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自磨和半自磨技术的进展


  2007. 10              国  外  金  属  矿  选  矿        

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自磨和半自磨技术的进展
邵全渝 ( 南昌有色金属设计院   南昌   310200 )

摘  要  本文阐述了自磨/ 半自磨技术的新发展 、 设备大型化 、 环形电动机在磨机传动上的广泛应用 、 大

型磨机结构革新的趋势 、
自磨/ 半自磨流程的多样化和在生产实践中的一些改进 。简述了国内自磨/ 半自磨技术应用状况 。最后叙述了有关自 磨/ 半自磨试验的现状 。

关键词   自磨机   半自动磨机   环形电动机   单段自磨/ 半自磨流程   AVC 流程   砾石破碎   功指数

概  述
自磨/ 半自磨技术自 20 世纪 50 ~ 60 年代在选 矿厂得到工业应用以来 ,经历了半个世纪的摸索 、 改 进和研究 ,以及广大从业人员的不断努力 ,已经从一 个有不断争议的技术 , 日趋发展成了成熟可靠的技 术 。在世界各国 ,无论是新建 ,还是扩建以及老厂的 改造 。都几乎要用自磨/ 半自磨技术 。可以说 , 自 磨/ 半自磨技术已经成为选矿领域的常规工艺了 。 自磨/ 半自磨技术不仅简化了选矿厂的工艺流程 ,改 善了操作条件 ,减轻了劳动强度 ,更有利于环境 。不 仅减少了建厂的基建费用 , 而且往往降低了生产运 营成本 ,更利于实现选矿厂的自动化 。 自磨/ 半自磨技术发展到今天 ,不仅设备更加大 型化 ,而且采用的工艺流程也更加多样化 ,其中包括 磨机本身的传动配置和变速运行 , 这些又促进了机 械和电气行业的发展 。同时选矿工作在不断地应用 最新的科技手段来研究这一技术 , 特别是用计算机 模拟和编程来确定自磨/ 半自磨的工艺流程和设备 的选型 。不再需要费时又费钱的成百上千吨矿样规 模的半工业性试验 ,而只需要少量的矿样 ,甚至岩芯 样 ,测定矿石碎磨的基本特性 ,就能完成工艺流程和 设备选型的研究 ,使该技术建立在更加科学的基础 之上 。 与任何事物都有两面性一样 ,尽管自磨/ 半自磨 技术发展至今 ,取得了成功 ,但并不是对所有的矿石 都能适应 。在处理特别坚韧的矿石时 , 也出现了困 难 ,在经济上也受到了新近在选矿厂得以应用的高 压辊磨技术的挑战〔1 ,2〕。2006 年 9 月 23 日至 27 日 在加拿大温哥华召开了 “2006 国际自磨/ 半自磨会 议” 。这次会议出版了四卷论文集 ( 会议论文集题录

已在 《国外金属矿选矿》 杂志 2007 年第二期上发 表) 。虽然不能是全面总结自磨/ 半自磨技术的发展 历程 ,但也从多方面阐述了该技术的现状和发展趋 势 。本文只是根据这些论文和所掌握的相关信息作 综合阐述 。以期引起国内同行对该技术的关注 , 使 该技术也能在中华大地重新兴旺起来 。

2  自磨/ 半自磨设备的大型化和结构

革新的趋势
   自从 1987 年第一台传动功率为 15000 马力的 环形电动机或称无齿轮传动装置用于智利的丘基卡 马塔铜矿的φ101 98 m × 51 18 m ( 36 × 17 英尺) 半自 磨机以来 ( 其实环形电动机在上世纪 70 年代初就已 用于水泥工业了) 。自磨/ 半自磨机的规格就向更加 大型化发展 。直到 1996 年 , 当时的斯维达拉公司 ( 现今的 Met so 公司 ) 向澳大利亚的卡地亚金矿提 供了一台 φ121 2 m ×61 1 m ( 40 ×20 英尺 ) 半自磨 机 ,安装功率为 26000 马力和两台 φ61 7 m ×11 m ( 22 × 361 5 英尺 ) 的球磨机和一台 M P1000 的圆锥 破碎机 , 构成 SABC 流程 。一个系列的处理量为 5 万 t/ d 。环形电动机由西门子电气公司提供〔3 ,4〕。 随后 ,陆续有多台大型采用环形电动机的自磨/ 半自 磨机在选矿厂投产 。2005 年一台 φ121 2 m ×71 32 m ( 40 × 24 英尺 ) 半自磨机在智利的科拉豪西 ( Col2 lahusi ) 铜选厂投产 , 其日处理为 61 5 万 t/ d 。功率 为 28140 马力的环形电动机由英国的 BBC 公司提 供〔5〕。到目前为止 , 全世界已经有 30 多台大型自 磨/ 半自磨机在生产中应用 。表 1 列出了近 10 年采 用环形电动机的大型自磨/ 半自磨机的部分矿山的 情况〔6〕。

