周政，敖思遠(yuǎn)

云南磷化集團(tuán)?？诹讟I(yè)有限公司，云南 昆明 650113

膠磷礦碎磨系統(tǒng)提能降耗研究

周政，敖思遠(yuǎn)

云南磷化集團(tuán)?？诹讟I(yè)有限公司，云南 昆明 650113

針對海口磷業(yè)有限公司選礦廠碎礦和磨礦作業(yè)綜合電耗高、磨礦作業(yè)臺時處理量低等問題，提出了可行的技術(shù)改造方案.根據(jù)選礦廠“多碎少磨”的技術(shù)原則，優(yōu)化破碎作業(yè)工藝流程，調(diào)整各段作業(yè)破碎比和篩網(wǎng)規(guī)格，降低破碎粉礦產(chǎn)品粒度，從而提高磨機(jī)單位生產(chǎn)能力，提高了選礦廠的產(chǎn)能.通過技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了在保持磨礦最終產(chǎn)品細(xì)度－0.074 mm粒級含量達(dá)到88%以上的前提下，磨礦臺時處理能力由137 t/h提高到168 t/h，并將碎礦、磨礦作業(yè)綜合電耗由18.89 kW·h/t降低到15.95 kW·h/t.

膠磷礦；多碎少磨；提能降耗

0 引言

在目前的選礦工程中，碎礦磨礦是礦石加工必不可少的工藝過程，碎礦磨礦的目的是將礦石粉碎到合理的粒度，使礦石中有用礦物與脈石礦物單體解離，為選別的除雜提純創(chuàng)造條件.在工業(yè)上主要是利用機(jī)械力來碎礦磨礦，其最大的缺點(diǎn)就是能耗高，材料消耗高，產(chǎn)品特性不好等.據(jù)統(tǒng)計［1］，用于礦石碎礦、磨礦工藝的電耗約占全國發(fā)電量的4%，且利用效率極低.同時，機(jī)械設(shè)備碎礦磨礦過程中，每年消耗上百萬噸鋼材.為了降低碎礦磨礦的能耗鋼耗，提高能源利用效率，促使人們不斷研究新的礦石粉碎方法.經(jīng)過50多年的實(shí)踐和總結(jié)［2］，通過碎礦與磨礦的能源利用與消耗、不同入磨粒度的磨礦成本與效益等不同方面和不同層次進(jìn)行的碎礦與磨礦研究分析比較，發(fā)展碎礦磨礦新理論、粉碎設(shè)備及工藝來降低能耗、投資和生產(chǎn)費(fèi)用，同時解決礦石強(qiáng)度軟化和從連生體中選擇性解離礦物的難題.選礦工程領(lǐng)域正大力提倡“多碎少磨”的新工藝流程，即降低破碎產(chǎn)品最終粒度，提高細(xì)粒級在碎礦產(chǎn)品中的含量，進(jìn)而增加磨機(jī)的處理能力，達(dá)到降低破碎、磨礦工序電耗鋼耗、減少成本、增加經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)市場競爭力的目的［3］.

云南磷化集團(tuán)海口磷業(yè)有限公司選礦廠座落在滇池西南岸，是云天化集團(tuán)磷復(fù)肥產(chǎn)業(yè)重要的原料基地，設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模年處理原礦200萬噸，該選礦廠自投料試車以來，已累計生產(chǎn)、銷售合格磷精礦610多萬噸，在生產(chǎn)工藝趨于穩(wěn)定，產(chǎn)能逐年接近設(shè)計能力的過程中，由于破碎產(chǎn)品粒度較粗，導(dǎo)致磨機(jī)生產(chǎn)能力難以提高，制約著選礦廠產(chǎn)能進(jìn)一步提升，同時該選礦廠碎礦、磨礦作業(yè)綜合電耗較高.為了解決此問題，通過現(xiàn)場實(shí)踐，合理配置碎礦、磨礦作業(yè)工藝流程，改進(jìn)現(xiàn)有破碎、篩分設(shè)備結(jié)構(gòu)及進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化，提高設(shè)備性能，簡化和改革破碎工藝流程，確定了最佳入磨粒度［2］，使碎磨總成本降低.

