朱顯幫
(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;2.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)
選礦廠碎磨作業(yè)生產(chǎn)成本一般占選廠直接生產(chǎn)成本的60%以上,而其中磨礦能耗占碎磨總能耗的80%~90%。因此,降低磨礦能耗是降低選廠總能耗的關(guān)鍵。研究表明,在常規(guī)破碎范圍內(nèi),單位能耗隨產(chǎn)品粒度減小的變化很小,而在常規(guī)磨礦范圍內(nèi),則隨磨礦粒度的減小,磨礦所需單位能耗急劇增加。在磨礦機(jī)中磨出同樣的破碎比產(chǎn)品,所需能耗是該破碎能量的4.75倍[1]。所以,在破碎機(jī)中使用粉碎能量比在磨礦機(jī)中更有效。
高壓輥磨機(jī)作為一種新型超細(xì)碎設(shè)備,可將粒度為65~20 mm的給礦物料破碎成3~10 mm的細(xì)碎或超細(xì)碎產(chǎn)物。其理論基礎(chǔ)為層壓粉碎理論,即大量顆粒受到高度的空間約束而集聚在一起,在強(qiáng)大外力作用下互相接觸、擠壓所形成的群體粉碎。高壓輥磨機(jī)克服了傳統(tǒng)破碎重點(diǎn)關(guān)注的對大塊顆粒的針對性破碎,而忽略或未主動利用全粒級的破碎和大、小塊協(xié)同破碎。此外,可在未被粉碎的顆粒內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋、塌散、疏松,使物料可磨性得到改善[2-4]。為此,以國內(nèi)某鐵礦石為研究對象,對其進(jìn)行高壓輥磨試驗(yàn),以探索高壓輥磨對該礦石的碎礦效果和節(jié)能效果。
原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1,鐵物相分析結(jié)果見表2。
由表1可知,原礦全鐵品位為25.31%,其中磁性鐵品位為14.47%,可回收的元素為鐵;主要有害雜質(zhì)磷含量不高,硫含量較高。
表2 原礦鐵物相分析結(jié)果 %
由表2可知,礦石中鐵的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜,磁性鐵占全鐵的57.17%,赤(褐)鐵和碳酸鐵合計(jì)分布率為11.89%,而以不可回收的硅酸鐵形式存在的鐵占全鐵的29.91%。
試驗(yàn)采用的高壓輥磨機(jī)的規(guī)格為φ1 000 mm×400 mm,高壓輥磨機(jī)工作參數(shù)為電流182 A,油壓6.5 MPa,轉(zhuǎn)速26 r/min,輥距20 mm。試驗(yàn)給礦粒度為-30 mm,高壓輥磨作業(yè)前后粒度篩析結(jié)果見表3。
表3 高壓輥磨作業(yè)前后粒度篩析結(jié)果
由表3可知,原礦經(jīng)過1次輥磨后-6 mm粒度所占比例由30.72%提高到66.76%,-3 mm粒度所占比例由16.87%提高到42.57%,-1 mm粒度所占比例由10.00%提高到28.50%。由此可見,高壓輥磨機(jī)對該礦的碎礦效果十分顯著。原礦經(jīng)高壓輥磨處理后,細(xì)粒級含量大幅度提高,碎礦產(chǎn)品粒度組成得到優(yōu)化。細(xì)粒級含量的提高也為降低球磨機(jī)給礦粒度,實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”提供了條件。
根據(jù)高壓輥磨機(jī)的層壓粉碎理論,物料顆粒在不斷增加的外力作用下,內(nèi)部會產(chǎn)生大量裂紋,在裂紋附近發(fā)生應(yīng)力集中,聚集勢能,并在作用力超過極限時(shí)發(fā)生粉碎。因此,經(jīng)高壓輥磨機(jī)處理后的物料有時(shí)盡管沒有破裂但內(nèi)部會產(chǎn)生大量裂紋,可改善礦石磨礦性能,大大提高后續(xù)磨礦效率,降低磨礦能耗。為此,對高壓輥磨產(chǎn)品進(jìn)行相對可磨度試驗(yàn),試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣品為高壓輥磨前的原礦,試驗(yàn)結(jié)果見圖1。
圖1 高壓輥磨作業(yè)前后可磨度曲線
由圖1可見,原礦磨至-0.074 mm占70%所需時(shí)間為13.14 min,高壓輥磨產(chǎn)品磨至-0.074 mm占70%所需時(shí)間為10.52 min,根據(jù)相對可磨度計(jì)算公式:
(1)
計(jì)算得知,高壓輥磨產(chǎn)品相對可磨度K-0.074 mm70%為1.25,說明高壓輥磨產(chǎn)品較原礦易磨,原礦經(jīng)高壓輥磨作用后礦石可磨性得到改善。