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表1  带无齿轮传动( 环形电动机) 的自磨机/ 半自磨机 磨机规格 / 英尺 40 × 24 40 × 22 38 × 241 5 38 × 18 38 × 25 38 × 22 38 × 221 5 38 × 20 36 × 181 5 38 × 19 36 × 201 5 36 × 20 36 × 19 36 × 19 36 × 191 5
38 × 24 38 × 251 5

有效长度 / 英尺
22 20 22 16 23 20 20 18 16 171 25 181 5 18 171 25 171 25 171 25 22 23

电动机功率 / 马力
28140 26000 26800 21440 26800 26000 24120 26000 18000 17487 16750 18000 17000 18000 18000 27300 26000

制造厂商
Met so Met so Met so Fuller Met so Met so Fuller Met so Famel & Thompsow Fuller Fuller Met so Fuller Met so Fuller Met so Met so

处理的矿石 铜矿 金矿 金矿 金矿 铜矿 铜矿 铜矿 铜/ 金矿 铜/ 金矿 银矿 金矿 金矿 铜矿 铜/ 金矿 锌矿 铜/ 锌矿 铜/ 铀矿

用户
Colahuasi Cadia Hill Harley Platina Sossego Laguna Secd Tambo Freeport Phoenix

国家 智利 澳大利亚 巴西 赞比亚 巴西 智利 智利 印尼 美国 波黎维亚 澳大利亚 澳大利亚 智利 印尼 澳大利亚 秘鲁 澳大利亚

投产年份
2005 1996 2005 2005 2002 2002 1999 1996 2004 2004 2004 2001 1997 1997 1997 2001 1996

St1 lves Kolon Bat u Hijian Pasminco Antamina Olympic Dam

   尺管环形电动机的投资要高于双齿轮传动的鼠 笼式电机 ,但其运行费用低 , 经净现值分析 , 在经济 上是合算的 ,而且传动效率最高 ,可用于更大规格的 驱动装置 。从操作和维护的观点看 , 其机械结构简 单 ,在需要 20000 马力更大功率的情况下 ,环形电动 机驱动是唯一的选择
〔 7〕

次配到球磨机上〔10〕。相信在不久的将来 ,φ71 9 m ( 26 英尺) 、 φ81 5 m ( 28 英尺 ) 的球磨机出会出现在 选矿厂中 。 磨机大型化的困难主要出现在机械设计和制造 上 ,目前普遍采用的耳轴式支撑的磨机 , 在设计时 , 均采用有限元方法来分析磨机运行时的应力分布 , 更大规格的磨机 ,原有的规律是否有变化 ,还有待研 究 。这种耳轴支撑都要求磨机筒体两端有个锥形的 端盖板 ,又必须是用结晶困难的球墨铸铁件 ,而且又 必须是分块的 ,在模具中缓冷以消除其应力时 ,如何 防止微小的变形和裂纹 , 以及随后的切削加工都是 对制造厂商的挑战 。因此 ,已出现了不用耳轴支撑 , 改用支撑磨机筒体的结构 , 这样就不需要制造锥形 端盖板了 ,这样还有利于磨机的给矿和排矿 。Out 2
o kump n 公司已经生产出了这种滑履式支撑结构的



那么 ,自磨机/ 半自磨机的规格 “多大才算大” 呢 ? 40 英尺半自磨机的采用 , 在 25 年前是不可想 象的 。因此 ,有人惊呼 ,40 英尺自磨/ 半自磨机太大 了 ,意思是大型化已经到头了 。然而 ,一些磨机生产 厂商根据 40 英尺半自磨机的设计生产和运行经验 , 经系统地分析 ,突破了一些传统的理念 。据悉 Met 2
so 公司和 Outo kump n 公司已经完成了 42 英尺和 44 英尺自磨/ 半自磨机的设计准备 , 装机容量可达 30000 kW 。一旦有用户需要 , 就可进行设计和制

造 。对于大型粉磨设备 , 已成立了一个国际磨机设 计协会 ,它将为设备的设计 、 采购以及投产提供服 务 ,为业主和矿山节省投资〔8 ,9〕。 与自磨/ 半自磨机一样 ,球磨机的规格也逐渐向 大型化发展 。1996 年投产的卡迪亚金矿 40 英尺半 自磨机 ,配套的球磨机规格为φ61 6 m × 11 m ( 22 ×
361 5 英尺) , 到 2002 年投产的智利拉古纳 ?希卡 (Lagnna Seca ) 铜矿 , 生产能力为 110000 t/ d , 采用 SABC 流程 , 一台 φ38 英尺 ×20 英尺半自磨机 , 由

半自磨机和球磨机 。磨机的直经没有超过 91 76 m ( 32 英尺) , 在实际运行时 , 矿浆有可能进入滑履支 撑座内 ,引起故障 。 南非的 T TD 公司推出了一种悬臂型的新型磨 机结构 ,该公司根据自己的实际经验和俄罗斯科学 家的研究成果 , 发明了一种具有较高 D ∶ L ( 31 7 ~
5) 的悬臂型磨机 。该类型磨机较同规格常规磨机的