1 碎礦磨礦作業(yè)生產(chǎn)工藝流程簡介

1.1 碎礦作業(yè)

碎礦作業(yè)采用兩段一閉路碎礦工藝流程，來自采場的原礦由汽車運(yùn)到原礦堆場，用裝載機(jī)裝入原礦倉，由重型板式給礦機(jī)給入振動篩進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上物料進(jìn)入反擊式破碎機(jī)粗碎，篩下物料和粗碎產(chǎn)品由膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到緩沖礦倉，再經(jīng)中型板式給礦機(jī)給入高頻振動篩進(jìn)行預(yù)先檢查篩分，篩上物料進(jìn)入高效圓錐破碎機(jī)破碎后經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)返回緩沖礦倉再篩分，篩下物料由膠帶運(yùn)輸機(jī)傳送至露天粉礦堆場.碎礦作業(yè)工藝流程見圖1.

1.2 磨礦作業(yè)

磨礦作業(yè)采用兩段一閉路磨礦工藝流程，破碎粉礦產(chǎn)品由裝載機(jī)裝入粉礦給料斗，由圓盤給礦機(jī)給入膠帶運(yùn)輸機(jī)傳送至磨礦機(jī).第一段為MBS3245濕式溢流型棒磨機(jī)開路磨礦，第二段為MQY4067濕式溢流型球磨機(jī)閉路磨礦，采用φ500×8水力旋流器組進(jìn)行分級，分級沉砂進(jìn)入二段球磨機(jī)再磨礦，分級溢流自流至浮選攪拌槽，經(jīng)加藥攪拌后進(jìn)入后續(xù)浮選作業(yè).磨礦作業(yè)工藝流程見圖2.

圖1 碎礦作業(yè)工藝流程圖Fig.1 Flowchart of crushing operation

圖2 磨礦作業(yè)工藝流程圖Fig.2 Flowchartof grinding operation

2 生產(chǎn)中存在的問題

該選礦廠原設(shè)計處理入選原礦P2O5品位為23%左右，雜質(zhì)MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～5%.隨著礦山開采向深部延伸，礦石原生程度不斷增加，礦石品位逐步降低，雜質(zhì)含量逐漸升高，礦石質(zhì)量日益貧化，目前入選原礦P2O5品位已降至18%～21%，雜質(zhì)以碳酸鹽為主，適合采用單一反浮選流程［4－5］，由于礦石性質(zhì)的變化，可磨性變差，該選礦廠目前集中暴露出以下兩個問題.

a.磨礦生產(chǎn)能力難以提高，碎礦、磨礦綜合電耗高.原設(shè)計破碎工序為兩段一閉路工藝流程，要求破碎產(chǎn)品粒度為－15mm的礦石含量大于80%，因原礦物料含泥含水量大，造成破碎、篩分設(shè)備及下料漏斗等多個工藝點(diǎn)卡堵，產(chǎn)能達(dá)不到設(shè)計要求.為緩解破碎工序與磨礦、浮選產(chǎn)能不匹配的問題，實(shí)際生產(chǎn)過程中采取放大破碎產(chǎn)品粒度，以提高破碎生產(chǎn)能力的辦法，破碎最終產(chǎn)品粒度由設(shè)計的15mm提高到25mm，導(dǎo)致入磨粒度增大.

