夏 威，韓 偉

（大冶有色設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 黃石 435005）

銅山口礦破碎系統(tǒng)改造的生產(chǎn)實(shí)踐

夏 威，韓 偉

（大冶有色設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 黃石 435005）

通過(guò)多次的研究和論證，銅山口礦引進(jìn)了國(guó)際先進(jìn)GP200S和HP500圓錐破碎機(jī)取代原國(guó)產(chǎn)的PYB-1750和PYD-2200圓錐破碎機(jī)，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，破碎設(shè)備的改造以及自動(dòng)化控制的改造是成功的，實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”和“擴(kuò)能增效”，同時(shí)在一定程度上也為類似礦山的破碎改造提供了借鑒作用。

GP200S圓錐破碎機(jī)；HP500圓錐破碎機(jī)；破碎工藝；多碎少磨；自動(dòng)化控制

1 引言

破碎和磨礦是選礦廠礦物加工之前必不可少的準(zhǔn)備作業(yè)，根據(jù)礦石性質(zhì)特點(diǎn)以及選別工藝的不同，為有用礦物的選別提供適宜單體解離度。碎礦為磨礦準(zhǔn)備給料，磨礦是最終達(dá)到目的礦物解離。在選礦廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本中，破碎和磨礦是一個(gè)能耗高、效率低的工序，據(jù)統(tǒng)計(jì)，破碎作業(yè)和磨礦作業(yè)約占選礦廠總能耗的40%～70%，而破碎能耗是磨礦能耗的1/4～1/3，因此從節(jié)能降耗綜合考慮，在達(dá)到礦物單體解離的條件下，多碎少磨是降低選礦生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑［1-3］。

銅山口礦是二十世紀(jì)80年代建成投產(chǎn)的大中型銅鉬礦山企業(yè)，原設(shè)計(jì)采選規(guī)模99萬(wàn)t/a，經(jīng)過(guò)近三十年的生產(chǎn)，設(shè)備老化故障率高、能耗大、效益低等弊端。根據(jù)礦山開采能力以及選礦廠實(shí)際情況，優(yōu)化破碎工藝，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能增效（改造后選礦處理規(guī)模132萬(wàn)t/a）和降本增效是企業(yè)大發(fā)展的趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)科學(xué)的研究和論證，在現(xiàn)有破碎工藝和廠房布置的前提下，選擇新型、高效、節(jié)能的破碎設(shè)備及細(xì)碎+篩分系統(tǒng)自動(dòng)化連鎖控制，是投資省、見(jiàn)效快的最優(yōu)方案［4～5］。

2 礦石基本特性

2.1礦石性質(zhì)

銅山口礦屬于高中溫?zé)嵋航淮◣r型礦床，綜合分析，區(qū)內(nèi)礦石屬低品位含鉬的原生銅礦石。礦石的組成礦物種類較為復(fù)雜。金屬礦物主要是黃銅礦和黃鐵礦，次為輝鉬礦、白鐵礦和磁鐵礦；脈石礦物以白云石為主，其次是方解石、石英、斜長(zhǎng)石、黑云母、絹云母、綠泥石和高嶺石。黃銅礦常呈不規(guī)則狀，以稀疏星散浸染狀的形式嵌布在脈石中，粒徑一般介于0.03～0.2mm之間，部分細(xì)小者小于0.02mm；礦石中輝鉬礦多呈細(xì)脈浸染狀或星散浸染狀嵌布在脈石中，部分呈不規(guī)則團(tuán)塊狀集合體沿黃銅礦、黃鐵礦粒間充填，粒度明顯較黃銅礦細(xì)小，粒徑一般小于0.005mm；黃鐵礦多呈自形、半自形等軸粒狀，部分為不規(guī)則狀，粒度粗細(xì)極不均勻，粗者大于1.0mm，細(xì)小者小于0.005mm，一般0.05～0.3mm。綜合分析，礦區(qū)內(nèi)礦石中的黃銅礦和輝鉬礦嵌布粒度特性差異較大，黃銅礦屬細(xì)粒嵌布的范疇，而輝鉬礦則具典型微細(xì)粒嵌布的特點(diǎn)。

2.2原礦化學(xué)多元素分析

原礦化學(xué)多元素分析見(jiàn)表1。

表1　原礦化學(xué)多元素分析%

礦石中金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦，非金屬礦物主要有石榴子石、透輝石、方解石、石英、綠泥石。銅為主要有價(jià)金屬元素，銀和鉬可綜合回收。

2.3主要礦物物相分析

礦石中銅的物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，礦石中鉬的物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表2　礦石中銅的物相分析結(jié)果 　%

表3　礦石中鉬的物相分析結(jié)果 　%

礦石中銅主要以原生硫化銅形式存在，分布率90.36%；次生硫化物中的銅次之，分布率6.36%。礦石中鉬的賦存狀態(tài)較為簡(jiǎn)單，主要是以硫化鉬形式存在，分布率88.24。