生产能力大 。没有齿轮圈和传动齿轮 , 磨机的稳定 性好 ,将支撑筒体轴滚动轴承和齿轮箱安装在同一 支撑结构上 ,使基础结构简单 ,也便于安装 。重量较 普通磨机轻 30 %以上 。该型磨机易于安装和拆卸 , 维修工作量不大 。目前 ,已生产了筒体直径 4 m 和

一台 26000 马力环形电动机传动 。配套的是 3 台 φ25 英尺 ×401 5 英尺球磨机 , 每台球磨机由一台
18000 马力环形电动机传动 , 这是环形电动机第一

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5 m 的磨机 , 但已有 81 3 m 和 101 2 m 的磨机设计 。

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磨机 F80 = 150 mm , 旋流器溢流 P80 = 75 μm , 处理 能力为 525 t/ h 。矿石的邦德棒磨功指数 W r = 201 3 kWh/ t ,球磨功指数 W b = 121 6 kWh/ t , 磨蚀指数 b = 01 6 。半 自 磨 机 的 转 速 为 临 界 转 速 的 60 % ~ 75 % 。最大球荷为磨机容积的 18 % , 回路的循环负 荷为 350 % ,格子板开孔尺寸为 35 mm 。设计的功 耗为 16 ~ 191 5 kWh/ t ,2005 年生产已达到设计的 作业率 911 3 % 〔 13〕 。 ) 4 菲律宾的拉 潘托 ( Lepanto ) 铜 金矿 规模 为 2000 t/ d ,采用了单段半自磨 + 破碎与水力旋流器 闭路的工艺流程 。原矿经颚式破碎机破碎后经矿 仓 ,直接给入半自磨机中 。给矿粒度 F80 = 100 mm , 半自 磨 机 为 φ161/ 2 英 尺 ×20 英 尺 (φ51 03m × 61 1m) ,功率为 2600kW 。实际上是原有的溢流型球 磨机 ,排矿处设一振动筛 , + 10 mm 返回砾石破碎 机 ,碎后返回半自磨机 。 - 10 mm 进泵池 , 给入 10 台直径 380 mm ( 15 英寸) 的旋流器组与半自磨机组 成闭路 , 磨矿产品 P80 = 180 μm 。旋流器溢流给入 浮选中 。球荷为 8 %~10 % 。 这种长筒型低液面的单段半自磨流程在南非的 一些金矿和铂矿 ,甚至包括加拿大和澳大利亚的某 些金矿得到普遍应用 。其理由首先是投资低 , 如在 Tarkwa 金矿 ,SA SS ( 单段半自磨) 要比 SABC ( 半自 磨 - 球 磨 - 破 碎 ) 投 资 低 330 万 美 元 。其 次 是 SA SS 回路运行费用低 , 操作安全可靠 。在南非的 铂矿甚至出现了原矿球磨 ( ROM ) ,即单段半自磨机 的装球量达 25 %~ 40 % 。其大于通常的单段球磨 机 ,但又小于单段的自磨/ 半自磨机的给矿粒度 。产 品的粒度也比较粗〔14 ,15〕。 5) 澳大利亚 St1 lves 金矿公司的 Lef roy 金选厂 年处理矿石量为 480 万 t ,采用单段半自磨 + 砾石破 碎的流程 。半自磨机为 36 英尺 ×18 英尺 (φ101 72 m× 51 48 m) ,采用最大功率为 13500 kW 的变速环 形电动机 ,转速为 60 %~80 %临界转速 。球荷 8 % , 钢球尺寸φ125 mm 。砾石窗尺寸为 70 mm ,格子板 开孔面积为 91 8 % 。半自磨机给矿 F80 = 110 mm 。 产品粒度 P80 = 125 μm 。回路的循环负荷 300 % 。 旋流器给矿压力为 60 k Pa 。给矿浓度 631 20 % , 溢 流浓度 43 % 。该矿石的邦德棒磨功指数 W b = 21 kWh/ t ,球磨功指数为 16 kWh/ t , 设计的生产能力 为 551 t/ h 。实际生产中平均给矿粒度降到 103 mm 时 ,生产能力可达到 600 t/ h〔16〕。 21 2   自磨 - 塔磨 - 破碎( AVC) 流程 康明顿 ( Canningto n) 铅 、 锌、 银矿位于澳大利亚

这项自磨/ 半磨机的革新技术 ,使得磨矿效果进一步 提高 ,生产能力提高 11 5 倍 ,电耗降低 1/ 3~1/ 2〔11〕。

2  自磨/ 半自磨流程的多样化
21 1   单段自磨/ 半自磨流程

该流程包括单段自磨 + 砾石破碎流程 ( A GC) 和单段半自磨 + 砾石破碎流程 ( SA GC) 。在上世纪 90 年代 ,北美的一些粉磨专家认为 , 将碎磨作业集 中在一个设备内完成下游作业所需的粒度要求 ( 浮 选或浸出) 是不经济的 , 能耗亦高 。然而 , 生产的实 践并没有完全证实这些专家的理论 。自然界的矿石 种类千变万化 ,特性各异 ,采用何种碎磨工艺流程还 受多种因素的影响 。不能一概而论 。 1 ) 吉尔吉斯斯坦共和国 Kumto 金矿年处理约 120 万 t 矿石 , 采用了一台 20 英尺 × 24 英尺 (φ61 1 m× 71 2 m ) 单段全自磨机与水力旋流器闭路的流 程 。自磨机的给矿 F80 = 60 ~ 70 mm 、 产品 P80 = 41 5 μm ,进入浮选 ,开路粗选精矿进艾萨 ( Isa ) 磨 ,细 磨至 P80 = 7μm 进行氰化浸出 。自磨机排矿处设双 层振动筛 。 + 11 8 mm 物料返回自磨机 , + 01 8 11 8 mm 的颗粒作为艾萨磨的磨矿介质 。 - 01 8 mm