入磨原礦粒度增大，經(jīng)常堵塞棒磨機(jī)進(jìn)料口，造成磨礦臺時處理量降低且波動較大，成為制約磨機(jī)處理能力提高的因素之一.由于碎礦、磨礦作業(yè)電耗占選礦廠總耗電量的60%～70%，而其中磨礦電耗占碎礦、磨礦總電耗的80%～90%.對比碎礦作業(yè)和磨礦作業(yè)，將相同粒度的礦石碎、磨到同樣粒級的產(chǎn)品，磨礦作業(yè)所需的電耗為碎礦作業(yè)的4.75倍，破碎機(jī)的電耗利用率比磨礦機(jī)更高效.該選廠碎（磨）礦比由碎礦作業(yè)向磨礦作業(yè)轉(zhuǎn)移，而磨礦作業(yè)單位電耗遠(yuǎn)高于碎礦作業(yè)，造成碎礦、磨礦作業(yè)綜合電耗較高，達(dá)到18.89 kW·h／t，有悖于“多碎少磨”的選礦技術(shù)原則.

b.礦石可磨性變差.隨著原礦入選品位逐年降低，雜質(zhì)含量升高，浮選工序?qū)δサV單體解離度的要求大大提高，已由設(shè)計的－0.074 mm百分含量80%提高到－0.074mm百分含量88%以上，浮選作業(yè)才能實(shí)現(xiàn)有用礦物與脈石礦物有效分離.然而隨著開采逐漸深入，原礦物料性質(zhì)發(fā)生變化，礦石硬度和韌性增加，礦石可磨性變差，在同樣的磨礦條件下，有用礦物和脈石礦物不能充分單體解離，成為制約提高磨礦臺時處理量的瓶頸，并且大幅增加的入選雜質(zhì)難以完全脫出，造成精礦指標(biāo)波動，磷精礦質(zhì)量難以滿足下游客戶要求.

3 提能降耗的技術(shù)方法和效果

在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，破碎粉礦產(chǎn)品粒度粗是造成一段磨礦棒磨機(jī)進(jìn)料口堵塞、磨礦臺時負(fù)荷量難以提高的主要原因，同時導(dǎo)致磨礦作業(yè)給礦和產(chǎn)品粒度按新生成（－0.074mm）級別計算的相對生產(chǎn)能力較低.降低破碎粉礦產(chǎn)品粒度，既可解決一段磨礦進(jìn)料堵塞問題，又能提高磨礦作業(yè)相對生產(chǎn)能力，提高磨礦臺時負(fù)荷量.

為了解決上述問題，優(yōu)化破碎生產(chǎn)組織方式和碎礦作業(yè)工藝流程，在粗碎作業(yè)前增加移動破碎錘，對進(jìn)入粗碎作業(yè)的大塊礦石進(jìn)行破碎，降低粗碎反擊式破碎機(jī)入料粒度，并將粗碎作業(yè)預(yù)先篩分棒條篩篩網(wǎng)規(guī)格由設(shè)計120mm調(diào)整到80mm，將二段破碎前預(yù)先檢查篩分的高頻振動篩篩孔規(guī)格由30mm×30mm更換為18mm×22mm，優(yōu)化改造后的破碎工藝流程見圖3，破碎最終粉礦產(chǎn)品粒度控制在15mm左右（該選廠所處地區(qū)每年有2~3個月的雨季，雨季為保證粉礦供應(yīng)量，繼續(xù)使用30mm×30mm篩網(wǎng)）.在旱季生產(chǎn)組織過程中，盡量將含水含泥量較重的原礦物料堆放在原礦堆場曬干后再集中破碎.篩孔規(guī)格減小后，破碎最終粉礦產(chǎn)品中－15mm粒級含量增加了41.33%，－3mm粒級含量增加了17.99%，－0.074mm粒級含量增加了2.65%.

圖3 優(yōu)化改造后碎礦作業(yè)工藝流程圖Fig.3 Flowchartof optimized crushing operation

優(yōu)化改造破碎生產(chǎn)組織方式和破碎作業(yè)流程后，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，降低破碎粉礦產(chǎn)品粒度至15mm后，在相同的磨礦條件下，提高磨礦臺時處理量至168 t／h，一段磨礦排礦中－3 mm粒級的含量增加了1.39%；二段磨礦排礦中－0.074mm粒級的含量達(dá)到37.15%，提高了1.79%；返砂比由343.66%降至306.55%，降低了37.11%；旋流器溢流中－0.074 mm粒級的平均含量達(dá)到了88%～93%，且溢流濃度均在30%以上，達(dá)到了下一道工序浮選作業(yè)工藝的要求［6］.對比優(yōu)化改造前后，破碎粉礦產(chǎn)品粒度由25mm降低到15mm，磨礦臺時處理量由137 t／h提高到168 t／h，增幅22.63%，超出該選礦廠設(shè)計目標(biāo)138.9 t／h.

