浅谈优化提升 SABC 工艺半自磨机处理量的方法

赵洪龙

河北省钢诺新材料股份有限公司 057650 ）

摘要：某铜矿随着采矿向深度开采，矿石性质变硬，半自磨机处理能力下降，顽石量减少，功率、压力居高不下，在当前日益见好的矿业形势下，对企业的生产效益影响较大，本文基于矿石性质变硬，讨论研究优化提升半自磨机的台时处理量方法。

关键词：SABC工艺；半自磨机；矿石性质变硬；功率；压力；优化提升半自磨台时处理量

引言

近年来，国内外大型矿山对半自磨机应用越来越广泛，半自磨机代替了中、细碎，为后续磨选提供合格粒级。它的磨矿处理能力决定着选厂生产产能，所以优化改善SABC工艺半自磨机的处理能力是每个选厂必不可少的课题。

某钼矿运转之初，磨矿系统处理量巨大，Ф10.37×5.19m半自磨台时处理量峰值超过1000t/h，随着采矿向深度开拓，风化程度降低，主要为原生火成岩，矿石硬度变大，半自磨的处理量急剧降低至600-740t/h，钢球消耗由0.64kg/t增加到1.03kg/t，电单耗由35kwh/t升高到48kwh/t，各类生产成本均迅速上升，严重影响了经济效益。

1 生产现状

半自磨机台效下降以来，采取的调控措施有：

1. 调整和更换旋回破碎设备衬板，使排矿口尺寸可控制在140-150mm，半自磨入料的最大尺寸可控制在250mm以下；

2. 半自磨钢球充填率控制在12%-14%，基本稳定在14%，高钢球充填率有利于台效提升，钢球消耗量为1kg/t；

（3）新型半自磨筒体衬板，迎面角由24°提高至37°，高提升条高度降低40mm，有效减缓钢球冲击筒体的现象，加速钢球向底脚的冲击，提高钢球冲击效率，提高半自磨处理量，现阶段处理量可在780-800t/h，平均在790t/h；

（4）测试磨矿浓度对半自磨台效的影响规律，分别进行了浓度60%、70%和75%的磨矿生产，台效分别为747t/h、738t/h和704t/h，顽石返回量分别为10.49%、8.37%和8.54%，浓度降低有利于台效的提高和顽石量返回。但与设计产能（设计处理量833t/h）仍然相差较大。

2 半自磨机处理量下降的原因分析

2.1 目前设备工艺碎磨矿的能力不能满足矿石性质变化的需求

（1）矿石硬度增大。矿体表层为风化带，节理裂隙发达，抗压强度低，硬度值低，而现阶段主要为深部的火山岩矿石，裂隙密度降低，抗压性能增强，坚硬紧致，矿石硬度大，具有一定的弹性，难以破碎。旋回破碎设备负荷大，磨矿功指数高；

（2）入磨粒度大。矿石性质的变化，高负荷条件下的旋回破碎，造成粗碎产品粒度增大，尤其是以60mm-150mm的中间粒径存在，造成半自磨机的F80增大，单位矿石磨矿功耗增大，物料停留时间增长；

（3）综合充填率高。矿石性质变硬、粒度增大、磨矿时间延长，使得半自磨机中的综合充填率升高，这容易造成磨机油压高、功率高。

（4）磨矿介质参数及浓度对半自磨机的处理量影响不显著。自矿石变硬，半自磨机处理量下降后，现场在使用130mm半自磨钢球的条件下，钢球充填率由10%逐渐调整至14%，球耗超过1kg/t，也测试了将磨矿浓度降至60%时，处理量与顽石量分别为747t/h和10.49%，半自磨机台时有一定的提升，但没有达到设计产能（833t/h），生产问题未得到显著性的解决。

综上所述，矿石硬度以及入磨粒度的增大，使得半自磨机的破碎能力相较于处理风化带矿石时明显不足，这是半自磨机处理量下降的直接原因。

2.2 可能存在顽石不能及时排出

半自磨机的顽石窗与格子孔数量调整为19：13，尺寸分别为70mm和30mm，格子板的开孔率增大，但现阶段顽石量仍仅有60t/h（约占入料量的8%），离设计预留的顽石处理量250t/h（约占入料量的30%）相差甚远，严重低于顽石破碎设备处理量及行业正常水平，并且顽石最大粒度小、细粒级物料多，存在顽石积累，顽石排出受阻，排矿效率低。

3 优化提升半自磨机台时的方法

3.1 提高半自磨机的碎磨能力

（1）增大钢球直径（由130mm调整为140mm）

在工况和粒度相同的条件下，同体积的钢球和矿石下落，它们的 、 和体积V相同，其冲击破碎力与密度成正比： ，其中 。钢球矿石下落冲击破碎频率 不变。同体积矿块的冲击破碎能力只有钢球的 。按半自磨试验最小球矿比1.14推算，装250t钢球，矿石体积为钢球(7.8÷2.76)÷1.14=2.48倍。半自磨机中，矿石的冲击破碎能力也只有钢球的12.5%×2.48=31%。则半自磨机冲击破碎能力钢球占1÷(1+31%)=76.34%，且随球矿比增加而增大。因此，半自磨机破碎能力及生产处理能力大小，主要决定于钢球冲击破碎能力的大小。