物料进浮选 。自磨机安装功率为 4000 kW , 单位能 耗为 20~25 kWh/ t 。用了 4 台艾萨磨 。每台 1100 kW ,总的净功耗为 55 kWh/ t〔12〕。 2 ) 澳大利亚奥林匹克坝 ( Olympic Dam) 铜金铀 矿 1996 年安装了一台 38 英尺 ×251 5 英尺 (φ111 6 m× 71 78 m) 单段全自磨机 ( 18000 kW 环形电动机) 与水力旋流器闭路的流程 。设计留有了砾石破碎 , 但在实际生产中一直未使用 ,处理能力为 2 万 t/ d , 自磨机 给矿 F80 = 134 mm , 旋流 器溢 流 P80 = 75 μm ,矿石的球磨功指数为 121 5 ~ 20 kWh/ t 。在现 场还见到另一台 34 英尺 × 22 英尺的单段全自磨机 处理相同的矿石 。该公司拟扩建南部矿山 , 规模为 1300 万 t/ a ,拟应用 4 台 42 英尺 × 24 英尺的单段全 ( 自磨机 功率为 22000 kW 环形电动机 ) 。如能实 现 ,将是目前世界上最大的自磨机 。 3 ) 加纳共和国的塔尔克瓦 ( Tarkwa ) 金矿规模 为 420 万 t/ a 矿石 。2003 年 7 月建成投产的采用 CIL 工艺 的 选 冶 厂 采 用 一 台 27 英 尺 ×42 英 尺 ( φ81 2 m ×121 2 m ) 单 段 半 自 磨 机 ( 安 装 一 台 7000kW 电动机传动) ,排矿处设了一台振动筛 。 +
15 mm 物料返回半自磨机中 。 - 15 mm 给入 9 台

一组的 26 英寸旋流器与半自磨机构成闭路 。半自

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1998 年建成投产 , 规模为 91 5 万 t/ d 矿石 , 用 1 台 38 英尺 ×22 英尺 (φ111 59 m ×61 71 m ) 半自磨机 (功率为 26000 H P 的环形电动机) 和 4 台 24 英尺 ×

昆士兰州西北部 , 属必和必拓 ( B H P Billito n ) 公司 ,
1997 年 10 月建成 , 到 2000 年达到年处理矿量 210 万 t ( 250 t/ h ) 。采用了两段 AVC 流程 。自磨机为

φ81 5 m × 一台 28 英尺 × 13 英尺 ( 4 m) 自磨机 ,功率 为 6800 H P 。破碎机为一台 H P300 破碎机 , 与第一 段 400 mm CV X Cavex 旋流器闭路 。第二段用了 一台 V TM1500WB 立式磨机 ( 1100kW) 与第二段直 径 250 mm Cavex 旋流器闭路 。最终产品粒度 P80 = 95 μm 。在磨矿回路中安装了美卓矿物公司的 ○ OCS R 专家控制系统 , 改善了整个回路运行特性 。 同时 ,用在线粒度分析仪控制磨矿产品粒度 。在浮 选给矿粒度 P80 = 100 μm 时 ,回路的处理能力可增 加到 350 t/ h〔17〕。 21 3   处理硬矿石的 SABC 流程 该流程可分为以下两种 1 ) 将原有的开路砾石破碎改为闭路破碎 , 使返 回到半自磨机给料皮带上的粒度降到 - 10 m 以下 , 以期降低半自磨机给料粒度 F80 , 这样就有利于整 个磨矿回路达产 。俄罗斯的专家认为只需采用惯性 圆锥破碎机取代通常的或高能圆锥破碎机 , 也可以 使排矿粒度减少 。西方的另一些专家提出用高压辊 磨机 ( H P GR) 取代圆锥破碎机 , 仍然是开路 。这只 是一种想法 ,尚无实例 。 巴图 ?希甲 ( Bat u Hijan ) 铜金矿选厂于 1999 年 9 月建成投产 ,是 Newmo nt 公司在印尼的企业 。 规模为 12 万 t/ d1 有两条平行的磨矿生产线 , 采用 φ101 98 m × SABC 流程 ,2 台 36 英尺 × 19 英尺 ( 51 8 m) 半自磨机 ( 装配功率为 13400 kW 的环形电动 φ61 1 m × 机) ,4 台 20 英尺 × 331 5 英尺 ( 101 2 m) 球 磨机 ( 功率为 7000 kW) 和 2 台 M P1000 圆锥破碎机
( 每台功率为 750 kW) 与半自磨机闭路 , 以及 4 组 9
〔 18〕