在一定碎礦磨礦條件下，存在一個最佳入磨粒度，此時破碎、磨礦成本最低.圖4碎磨成本與入磨粒度關(guān)系［2］，表明入磨粒度如果大于最佳入磨粒度時，降低入磨粒度，破碎作業(yè)增加的成本小于磨礦作業(yè)降低的成本，碎磨總成本降低；如果把入磨粒度降得比最佳入磨粒度更小，則破碎作業(yè)增加的成本大于磨礦作業(yè)降低的成本，破碎、磨礦總成本增加.統(tǒng)計對比優(yōu)化改造前后6個月破碎作業(yè)和磨礦作業(yè)電耗情況發(fā)現(xiàn)，入磨粒度由25mm降低到15mm，碎礦單位電耗由1.54 kW·h/t增加到1.72 kW·h/t，增幅11.69%；磨礦單位電耗由17.35 kW·h/t降低到14.23 kW·h/t，降幅達(dá)17.98%，磨礦降低的成本大于破碎作業(yè)增加的成本，致使碎礦、磨礦作業(yè)綜合電耗由原來的18.89 kW·h/t降低到15.95 kW·h／t，降幅達(dá)15.56%.因此可以初步確定在?？诹讟I(yè)有限公司選礦廠工況條件下，合理的入磨粒度為15mm.

圖4 碎磨成本與入磨粒度關(guān)系①一磨礦成本；②一破碎成本；③一破碎＋磨礦成本Fig.4 Relationsbetween crushing－grinding costandmill feed size①grinding cost；②crushing cost；③crushing－grinding cost

4 結(jié)語

優(yōu)化改造破碎生產(chǎn)組織方式和破碎作業(yè)流程后，碎礦產(chǎn)品粒度、磨礦臺時處理量和碎礦磨礦作業(yè)綜合電耗都得到了較大改善.破碎作業(yè)粉礦產(chǎn)品粒度由25mm降至15mm，解決了一段磨礦進(jìn)料堵塞問題，提高了磨礦作業(yè)給礦和產(chǎn)品粒度按新生成（－0.074mm）級別計算的相對生產(chǎn)能力，磨礦臺時處理能力提高了22.63%，同時，雖然碎礦作業(yè)電耗增加，但磨礦作業(yè)電耗降幅較大，碎礦、磨礦作業(yè)綜合電耗降低15.56%.

致謝

本論文得到?？诹讟I(yè)有限公司各級領(lǐng)導(dǎo)的支持和選礦廠工程技術(shù)人員幫助，對此表示感謝！

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Productivity im provement and energy－consum ing reduction in system of crushing and grinding collophanite

ZHOU Z heng，AO Si－yuan
Yunnan Phosphate Haikou Co.，Ltd，Kunming 650113，China

Aimed at the low grinding productivity and high electrical input in particle size reduction operation（including crushing and grinding）at Haikou phosphate plant，we proposed feasible technical modification methods.Based on the technical principle ofmore crushing and less grinding to save energy consumption，the particle size of crushed productwas decreased by optimizing crushing operation process，and the performance of grinding was improved by controlling the crushing ratio and screen size at every operation step.After technicalmodification，the productivity of grinding processing increases from 137 t／h to 168 t／h，while themean power consumption of crushing and grinding collophanite reduces from 18.89 kW·h／t to 15.95 kW·h／twhen the content of particle size－0.074mm in the final product ismore than 88%.

collophanite；more crushing and less grinding；productivity improvement and energy－consuming reduction

TD971

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.12.009

1674－2869（2015）12－0041－04

本文編輯：龔曉寧

2015-10-21

周政（1988-），男，湖北黃岡人，助理工程師.研究方向：磷礦選礦.