若将现用 = 130mm钢球加大到

=140mm钢球，其钢球冲击破碎能力增加到 : =(140:130)3=1.25，由于钢球冲击破碎能力占半自磨机破碎能力的76.7%，和其它因素影响系数1.1计算，半自磨机处理量增加5.5%(1.25×76.7% ×1.15= 105.5% )。

钢球下落在某矿块上，其接触半径a基本不变，将 代人得： , ，设 分别为130mm 、140mm钢球下落在某矿块而冲击破碎了的次数。若Ф140mm钢球下落在粒度200mm的矿块上，只要 =1次就将其破碎了，Ф130mm钢球需 =1×（140÷130） =3.8次。而1t钢球130mm、140mm直径的钢球数量分别为111、89个。如仍然以140mm破碎1次实现破碎，考虑钢球个数，则130mm的钢球作用次数为3.1次。所以，在以冲击破碎为主的半自磨机中，增大钢球直径，可以明显的提高破碎效率。

在相同的转速下，钢球的运动轨迹仅与钢球抛落角有关，通过衬板结构的优化，有效的改善了钢球撞击筒体的现象，在此条件下140mm钢球撞击筒体的现象也会得到有效控制，因此衬板的磨损跟钢球的冲击力和冲击频次成正比。将130mm钢球换成140mm钢球后，冲击力提高1.25倍，相同质量钢球个数减少20%，通过计算钢球对衬板的冲击磨损，磨损量不变。摩擦磨损仅跟筒体内的物料量和转速相关，如果保持钢球添加量一定和恒定转速，衬板的摩擦磨损不会发生改变。

（2）配置自动加球机，实现均匀加球，改善钢球球径级配

通过自动加球机连续均匀向半自磨机供给钢球，实现钢球的稳定添加，避免单次大批量添加造成半自磨瞬时综合充填率提高，使处理量波动严重；连续均匀加球可以使磨内钢球呈连续均匀粒级分布，强化磨矿效果，提高磨矿效率。

3.2 提高半自磨机的排矿能力

（1）调整格子板顽石窗数量，增加开孔率

现阶段顽石量少，增加格子板顽石窗数量，可以提高顽石排出速率。

（2）减小顽石破碎排矿口尺寸

目前顽石破碎机处理能力富余较大，可以将顽石破碎机的排矿口尺寸由15mm降低至12mm或10mm，以实现通过顽石返回降低半自磨机F80，同时可以有效的避免细粒极难破碎顽石的积累。

（3）调整电机变频设备，恢复变速控制；

在衬板后期，半自磨机通过变速调控，可以更有效的实现优化操作。

3.3 通过优化衬板参数，增加半自磨机破碎能力和排矿能力

（1）优化矿浆提升器形状与结构，提升排矿效率

通过顽石量少、颗粒细，可能的原因有：①矿石未破碎达到排矿尺寸；②矿石未能及时通过格子孔与顽石窗；③穿过格子板的物料未能及时外排。

解决现在综合充填率高造成油压和功率高的问题，需要提高物料穿过格子板后外排的效率，实现物料的“快进快出”，这需要调整和优化半自磨机的排矿系统，即重新设计矿浆提升器，解决现阶段放射型矿浆提升器回流和夹带严重的问题。

（2）优化筒体衬板参数

优化筒体衬板数量、角度和高低差能有效的控制钢球冲击状态，避免钢球直接冲击衬板造成衬板的损坏，同时防止出现衬板抱球的现象，提高半自磨机的破碎力、磨矿效率和矿石处理量。

4. 结束语

综上所述，优化改善半自磨机的台时处理量，实现“快进快出”设计理念，就要从半自磨机破碎和排矿能力去优化。

1. 增大钢球直径可以有效的提高半自磨机的破碎能力，从而提高半自磨机的破碎效率；

2. 调整格子板、顽石孔的开孔数量，增加开孔率，可以有效改善半自磨机的排矿能力；

3. 优化衬板参数和矿浆提升器结构形状，改善半自磨机的破碎能力和排矿能力。

参考文献：

[1] 许伟¹，黎升²，唐新民³，吴照银⁴. 半自磨机钢球大小研究[J].冶金设备，2007（2）：20-22.

[2] S. Hart ¹，W. Valery ²，B Clements ¹，M. Reed¹， M. Song³，and R. Dunne⁴.OPTIMISATION OF THE CADIA HILL SAG MILL CIRCUIT.

`