φ71 32 m × 301 5 英尺 ( 91 3 m) 球磨机 ( 每台电动机功 率为 20000 H P) , 以及 1 台 M P1000 圆锥破碎机构 成了 SABC 流程 。由于所处理的矿石变硬 ,2001 年 以后进行了流程改进 ,包括增大半自磨机开孔面积 , 降低磨机转速 ,增大提升板的倾角 , 用重型 12 英尺 × 24 英尺振动筛取代半自磨机排矿处的 10 英尺 × 24 英尺单层筛 。加大返矿皮带的能力 。增加第二 台 M P1000 圆锥破碎机 。使其与磨机的排矿筛 ( 筛 子 12 mm ) 构成闭路 。破碎机的排矿口为 13 ~ 20
mm 。这样 , 仍不能全部破碎筛上的砾石 , 约有近 1/ 3的砾石经开路破碎后给至半自磨的给矿皮带上 。

改进后 ,回路的通过能力超过设计生产能力〔20〕。 巴西索谢果 ( So ssego ) 铜选厂于 2004 年 4 月建 成投产 ,设计规模 41 1 万 t/ d 。用 1 台 38 英尺 × 23 φ111 59 × 英尺 ( 7 m) 半自磨机 ( 装配 2000 kW 变速 φ61 7 m × 的环形电动机) 、 两台 22 英尺 × 32 英尺 ( 91 76 m 球磨机 ( 每台 80000 kW 单齿轮定速传动电 机) 和两台 M P800 圆锥破碎机以及两组 33 英寸
Kerbs 旋流器构成 SABC 流程 。设计的半自磨机给

矿粒度 F80 = 150 mm , 磨矿产品 P80 = 210 μm 。半 自磨机球荷 ,正常生产为 12 % , 最大为 15 % 。转速 上限为临界转速的 82 % 。投产后处理的是邦德功 指数为 17~20 kWh/ t 的硬矿石 ,磨蚀指数也很高 。 经多次改进 , 始终达不到设计 1841 t/ h 的生产能 力 。这些改进包括在半自磨给矿皮带上安装 1 台 SPL I T 在线粒度分析仪以便控制粗碎的排矿粒度 ; 格子板开孔加大至 76 mm ×76 mm 以及四个 90 mm × 100 mm 砾石窗 。开孔面积增大至 101 8 % 。 半自磨排矿筛 ( 12 英尺 × 24 英尺 ) 筛孔为 121 5 mm 磨机转速增至 80 %临界转速 。生产能力也只能达 1639 t/ h 。最后拟增设砾石破碎的闭路筛 。以保证 返回到半自磨机的物料粉碎 , 有望达到设计生产能 力〔21〕。 2) 增设半自磨给矿的第二次破碎 , 首先是在澳 大利亚的 Kiddsto n 金矿用 7 英尺西蒙斯圆锥破碎 机 ,后改用 M P1000 圆锥破碎机 ,碎磨回路的处理能 力从 500 t/ h 增至 1200 t/ h , 在矿石变硬的情况下 , 处理量仍然提高了 。美国某铜矿 ,露天深部开采 ,矿 石变硬 ,经模拟研究表明 ,将半自磨给矿 ( 21 5 万~3 万 t/ d) 中的 - 152 + 761 2 mm 粒级破碎 。可提高磨 矿能力 25 % 。予先破碎可能增加能耗 01 6 ~ 01 9

~33 英寸 Krebs 旋流器与球磨机构成闭路 。投产 7 年来 ,生产上作了不断改进 。但主要是流程结构上 的改进 。由于给矿中硬矿石的含量从 2001 年不到 30 % 。逐年上升到 2005 年达 60 % 。半自磨机格子 板孔从 60 mm 增长到 80 mm , 球荷由设计的 12 % ~14 %增加到 18 % 。砾石的量甚至超过了 5000 t/
d 。从 2003 年 5 月起就增加了 2 台 M P1000 破碎机

和 2 台 31 6 m ×71 3 m 单层振动筛构成闭路破碎 。 同时调整球荷及两种钢球的比例 ,并扩展了 DCS 的 控制和改进了人机界面 ( HM I) 以及衬板 、 格子板提 升筋的改进保持了正常的生产 。作业率从低于设计 的 90 % ,增大到 94 %~95 %〔19〕。 印度尼西 亚福 列博 特 ( Freeport ) 4 号 选 厂 于

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kwh/ t ,但将使磨矿单位能耗下降 15 %~ 20 % 。予

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第二段破碎机进行了模拟研究 。在 2003 年安装了
2 台 H6800 破碎机 , 每台破碎 - 120 + 30 mm 物料