3 破碎系統(tǒng)現(xiàn)狀與擴(kuò)能改造的必要性

3.1破碎系統(tǒng)的現(xiàn)狀

銅山口礦是在二十世紀(jì)80年代初建成投產(chǎn)的，原破碎系統(tǒng)采用三段一閉路工藝流程（見(jiàn)圖1 破碎工藝設(shè)備形象聯(lián)系圖），自投產(chǎn)以來(lái)，由于多種因素的影響，其破碎能力一直沒(méi)有達(dá)標(biāo)生產(chǎn)，生產(chǎn)成本偏高，也在一定程度上制約了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高，隨著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的不斷提高，礦山現(xiàn)有生產(chǎn)能力不能滿足企業(yè)發(fā)展的要求。破碎作業(yè)主要影響因素簡(jiǎn)要分析如下。

圖1　破碎工藝設(shè)備形象聯(lián)系圖

（1）原設(shè)計(jì)在設(shè)備選型方面存在一定的先天不足，選礦廠破碎系統(tǒng)是1971年開始設(shè)計(jì)的，由于當(dāng)時(shí)實(shí)際情況的特殊形勢(shì)，中碎設(shè)備采用了PYB1750標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)（備用庫(kù)存），處理能力偏小，與粗碎設(shè)備PE1215顎式破碎機(jī)和細(xì)碎設(shè)備PYD-2200圓錐破碎機(jī)不配套，成了提高破碎效率的關(guān)鍵制約因素。

（2）破碎設(shè)備經(jīng)過(guò)近三十年的生產(chǎn)運(yùn)行，主體設(shè)備尤其是中碎和細(xì)碎圓錐破碎機(jī)機(jī)體老化，損壞嚴(yán)重。破碎設(shè)備經(jīng)過(guò)了多次的局部技術(shù)改造和修復(fù)，也未能從根本上改變破碎處理量低，破碎比不匹配的現(xiàn)象。

（3）最終的破碎產(chǎn)品粒度較粗，在近幾年，為了確保生產(chǎn)任務(wù)的完成，提高了破碎臺(tái)時(shí)處理量，但在現(xiàn)有破碎設(shè)備現(xiàn)狀條件下，破碎生產(chǎn)中采用了“放粗生產(chǎn)”，將粗碎排礦口調(diào)小，保證中碎進(jìn)料粒度；為提高中碎能力，則調(diào)大中碎排礦口，這樣亦使細(xì)碎進(jìn)料粒度大，循環(huán)負(fù)荷量增加。這樣的“放粗生產(chǎn)”措施使破碎最終產(chǎn)品粒度由-15mm提高到-20mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求，即使在這樣情況下，每天也只能達(dá)到2800t/d左右。

3.2破碎系統(tǒng)擴(kuò)能改造的必要性

（1）提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的需要，由于破碎設(shè)備技術(shù)狀況較差，在加上原設(shè)計(jì)上的先天不足，原破碎系統(tǒng)開采時(shí)間長(zhǎng)，維檢周期短，破碎系統(tǒng)一旦出現(xiàn)較大故障，就會(huì)導(dǎo)致磨礦無(wú)料入磨，影響了磨浮作業(yè)的正常生產(chǎn)。因此，提高破碎設(shè)備的臺(tái)時(shí)處理能力以及設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

（2）降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的需要，降低破碎產(chǎn)品粒度，實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”是經(jīng)過(guò)選礦生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證十分有效的途徑。據(jù)初步估算，銅山口礦擴(kuò)能改造后，如果破碎產(chǎn)品由-18mm降至-14mm，預(yù)計(jì)球磨機(jī)臺(tái)時(shí)生產(chǎn)能力可由33t/h提高到37t/h以上，其節(jié)能增效效果（鋼耗降低，能耗降低，產(chǎn)能提高）較為明顯。

（3）生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形勢(shì)的需要，經(jīng)過(guò)近三十年的開采，目前的露天開采只能維持6年左右，為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，露天轉(zhuǎn)井下開采接替工程已經(jīng)完成初步設(shè)計(jì)，其采礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為4000t/d。因此，破碎系統(tǒng)的擴(kuò)能改造，不僅實(shí)現(xiàn)了采選生產(chǎn)能力的協(xié)調(diào)，還有利于提高礦山設(shè)備技術(shù)裝備水平，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 破碎系統(tǒng)中碎和細(xì)碎設(shè)備的改造

4.1破碎系統(tǒng)中碎和細(xì)碎設(shè)備的改造

根據(jù)當(dāng)今選礦破碎設(shè)備的發(fā)展以及應(yīng)用實(shí)踐現(xiàn)狀，結(jié)合選礦廠現(xiàn)有廠房和設(shè)備布置的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)多次的研究和論證，破碎流程仍為傳統(tǒng)的三段一閉路工藝，中碎設(shè)備選用進(jìn)口的美卓GP200S圓錐破碎機(jī)，取代原有PYBφ1750彈簧圓錐破碎機(jī)。細(xì)碎設(shè)備選用進(jìn)口的美卓HP500圓錐破碎機(jī)，取代原有PYDφ2200彈簧圓錐破碎機(jī)。新設(shè)備同原破碎設(shè)備相比，處理能力高、排礦口調(diào)節(jié)方便，設(shè)備重量小以及基建費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，中碎和細(xì)碎分別配套TC-50自動(dòng)排礦口調(diào)節(jié)裝置和超聲波料位儀，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)、過(guò)鐵保護(hù)及自動(dòng)處理等特點(diǎn)。

