趙巖森，黃 丹，褚力新，馮裕果，余 潯

（1.中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330038；2.江西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌 330200)

在金屬礦山建設(shè)和生產(chǎn)中，一般情況下，碎磨設(shè)備投資占選廠全部設(shè)備投資的50%以上，能耗和鋼耗則占選礦廠作業(yè)成本的60%~70%[1-2]。在選礦廠設(shè)計中，碎磨工藝的選擇不僅對投資和成本影響很大，而且對流程的暢通，生產(chǎn)的穩(wěn)定、可靠，精礦產(chǎn)品質(zhì)量以及礦山的經(jīng)濟(jì)效益都有不同程度的影響[3-4]。

1 原礦性質(zhì)和原礦供礦條件

1.1 原礦性質(zhì)

該原料含有鼓風(fēng)爐熔煉渣、反射爐熔煉渣、閃速爐熔煉渣及轉(zhuǎn)爐吹煉渣。 銅冶煉爐渣的排放方式是將熔融狀態(tài)的爐渣由渣包車從冶煉車間運(yùn)往露天渣場直接傾倒，為自然緩冷類型的銅爐渣。與國內(nèi)同類型采用渣包緩冷的銅冶煉爐渣相比，整體粒度偏細(xì)，大塊物料較少；同時，存在一些難碎難磨的冰銅塊和銅皮，這給碎磨工藝的選擇帶來了難度。 爐渣X 熒光光譜分析結(jié)果見表1。 爐渣多元素化學(xué)分析結(jié)果見表2。

表1 爐渣X 熒光光譜分析結(jié)果 %

表2 爐渣多元素化學(xué)分析 %

從表1 和表2 結(jié)果可知，爐渣的主要成分為Fe和Si,主要有價成分為銅和鐵（含Cu 2.43%和Fe 44.43%），其他金屬礦物的含量很低，尚未達(dá)到綜合利用的要求；金、銀可作為伴生元素富集在銅精礦中綜合回收。

1.2 供礦條件

爐渣由堆場經(jīng)自卸式汽車運(yùn)輸至碎礦區(qū)域。 爐渣處理量為5 kt/d，最大塊度350 mm，其中粒度小于50 mm 的含量占60%以上；爐渣真密度約3.5 t/m3，松散密度2.0 t/m3，含水率3%。

2 碎磨工藝方案的研究

目前，國內(nèi)外渣選廠碎磨工藝有“粗碎+半自磨+球磨”工藝、“兩段（三段）閉路破碎+球磨”工藝。

2.1 半自磨工藝

自磨(半自磨)技術(shù)在20 世紀(jì)60 年代逐漸成長起來，20 世紀(jì)70 年代發(fā)展迅速，走向成熟。尤其是自磨設(shè)備實現(xiàn)大型化后，為降低建設(shè)投資和生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率創(chuàng)造了條件，使得自磨(半自磨)工藝在大型礦山選礦廠得以普遍采用。自磨(半自磨)工藝流程簡單，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少，設(shè)備數(shù)量少，廠房占地面積小，操作人員少，對含泥含水多的礦石有較強(qiáng)的適應(yīng)性，對環(huán)境友好，污染??；同時，對大多數(shù)礦石具有可選擇性碎磨特點，有利于有用礦物與脈石的解離，從而改善礦物選別性能。 其缺點主要有：對給礦粒度組成變化和礦石粒度變化比較敏感， 處理量波動可能較大；生產(chǎn)調(diào)試時間較長；單位礦石耗電量略高；襯板更換較頻繁。 考慮到半自磨給料需要有一定比例的大塊物料，而本文研究對象整體粒度偏細(xì)，且缺乏半自磨工藝試驗研究。因此，采用半自磨的技術(shù)風(fēng)險大，本文暫不納入比較。