先破碎的矿石量通常为给矿量的 40 %~60 % 。 巴布亚新几内亚的波尔格拉 ( Porgera ) 金矿生 产能力为 600 万 t/ a ,露天和井下同时开采 , 粗碎用 的是 42 英寸旋回破碎机 , 碎后 - 200 mm 矿石进堆 场 ,2003 年安装了第二段破碎机以处理深部较硬的 闪长岩矿石 , 粗碎后矿石经 3 m ×6 m 的双层筛 , + 25 mm 和 + 60 mm 的筛上物料进入两台 H6800 圆锥破碎机 , 破碎量占粗碎矿量的 30 % , 第二段破 碎的 P80 = 22 mm 。这样 , 使原半自磨的给矿粒度 F80 从 150 mm 降至 90~100 mm 。磨矿回路的平均 生产能力不但没降 ,反面增加了 6 % 。 φ81 53 m × 该厂有两台 28 英尺 × 12 英尺 ( 31 65 m) 半自磨机 , 采用 4500kW 变速传动 , 装 φ125 mm 钢球球量为 15 %磨机容积 ,排矿处设一台 21 55 m × 5 m 单层振动筛 ( 筛孔 12 mm 或 17 mm) ,筛上产品 返回到两台砾石破碎机中 , 破碎产品 P80 = 15 mm , 返回到两台半自磨机中 。筛下物料进入三台第二段 球磨机 ( 2 台φ41 20 m × 61 60 mm ,每台 2150 kW) 、 1 台φ51 5 m × 81 53 m 球磨机 ( 每台功率 4700 kW ) , 每台球磨机均与φ500 mm 旋流器闭路 ,旋流器溢流 为浮选给矿 , P80 = 106 μm〔22〕。 澳大 利 亚 西 部 的 戈 朗 尼 ?斯 密 兹 ( Granny Smit h) 金矿生产能力为 400 万 t/ a 。矿石露天开采 , 有两台 48 英尺 × 60 英寸颚式破碎机分别处理来自 不同 露 天 矿 的 硫 化 和 氧 化 过 渡 矿 石 , 破 碎 产 品
100 % - 120 mm 。目前 , 要处理 300 万 t/ a 较硬的

能力为 250 t/ h , P80 = 221 4 mm 。到 2004 年取得了 6 百万 t/ a 以上的能力 。 该矿原设计粗碎为 42 英尺 × 70 英寸旋回破碎 机 ( F80 = 150 mm) 和一台 30 英尺 × 18 英尺 (φ91 14 m× 51 5 m) 半自磨机 ( 电动机功率 4500 kW) 和一台 22 英尺 ×32 英尺 (φ61 71 m ×91 6 m ) 球磨机 ( 用 4500kW 双电动机驱动 ) 。半自磨机排矿经圆筒筛 筛分 ,筛下产品入泵池 , 筛上产品送到两台 H6000 砾石破碎机中 。两组旋流器 ( 一组分级半自磨圆筒 筛下产品 ,一组分级球磨排矿) 底流自流到 4 mm 和
6 mm 筛孔的双层振动筛上 , 筛下产品给入两台直

径 48 英寸 Knel so n 选矿机重选 。重选尾矿和球磨 闭路的 旋 流 器 底 流 返 回 球 磨 机 。溢 流 ( P80 = 75 μm1 ) 进 CIL 工艺浸前浓密机 。 其他的相应改进包括 : 半自磨机格子板开孔 80 mm ,开孔面积增加到 14 %球磨机的球荷为 35 % ,钢 球尺寸为 65 mm , 半自磨机球荷为 15 % , 提高了半 自磨机和球磨机的运行功率 。加大为流器的给矿压 力 ( 85 k Pa ) , 并用 Krebs gMax 旋流器取代原有的 旋流器〔23〕。

3  国内自磨/ 半自磨技术应用状况
20 世纪 90 年代后期铜陵公司的冬瓜山铜矿采

新鲜硫化矿石 。为此增加了一台 H8000 圆锥破碎 机作第二段破碎 。粗碎后矿石给至一 台 31 1m × 81 0m 的双层橡胶筛上 。筛上 + 65 mm 和 + 40 mm 物料都进第二段破碎 。碎后物料与筛下物料合并为 半自磨机给矿 。一台 28 英尺 × 12 英尺 (φ81 53m × 31 65 m) 半自磨机 ( 功率 3900 kW ) , 排矿经两台筛 孔 10 mm 的振动筛筛分 ,筛上产品送到砾石破碎机 中 。碎后返回半自磨机 ,筛下产品进一台φ51 5 m × 81 8 m 球 磨 机 ( 功 率 4000 kW ) , 并 与 一 组 12 台 φ500 mm 旋流 器闭 路 。磨 矿 产 品 粒 度 P80 = 140 μm ,半自磨机装球 (φ125 mm 钢球 ) 量为 12 %磨机 容积 ,经改造后 ,生产能力反而提高了约 3 %〔22〕。 坦桑尼亚西北部的加塔 ( Geita ) 金矿于 2000 年 6 月投产 ,生产能力 400 万 t/ a ( 500 t/ h ) , 矿石来自 五个不同的露天采场 , 矿石有软的氧化和硬的新鲜 矿石 。随着逐年产量增加 , 矿石变得较硬 。该矿从 2002 年花 3 年时间对碎磨流程进行改造 , 并对增加