4.2篩分-緩沖礦倉(cāng)-細(xì)碎設(shè)備聯(lián)鎖自動(dòng)化控制

為了滿足細(xì)碎設(shè)備HP500擠滿式給料，確保細(xì)碎作業(yè)高效運(yùn)行，對(duì)篩分-細(xì)碎前緩沖礦倉(cāng)-細(xì)碎HP500設(shè)置了自動(dòng)化控制，在細(xì)碎前緩沖礦倉(cāng)和細(xì)碎給料斗內(nèi)均安裝了MH-D30A4遠(yuǎn)程超聲波物位儀，對(duì)閉路流程相應(yīng)的3#皮帶、篩分給料皮帶等進(jìn)行了變頻調(diào)速自動(dòng)控制。自動(dòng)控制集中設(shè)置在破碎集控操作室，操作人員根據(jù)細(xì)碎前緩沖礦倉(cāng)礦石的儲(chǔ)存情況，可自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)篩分給料皮帶電機(jī)運(yùn)行頻率，達(dá)到調(diào)整篩分作業(yè)的給料量；與細(xì)碎設(shè)備HP500自動(dòng)化控制系統(tǒng)，進(jìn)而也調(diào)整了細(xì)碎作業(yè)的給料量，在一定程度上確保HP500破碎機(jī)擠滿給礦，使細(xì)碎作業(yè)達(dá)到破碎最優(yōu)效果［6-7］。

4.3破碎系統(tǒng)改造后的效果

針對(duì)銅山口礦破碎系統(tǒng)存在的現(xiàn)狀和不足，對(duì)現(xiàn)有破碎系統(tǒng)中碎和細(xì)碎進(jìn)行了設(shè)備更新改造，以及配套設(shè)施的完善，通過(guò)破碎系統(tǒng)粗碎、中碎、細(xì)碎以及篩分作業(yè)的優(yōu)化組合，解決了改造前破碎作業(yè)顧此失彼的現(xiàn)象，提高了破碎作業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，破碎系統(tǒng)的設(shè)備改造及自動(dòng)化控制，無(wú)論在產(chǎn)能上還是在破碎產(chǎn)品粒度上都達(dá)到了預(yù)期效果。破碎處理量與改造前相比提高了44.5%，同時(shí)，改造后破碎產(chǎn)品-14mm粒級(jí)的累計(jì)產(chǎn)率比改造前提高了36.6%，杜絕了大塊礦石進(jìn)入磨礦作業(yè)，不但破碎效果顯著，而且勞動(dòng)強(qiáng)度降低。破碎系統(tǒng)改造前后最終產(chǎn)品粒級(jí)分布情況表見(jiàn)表4所示。

表4　破碎系統(tǒng)改造前后最終產(chǎn)品粒級(jí)分布情況

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)銅山口礦破碎系統(tǒng)中碎和細(xì)碎設(shè)備的改造，使最終破碎產(chǎn)品-14mm粒級(jí)的累計(jì)產(chǎn)率比改造前提高了36.6%，同時(shí)，杜絕了大塊礦石（+20mm）進(jìn)入磨礦作業(yè)，破碎效果顯著；破碎處理量比改造前提高了44.5%，實(shí)現(xiàn)了破碎處理量達(dá)到4000t/d以上。GP200S和HP500圓錐破碎機(jī)以及自動(dòng)化控制在銅山口礦的改造實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”和“擴(kuò)能增效”，提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，也在一定程度上為類似礦山破碎系統(tǒng)改造提供了借鑒作用。

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Practice of Crushing System in Tong-Shankou Copper Mine

XIA Wei， HAN Wei
（Daye Nonferrous Design and Research Institute Co.， Ltd.， Huangshi 435005， Hubei， China）

Through plenty of researches and demonstrations， TongshanKou mine introduced international level GP 200S and HP 500 cone crusher to replace the original domestic cone crusher PYB 1750 and PYD 2200. The production practice proved that the reconstruction of crushing equipment and automation control was successful. The targets of 'more crushing and less grinding' and 'expand production capacity and improve economic benefit' were achieved. To a certain extent， the technical renovation provided a reference for crushing reform in similar mines.

GP200S cone crusher；HP500 cone crusher；crushing process；more crushing and less grinding；automatic control

TD921+.2

B

1009-3842（2016）03-0048-04

2016-02-05

夏威（1963-），男，湖北武漢人，高級(jí)工程師，主要從事礦物加工工藝研究和技術(shù)管理工作。E-mail: xiaw@dyys.com