2.2 常規(guī)碎磨工藝（方案Ⅰ）

該方案采用圓錐破碎機(jī)，即“粗碎（顎式破碎機(jī)）+預(yù)先篩分+細(xì)碎 （圓錐破碎機(jī)）+兩段閉路球磨”工藝流程，下稱“常規(guī)碎磨工藝”。 在該碎磨工藝中，圓錐破碎機(jī)由于其成熟可靠，操作簡單備受青睞。為了避免爐渣中的銅皮以及高銅物料對圓錐破碎機(jī)造成損壞，影響流程穩(wěn)定，設(shè)置了兩道難碎物料出口，即在圓錐破碎機(jī)前增加了預(yù)先篩分，同時檢查篩分閉路篩采用三層篩，將圓錐破碎機(jī)排出的過大物料和難碎物料從振動篩的上層篩上篩出，盡量避免銅皮進(jìn)到圓錐中，對破碎機(jī)造成損傷。

2.3 高壓輥磨工藝（方案Ⅱ）

該方案粗碎及中碎均采用顎式破碎機(jī)，細(xì)碎采用高壓輥磨機(jī)，即“粗碎+中碎+高壓輥磨+球磨”工藝流程，下稱“高壓輥磨工藝”。 近年來，高壓輥磨工藝在一些金屬礦山成功應(yīng)用，鑒于該原料中細(xì)粒級較多，高壓輥磨有應(yīng)用可行性。

2.4 兩種工藝方案的比選

考慮項目所在地的實際情況，本爐渣碎磨工藝流程研究擬定碎礦為1 個系列，磨礦為2 個系列。具體工藝參數(shù)為：1）破碎，1 個系列，處理能力5 kt/d。年工作日314 d，每天3 班，每班5 h。2）磨礦，2 個系列，處理能力2.5 kt/d。年工作日314 d，每天3 班，每班8 h。 3)最終磨礦細(xì)度P80=37 μm。 兩種工藝方案主要設(shè)備、可比費用比較結(jié)果見表3、表4。

表3 碎磨工藝流程方案主要設(shè)備比較表（可比部分）

表4 兩種工藝方案的可比費用比較

由表3、表4 可見：1）從投資上看，方案Ⅱ較方案Ⅰ高，這是因為高壓輥磨機(jī)選型時沒有較為接近的設(shè)備型號匹配本項目規(guī)模，而選擇了處理量更大的規(guī)格，導(dǎo)致設(shè)備投資高。 2）從運(yùn)營成本上看，方案Ⅰ較方案Ⅱ高，這是由于方案Ⅰ的磨機(jī)給礦粒度粗造成磨機(jī)鋼球，襯板等消耗較大，導(dǎo)致材料費較高。3）在操作維護(hù)方面，方案Ⅰ的圓錐破碎機(jī)作為非常成熟的碎礦設(shè)備應(yīng)用非常廣泛，操作維護(hù)簡單，生產(chǎn)管理方便。方案Ⅱ的高壓輥磨操作維護(hù)較圓錐復(fù)雜，雖然在金屬礦山上有應(yīng)用，但缺乏在爐渣破碎上的應(yīng)用成果。同時，考慮項目所在地工業(yè)發(fā)展水平較低的現(xiàn)狀，宜采用成熟可靠的設(shè)備。

綜上所述，該礦碎磨工藝擬選方案Ⅰ，即采用圓錐破碎機(jī)作為細(xì)碎設(shè)備的常規(guī)碎磨工藝流程。

3 結(jié)束語

某復(fù)雜銅冶煉渣通過半自磨工藝、常規(guī)碎磨工藝以及高壓輥磨工藝的設(shè)計比選，對設(shè)備投資、土建費用和生產(chǎn)成本等方面進(jìn)行綜合比較，擬選圓錐破碎機(jī)作為細(xì)碎設(shè)備的常規(guī)碎磨工藝流程。另外，鑒于半自磨設(shè)備對爐渣高含銅物料的適應(yīng)性強(qiáng)的特點，渣選廠建議開展半自磨試驗研究，在技術(shù)可行的基礎(chǔ)上將半自磨方案納入比選范圍內(nèi)。