新疆某铁选矿厂钢球补加制度优化

符 云 董永斌 林俊领

(新疆宝地矿业股份有限公司)

钢球作为磨机的主要磨矿介质，在确保充填率一定的情况下，钢球配比是影响磨矿效率的关键所在，磨矿过程包含冲击和磨剥两大过程，不同大小的钢球具有不同的磨矿作用， 不同的产品粒度要求，决定不同的钢球配比。总的来说，大的钢球冲击力强，适宜大块磨矿，小的钢球磨剥作用强，适宜细粒度磨矿，如何达到最佳的磨矿效果，需要不同尺寸的钢球进行配比[1-2]。

经过选矿厂近两年破碎系统的技改项目，新圆锥破碎设备的投入使用及采用两段干磁预选抛废流程，球磨机的入磨粒度已经发生了较大改变。因此，配合选矿厂将现球磨机入磨矿石进行粒度组成分析，进行球磨机钢球配比优化的计算及研究。

选矿厂为一段磨矿，使用MQG2130湿式格子型球磨机，给矿粒度为-12 mm含量95%以上，采用GS20螺旋分级机与球磨机组成闭路磨矿，目前分级溢流粒度为-0.074 mm粒级含量80%。现有球磨机钢球配比初装球制度分别为φ100 mm、φ80 mm、φ60 mm，初装比例为4∶3∶3，补加球制度为φ100 mm∶φ80 mm∶φ60 mm = 4∶3∶3。

1 入磨原矿粒度组成

1.1 技改前后原矿粒度对比分析

由于球磨机的入磨粒度已经发生了较大改变，将改造后的原矿粒度组成与改造前的原矿粒度组成进行对比，对比结果见表1。

由表1可知，技术改造前后原矿的粒度组成变化较大，+10 mm粒级含量降低了23.17个百分点，而-5 mm粒级升高了6.74个百分点，即大颗粒减

表1 技改造前后原矿粒度组成对比结果

注：以上数据采集日期为2014年6月与2015年4月。

少，细粒级含量增加。

1.2 磨机全给矿粒度分析

取磨机全给矿(新给矿+返砂，返砂比250%)试样进行筛析，根据筛析结果作粒度累积曲线。可知磨机新给矿dmax= 10.62≈11 mm(磨机给矿95%过筛粒度)，-0.074 mm粒级含量为16.07%。磨机全给矿粒度筛析结果见表2。

表2 磨机全给矿粒度筛析结果

2 新钢球配比制度的理论计算及结果

2.1 初装球(球磨机内球比)计算

综合参考国内外生产实践，在计算钢球直径时，如果尽可能考虑影响计算钢球尺寸的各种因素，则对精确求出钢球尺寸大有益处。因此，决定采用球径半理论公式为磨机钢球球径计算的方法。根据段希祥教授推导出的球径半理论公式(1)，结合矿石性质及选矿厂实际磨机情况，计算出的不同给矿粒级情况下钢球直径尺寸，见表3。

(1)

表3 不同入磨粒度钢球直径计算结果

按照返砂比为250%的比例，将分级机返砂与球磨机入料混合形成新给矿进行粒度组成筛析试验，其中新给矿中扣除不需要磨细的-0.074 mm粒级产率，折算出待磨给矿粒度组，然后按照相应比例分成4个组，由4个组的产率，按照偏大一点的原则处理，确定初装球的比例，结果见表4。

表4 按返砂比250%计算的钢球直径

根据表3、表4，计算钢球球径及直径取整，选矿厂初装球比例为φ100 mm∶φ80 mm∶φ60 mm∶φ40 mm=3∶2∶3∶12。

2.2 补加球确定

由于钢球的不断磨损，需定期向球磨机内补加一种或几种不同尺寸的钢球，使球磨机内钢球的充填率和各种尺寸钢球的比例大致保持不变。

此次钢球配比采用球径半理论公式计算球径，指导初装球的配比，并以初装球作为补球计算的依据，绘制磨机初装球的球荷粒度正累积特性曲线，用作图方法确定补加球后的球荷正累积特性曲线，依据此曲线得出各种补加球的比例。其理论依据是：磨矿中各种球均被磨损，大球的冲击磨损大但研磨磨损小，小球的冲击磨损小但研磨磨损大，可以认为大球及小球的磨损速度相当。因此，将初装球的球荷曲线向左下平行移动即可得磨损后的球荷曲线，而向右上平行移动即可得补加后的球荷曲线。

将计算所得初装球的累积球荷特性曲线作为球径尺寸的函数，绘制初装球曲线，钢球补加曲线见图1。

小直径钢球可由大球磨损而得到，同时考虑到球的种类多时补加麻烦及管理复杂，实际补球时只补加3种不同尺寸钢球，从φ60 mm球径开始补加，以此为起点作初装球曲线的平行线，即得补加球的累积球荷曲线，见图1。由补加球曲线上可查出φ100 mm、φ80 mm、φ60 mm 3种球的补加百分率分别为25%、15%、60%，比例为5∶3∶12。故决定补加φ100 mm、φ80mm和φ60 mm 3种球，补加球的单耗按0.6 kg/t计算，若按1 000 t/d计，日补加钢球为1 000×0.6=600 kg，每台磨机补加1/2×600=300 kg，即φ100 mm球补加75 kg、φ80 mm球补加45 kg及φ60 mm球补加180 kg。

图1 钢球补加曲线

3 结 语

(1)采用精确度较高的段式球径半理论公式计算球径，指导初装球的配球，再通过作图法确定补加球方案，确定出新的钢球制度：初装球比例φ100 mm∶φ80mm∶φ60mm∶φ40mm=3∶2∶3∶12，补加球比例φ100 mm∶φ80 mm∶φ60 mm=5∶3∶12。

(2)此次钢球配比制度的优化主要针对选矿厂矿石性质及球磨机特点，在理论计算、理论分析的基础上，结合实际生产情况，完成了钢球配比优化及确定补加球制度的计算。但以上数据仅为理论计算所得为拟钢球补加方案，未经试验论证，后期仍需要在现场进行试行，通过连续考察统计一段时间(2个月左右)的处理量、补加钢球的数量以及磨机运转电耗，计算调整出新的最佳补加球制度。可有效提高磨机效率，在一定范围内降低钢球消耗与磨机电耗，达到节能降耗的目的。

[1] 段希祥.选择性磨矿及其应用[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[2] 曹亦俊，段希祥.球磨机装补球理论的现状及发展趋势[J].有色金属，1999(4)：34-38.

[3] 严刘学，史广全，刘安平，等.梅山铁矿提高磨矿产品均匀性试验[J].现代矿业，2014，30(4): 130-132.