用了 SAB 流程 , 规模为 11 5 万 t/ d 矿石 , 用了一台 φ28 英尺 × 13 英尺 (φ81 5 m × 4 m ) 半自磨机 ( 功率 6500 kW) 和两台 φ161/ 2 英尺 ×27 英尺 (φ51 03 m × 81 3 m) 球磨机 ( 功率 3300 kW) 。投产后 , 由于多 方面原因未能达产 ( 主要是出矿不足及供矿部位变 化) 。对国内自磨/ 半自磨技术的应用产生了一定的 负面影响 。但是在进入本世纪后 , 许多工程仍在采 用自磨/ 半自磨技术 ,使用的现状如下 : 2005 年 11 月投产的贵溪冶炼厂炉渣选矿三期 工程 ,规模 2000 t/ d ,采用 SAB 流程 ,一台φ 51 2 m × ( 51 2 m 半自磨机 功率 2000 kW ,奥托昆普公司生产) 和一台 φ51 03 m ×81 3 m 溢流型球磨机 ( 功率 3300 kW ,国产) ,两段旋流器分级粒度 P80 = 40 μ m 。
2006 年底投产的贵州锦丰金矿 , 规模为 4000 t/ d ,采用 SAB 流程 。用了一台 φ 51 03 m × 51 8 m 半

自磨机 (功率 2300 kW) 和一台φ 51 03 m × 61 5 m 溢流 型球磨机 ( 功率 3000 kW) 。两段旋流器分级粒度为 P80 = 38 μm 。 辽宁保国铁矿采用了国产的 φ8 m × 21 8 m ( 功

12

         国  外  金  属  矿  选  矿               2007. 10   磨、 球磨功指数测定 、 磨蚀指数 ( Ai ) 测定和 J KTech 落重试验和 SMC 试验 。将耐磨度试验 ( A Xb ) 磨损 指数 ( ta ) 以及矿石的密度等参数输入 J ksimmet 模 型 ,根据设计规模及数据库的大量数据 ,就可输出碎 磨工艺流程的数据和设备规格 、 安装功率及相关参 数。 3) 美卓 ( met so ) 公司总体平衡模拟法 ( PBM ) 需 要提供较多的矿样 ,在φ6 英尺 × 1 英尺半自磨机进 行批次磨矿试验 ,根据试验结果以便确定矿石的破 碎参数 。然后用 PBM 流程模拟器 Minoocad 模拟 半自磨磨矿回路 。该模拟根据设计规模及数据库的 数据就可确定设备规格 、 安装功率及相关参数 。 采用 ABC 或 A PC 流程时 ,若采用大型自磨机 , 由于实践数据较少 , 一些磨机生产厂家坚持仍然要 有半工业性的试验数据 。 参考文献
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率 3000 kW) 自磨机 。
2007 年 5 月云南大红山铁矿采用的 SAB 流程 投产 ,用了一台 φ81 5 m ×41 4 m 半 自磨 机 ( 功 率 5500 kW) 和φ51 03 m 的球磨机 。

已经确定采用自磨/ 半自磨机的项目还有 : 云南普朗铜矿 ,规模为 4 万 t/ d ,分两期 ,一个系列 2 万 t/ d , 采用 SABC 流程 , 一台 φ 32 英尺 ×14 英尺 ( φ ) ( 91 76 m × 41 27 m 半自磨机 功率 7000 kW) 和一台 φ φ 22 英尺 × 38 英尺 ( 61 71 m × 111 59 m) 溢流型球磨机
(两台 5000 kW 电动机) 及一台 HP800 圆锥破碎机。

μm , T80 = 21 5 mm 。 F80 = 125 mm , P80 = 150 西藏雄村铜矿规模 4 万 t/ d , 采用了 SABC 流 φ101 98 m × 程 。一台φ36 英尺 × 22 英尺 ( 61 71 m ) 自磨机 ( 环形电动机功率 21000 kW) 和两台φ24 英 φ71 32 m × 尺× 32 英尺 ( 91 76 m 自磨机 ( 两台 6700 kW 电动机传动 ) 及一台 M P800 圆锥破碎机 。 F80 = 163 mm 、 P80 = 125 μm 。 内蒙乌奴克吐山铜钼矿一期规模 3 万 t/ d ,采用 SABC 流程。分两个系列 ,每系列用一台φ 81 8 m × 41 8 m 半自磨机 (功率 6000 kW) 、 一台φ 61 2 m × 91 5 m) 溢 流型球磨机 (功率 6000 kW) 及一台圆锥破碎机。 F80 = μm (65 % - 01 074 mm) 。 200 mm 、 P80 = 110

转 [J ] ,国外金属矿选矿 ,2002 , (9) :27
4  Hart S ,et al ,Optimisation of t he Cadia Hill SA G mill eircuit [ C] , SA G2001 , Ⅰ- 11 5  Marcelo V R ,Collahuasi :After t wo of operation[ C] ,SA G2001 , Ⅰ - 31 6  St uart M. Jones J . Autogenous and Semiautogenous mill 2005 Update[ C] ,SA G2006 , Ⅰ- 398 7  巴拉特 DJ , 等 1 半自磨设计趋势 、 经济分析 、 磨机规格和驱动装

