程中，暴露出了一些问题，主要有以下几点：

5.1设计能力

贵冶渣选矿车间在投产后，半自磨机处理量一直维持在设计值，而贵冶实际的渣产量每天在4700左右，按照测算，渣选单系列处理量必须维持115t/h以上才能保证炉渣产出平衡，这在当时成为制约贵冶渣选达产的瓶颈问题，针对这一情况，在不能更换半自磨机的前提下，在经过认证后，采取的主要措施有以下两条：

（1）针对半自磨机的排矿格子板开孔形状及开孔面积进行改造，磨机的处理能力与格子板开孔面积成正比，开孔面积越大，处理能力越大。贵冶渣选半自磨机设计格子板的格筛孔距为20mm，我们在保证格子板强度的前提下，将开孔孔距改为30mm,提高半自磨机排矿速度，以保证在磨矿粒度达标的同时，处理能力能达最大化。

（2）为了使半自磨机钢球的作用达到最大，我们在补加钢球时，采用了钢球设计的上限值，即由原来补加120mm的钢球增加到补加140mm的钢球，提高钢球的冲击力，从而提高半自磨系统处理量量，同时根据生产需要适当提高半自磨钢球的充填率，保持钢球充填率在设计的上限运行，通过以上措施，半自磨系统的处理量量由原来的96t/h提高到120t/h，实现了达产要求。

5.2磨机衬板

衬板是半自磨机正常运行的关键磨损件，衬板的形状、材质、强度、厚度、规格大小及提升条的形状、面角、布置方式等决定着衬板和提升条的使用寿命及更换停车时间，直接与磨机的运转率和磨矿效率相关［4］。贵冶半自磨系统衬板和提升条采用分体式设计，能很好的解决衬板和提升条磨损周期不一致的问题，基本上衬板的使用周期在一年以上，提升条的使用周期在6～8个月。但是在运行过程中，出口小槽板排矿处磨损严重，使用时间短，导致半自磨机出口本体磨损严重，成为影响半自磨机运行安全的一大问题，贵冶在对小槽板磨损情况进行分析后，认为原因主要是小槽板材质方面的原因所致，针对这一情况，具体改进措施是使用耐磨橡胶小槽板替代将原有合金钢小槽板，解决小槽板磨损的问题［5］，使小槽板的使用周期由原来的6个月提高到18个月，同时解决了半自磨机出口本体磨损的问题。

5.3给料系统

贵冶半自磨机是芬兰奥托昆普公司的早期产品，设计给料方式为给料弯管+进料衬套的给料方式，运行过程中需频繁更换弯管、衬套，同时弯管堵塞造成大量停车。而国内同类选厂中，均不存在车间使用的给料方式，山东祥光、紫金矿业、安徽铜陵、甘肃金昌均采用给料小车+进料螺旋的给料方式，相比贵冶的半自磨给料方式，具有结构简单、检修方便，不易堵塞，维护成本低的特点，如车间能对半自磨给料系统进行完善，解决磨损和堵塞问题，将大大降低半自磨备件使用费用，同时减少半自磨弯管更换和堵塞造成的停车次数。

通过对比，我们发现国内其他渣选厂的半自磨机进出料端主轴均采用轴瓦支撑，半自磨机进料口尺寸最小也在1200mm以上，由于空间大，在进料衬套上全部设计了给料螺旋，使给入衬套上的矿石能在螺旋带动下进入半自磨，同时给料只需采用大角度溜槽（给料小车）即可将矿石顺利给到进料衬套上。