Bond球磨功指數(shù)表示物料磨細(xì)的難易程度。測定球磨功指數(shù)的實(shí)質(zhì)是用Bond功指數(shù)磨將某一指定給料粒度的物料研磨至平衡,即粉磨至某一要求粒度。試驗(yàn)以球磨磨至粒度為-0.074 mm時(shí)所消耗的功表示物料球磨的難易程度。以高壓輥磨前的原礦為標(biāo)準(zhǔn)樣品,輥磨后的礦樣為對比樣品,測定-0.074 mm礦樣的球磨功指數(shù)。
Bond球磨功指數(shù)的計(jì)算公式為[5]:
(2)
式中,Wib為Bond球磨功指數(shù),kWh/t;P1為試驗(yàn)篩孔孔徑,74 μm;Gbp為磨礦平衡時(shí)球磨機(jī)單轉(zhuǎn)新生成的小于試驗(yàn)篩孔的粒級物料質(zhì)量,g/r;P80為產(chǎn)品中80%物料通過的粒度,μm;F80為給料中80%物料通過的粒度,μm。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:
(1)原礦-0.074 mm磨礦邦德功指數(shù)計(jì)算指標(biāo):原礦-0.074 mm含量為16.68%,P1=74 μm;F80=1 733.52 μm;P80=62.04 μm;Gbp=0.879 g/r。
(2)輥磨后產(chǎn)品-0.074 mm磨礦邦德功指數(shù)計(jì)算指標(biāo):輥磨后產(chǎn)品中-0.074 mm含量為18.61%,F(xiàn)80=1 449.17 μm;P1=74 μm;P80=61.41 μm;Gbp=1.168 g/r。
經(jīng)計(jì)算:原礦-0.074 mm球磨功指數(shù)為21.65 kWh/t,經(jīng)高壓輥磨后-0.074 mm球磨功指數(shù)為17.42 kWh/t。結(jié)果表明:高壓輥磨后產(chǎn)品-0.074 mm球磨功指數(shù)比原礦降低4.22 kWh/t,降低能耗約19.54個(gè)百分點(diǎn)。
對高壓輥磨產(chǎn)品進(jìn)行不同粒度(3~0 mm、5~0 mm、8~0 mm)、不同磁場強(qiáng)度(318.47、238.35 kA/m)的粗粒濕式預(yù)選拋尾試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表4。粗粒濕式預(yù)選拋尾采用CCTSφ400 mm×300 mm粗粒濕式永磁磁選機(jī),上升水量為600 mL/s。
由表4可知,在相同的入選粒度下,隨著磁場強(qiáng)度的下降,拋尾量增加,精礦品位升高,回收率下降,尾礦品位升高;在相同磁磁場強(qiáng)度下,隨著入選粒度的下降,拋尾量增加,精礦品位升高,回收率升高,尾礦品位降低;綜合考慮精礦指標(biāo)、尾礦指標(biāo)及入選粒度,試驗(yàn)最佳的入選粒度為-5 mm,磁場強(qiáng)度為318.47 kA/m,此時(shí)可拋尾尾礦產(chǎn)率為42.39%,全鐵品位為14.77%,磁性鐵品位為0.93%。
表4 不同粒度下不同磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
(1)某鐵礦高壓輥磨試驗(yàn)結(jié)果表明:①原礦經(jīng)高壓輥磨處理后,-6 mm粒度含量由30.72%提高到66.76%,-3 mm粒度含量由16.87%提高到42.57%,高壓輥磨使原礦中細(xì)粒級含量大幅增加,碎礦效果顯著;②高壓輥磨后礦石相對可磨度K-0.074 mm70%為1.25,Bond球磨功指數(shù)為17.42 kWh/t,輥磨后礦石變得易磨,且-0.074 mm Bond球磨功指數(shù)較原礦降低19.54個(gè)百分點(diǎn),節(jié)能效果顯著;③粗粒濕式預(yù)選拋尾試驗(yàn)效果顯著,礦石最佳的入選粒度為-5mm,此時(shí)可拋尾產(chǎn)率為42.39%,尾礦中全鐵品位為14.77%,磁性鐵品位為0.93%。
(2)通過對試驗(yàn)結(jié)果的分析,初步表明:針對該礦石采用高壓輥磨技術(shù)可通過減小后續(xù)球磨系統(tǒng)的給礦粒度,實(shí)現(xiàn)多碎少磨;改善物料可磨性,降低球磨功指數(shù);提前拋棄部分粗粒尾礦,減少后續(xù)球磨系統(tǒng)的處理量來達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
參 考 文 獻(xiàn)
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