4  试验技术的现状
20 世纪 80 年代前在采用自磨/ 半自磨技术前 ,

都必须进行半工业性试验 , 这是一项既费时又费钱 的事 。20 世纪 80 年代后期人们从矿石本身的碎磨 特性研究入手 ,测定矿石的碎磨特性参数 ,建立了矿 石碎磨的选择性函数和碎裂函数 。然后用计算机仿 真技术的各种模型来按比例放大和设计半自磨回 路 。目前 ,已用于商业服务的有下列几种 : 1 ) 加拿大 S ?G ?S 矿物服务集团法 。它由加 拿大湖田研究所 、 Macp her so n 公司和 MinnovEX 公 司开发 。只须要少量代表性矿样或岩芯样 , 进行邦 德棒磨 、 球磨功指数测定 ,邦德低能冲击指数测定和 J KTech 落重试验 、 半自磨碎磨试验 ( SMC ) , Mac2
p her so n 自磨可磨度试验和 Minnov EX 半自磨试验 ( SPI) 。将所获得的试验数据 ,输入 J KTech 模拟软

置 [J ] ,国外金属矿选矿 ,2000 , (10) :12
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件或 CEE T ( 碎磨经济评估工具 ) 软件进行自磨/ 半 自磨回路模拟 ,依据设计规模及数据库的大量数据 , 就可以提供推荐的碎磨工艺流程和设备规格 、 安装
25 、 26〕 功率及相关参数〔24 、 。 2) 澳大利亚 OMC ( Orway Mineral Co nsultant s L t d) 公司法 。该法只需要提供少量矿样进行邦德棒

( 下转第 28 页)

28

         国  外  金  属  矿  选  矿               2007. 10  

是会改变其浮选性能 ,影响选别效果的 ,关于辉钼矿 粒度大小与浮选行为的关系 ,可用下面图示说明 。 41 1   面棱比越大越好浮 在正常形态情况下 ,辉钼矿破裂面的理想形态 , 如图 2 和图 3 所示 , 其理想结构如图 1 所示 。这时 破裂面的特征为 : c > m ( c 表示辉钼矿晶体面 , m 表 示辉钼矿晶体的棱面 ) , 其层面上 、 下各有六个硫 ( S) 未得到饱和 ,只有 1 、 2、 3 处为未饱和的钼 ( Mo ) 。 总的效应为 S ∶ Mo 为 12 ∶ 3 ,表面以 S 所显示的键 性为主 。S 是非极性键 ,在矿浆中易浮 ,用非极性收 剂捕收效果较好 。
41 2   面棱比越小越难选

图2  辉钼矿的破裂面( 左) 和辉钼矿面上的条纹( 右)

图3  辉钼矿面棱比示意图

5  结  语
综上所述 ,破碎带矿石具有下列特性 。 1) 辉钼矿晶格有变化 ,导致其可浮性变差 。 2) 辉钼矿粒度极为细小 , < 01 005 mm 粒级含 量不少 ,很难获得理想的单体解离度 ( 该区可选粒度 范围为 01 1~01 005 mm) 。 3) 矿石破碎疏松 、 具有明显的氧化现象 ,引起辉 钼矿表面性质的变化 ,影响其可浮性 。 4) 围岩蚀变及矿物次生变化强烈 , 形成较多的 片状矿物和高岭土 ,因而易混入和污染精矿 ,并可能 造成严重的泥化 。 我们认为 , 以上几个方面就是破碎带钼矿石难 选 ,回收率低的主要原因 。要提高破碎带钼矿石钼 精矿的品位 ,必须根据破碎带矿石的特性采取适宜 的措施 ,改进选矿工艺 ,以取得理想的选别指标 。 参考文献
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若辉钼矿粒度变细 , 破裂面的情况及其质点分 布 ,如图 2 所示 。这时的特征为 c ≤m , 若表面上的 未饱和的 S 为 8 , 而钼 ( Mo ) 仍有 3 个未饱和 , 总的 效应为 S ∶ Mo = 8 ∶ 3 ,硫的键性比第一种情况要小 得多 ,随着粒度的减小 , c 与 m 愈趋愈近 , 硫的键性 愈来愈弱 ,Mo 的键性愈来愈强 , 直到成为似等轴状 时 ,辉钼矿表面以分子链为主的性质 , 即发生了改 变 ,变成极性的表面了 。这时辉钼矿的可浮性就受 到影响 ,如若仍有非极性的捕收剂 , 其效果就差了 。 这就是辉钼矿为什么磨矿粒度愈细愈不好选的原 因 ,由此可见 ,在辉钼矿嵌布粒度无明显峰值的矿石 中 ,应当采用分段磨矿 , 分段选别的方法 , 先分离和 回收粗粒级辉钼矿 ,然后再磨再选 ,以防止因过磨而 影响选别 。在细磨情况下 ,由于面棱比大幅度减小 , 应添加适量的极性捕收剂与非极性捕收剂组合 , 其 协同效 应 可 大 幅 度 提 高 钼 及 非 钼 硫 化 矿 的 回 收 率〔3〕。

( 071007)

( 上接第 12 页)
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( 071002)


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