而贵冶渣选厂的半自磨机为芬兰奥托昆普生产的特定型号，进出料端主轴采用轴承支撑，受设计影响，半自磨机进料口尺寸只有800mm,并且在半自磨进口处有一600mm长的给矿衬套，由于空间有限，给料衬套内部为平面，未设计给料螺旋，运行时矿石给入给料弯管，在给料弯管中滑行后落入给料衬套中段，在惯性的作用下进入半自磨，一但给料弯管或给料衬套出现磨损，将影响矿石的滑行，导致矿石无法进入半自磨，造成堵塞。如车间在现有情况下对给料系统进行仿照国内其他厂矿进行改造，由于空间位置和给料溜槽角度原因，给料小车给料不能给到要求的位置，同时改造给料螺旋没有足够的空间。如进行改造，则需更换半自磨进出料端盖，改变主轴支撑方式（改为轴瓦支撑），扩大进料口尺寸在1200mm以上，等于重新设计半自磨，费用昂贵，同时需要对半自磨进行解体，基础重新浇注，时间长，所以改造基本在现有情况下没有实施的可能，这是车间半自磨系统的一个缺陷。

5.4传动系统

通常大型磨机的传动系统都是采用电机和筒体分离，中间采用气动离合器通过抱闸连接电机和筒体，而车间半自磨机设计采用减速机连接电机和筒体，在运行过程中，由于减速机所受的冲击载荷很大，减速机的使用寿命达不到设计要求［6］，根据车间多年的运行情况分析，减速机的使用寿命原来一直在8个月左右，需频繁进行更换减速机轴承，不但影响半自磨机的作业率，同时增加了维护成本，车间在对减速机结构进行分析后，联合国内厂家对减速机进行了国产替代和优化，一定程度上提高了减速机的使用寿命，目前车间减速机的使用寿命在一年以上，但是减速机故障依然是制约车间生产的一个瓶颈问题。

6 结论

（1）贵冶渣选采用半自磨流程，经过系统优化与改造后，顺利实现了达产达标，处理能力达到160万t/a，对比传统碎磨流程，具有占地面积小，流程简单，处理能力大、生产成本低、物料适应性强，易于自动控制等优点。

（2）贵冶半自磨机是奥托昆普公司的特定产品，设计中存在一定的缺陷，在运行过程中存在较高的故障率，其稳定性不如国内其他渣选厂的半自磨机，同时维护成本较高。

（3）由于贵冶有两套冶炼系统，所需要处理的炉渣有四种分别为一系统电炉渣、一系统铸造转炉渣、二系统闪速炉渣和二系统缓冷转炉渣，由于各种炉渣的可磨性系数相差较大，导致半自磨机处理量波动大，对磨矿粒度和浓度的控制不如传统破碎磨矿系统好。

参考文献：

［1］汪斌. 半自磨机在冶炼炉渣选矿中的应用[J]. 铜业工程, 2012(1):23-24.

［2］张萌, 姬建钢, 孙春宝, 等. 冶炼铜渣及其碎磨系统优化的探讨[J].有色冶金设计与研究, 2015, 36(1):9-12.

［3］蒋文利. 半自磨与常规选矿工艺流程的探讨[J]. 矿冶工程, 2012(8):27-32.

［4］及亚娜, 刘威. 自磨半自磨设备工艺发展现状及应用实践[J]. 现代矿业, 2015(1):186-188.

［5］方自坚. 大山厂半自磨系统的技术创新与改造[J]. 铜业工程, 2014(6):44-50.

［6］梁维典. 减速机中速轴大齿轮位移故障原因分析[J]. 机械工程师, 2015(5):196-197.

Application Practice of SAG Milling in Guixi Smelter’s Slag Concentrator

WANG Juan，XU Guo-hua
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:This paper introduced the technological process of crushing and grinding in Guixi smelter, and also introduced the equipment specifications, model and control parameters. Focused on the problems appeared during SAG process application in Guixi smelter’s slag concentrator, such as liner, mill structure design, transmission parts and so on, the corresponding solutions were put forward, and more detailed study on the practice application of SAG process application in Guixi smelter’s slag concentrator.

Keywords:Guixi Smelter’s slag concentrator；SAG mill；operation practice；reform measures；control parameters

作者简介：王娟（1974-），女，江苏常州人，工程师，主要从事冶炼炉渣选矿工作。E-mail:387807769@qq.com

收稿日期：2015-12-02

中图分类号：TF1

文献标识码：B

文章编号：1009-3842（2016）01-0032-04