冬瓜山铜选厂初步设计碎磨流程的选择与计算.doc

冬瓜山铜选厂初步设计碎磨流程的选择与计算【摘要】：针对冬瓜山铜硫混合矿的矿石性质及半自磨试验结果，对选矿厂碎磨流程及其有关设备进行了选择与计算。并从投资和两个方面对碎磨流程作了技术经济比较。根据比较结果及国外类似性质选放厂的经验，冬瓜山铜选厂初步设计碎磨流程推荐半自磨+球磨流程 夏菊芳 中图分类号：TD928.2 文献标识码：A 冬瓜山铜矿床属铜陵狮子山矿区深部的一个大型高硫矿床。该矿埋藏深、储量大、可回收的有用矿物多，是一座开采价值较高的铜矿，它对缓解华东地区铜冶炼厂来料短缺具有重要意义，并为华东及华北地区提供大量的化工原料硫精矿。自1976年矿床被发现后，进行了普查、详查及勘探和矿样可行性试验等前期工作。冬瓜山铜矿混合矿石自然类型多，含铜滑石蛇纹石类型矿石比例较大，矿石含泥量高，若采用常规碎磨流程易造成破碎及筛分等设备的堵塞，从而影响生产效率（正在生产的狮子山铜选厂与冬瓜山铜选厂的矿床相同，前者通过洗矿解决含泥高的问题）。而矿石有难选和易选之分，开采时不易分开，难易矿石的硬度相差甚大。冬瓜山铜选厂可行性研究时因未做相应的矿石半自磨试验，只是根据同类选厂的生产实践，把常规碎磨流程与半自磨+球磨流程做了简单的技术经济比较。目前初步设计已完成，选矿厂的生产规模为13000t/d。此前的半自磨试验给碎磨方案的确定提供了充分的技术依据。表1 试验矿样粒级分析矿样序号717粒度/mm+150-150+100-100+38-38总计重量/t0.3810.2120.1950.0630.851含量/%44.824.823.07.4100重量/t0.5200.3760.1460.0521.094含量/%47.534.413.44.7100 1、半自磨试验 1999年12月，瑞典SVEDALA公司提交了冬瓜山铜矿半自磨小型批量试验报告。其矿样粒度组成及试验结果见表1、2. 试验所用的半自磨机规格为1829mm305mm，内径1803mm，有效容积为1.106m3。磨机运转速度为23.3n/min，为理论临界转速的73.8%。磨机瞬间净功耗通过自动绘制的曲线记录下来。 SVEDALA公司试验所做邦德球磨功指数为14.73kWh/t。由表2知，装球量6%12%时，对应的100%-12.7mm净功耗为6.257.15kWh/t。根据世界类似选矿厂的生产实践，其净功耗是比较低的（一般情况下，净功耗在6.589.87kWh/t范围内采用半自磨流程是比较经济的）。说明冬瓜山铜矿石半自磨作业功率消耗不大，本设计采用半自磨+球磨的碎磨工艺流程在技术上是可行的。表2 半自磨试验结果序号12345装矿量/t装水量/t125mm球装球量/t100mm球装球量/t75mm球装球量/t总装球量/t装球率/%磨机运转时间/min充填率/%净功耗/kW100%-12.7mm净功耗/（kWht-1）70%-74m净功耗/（kWht-1）最终-12.7mm固体含量/%0.2720.09100000159.53.6211.1018.3330.50.2720.0730.0930.1080.1080.3096515.67.166.9116.6132.30.2720.0730.1230.1440.1440.4118517.28.136.2516.6940.30.2720.0730.1540.1800.1800.51410519.08.957.1516.6138.70.2720.0730.1850.2160.2160.61612520.79.436.7417.2743.5 2、半自磨机及球磨机的选择与计算 瑞典SVEDALA公司通过对冬瓜山铜矿混合矿石进行小型批量试验后，选择1台28ft13ft半自磨机（1ft0.3048m），装机容量4850kW。与半自磨机配套的球磨机为1台20ft32ft，装机容量为6500kW。鉴于28ft13ft半自磨机国内制造困难，设备质量难以保证，本设计决定采用瑞典SVEDALA公司生产的设备。在设备质量及性能可能的基础上，为节省投资，对与半自磨配套使用的粗磨球磨机用2台国产5.03m8.3m球磨机代替1台20ft32ft进口设备。此国产球磨机结构先进合理，能耗小，配有空气离合器，启动功率小，有自动喷雾润滑、静压浮动轴承等，并附有必要的自动保护装置，可保证磨矿机连续可靠地运转。但电机、电控等成磁辅助设施需从国内球磨机制造厂家刚进。有关半自磨机及配套粗磨球磨机的选择计算如下。2.1半自磨机 由瑞典SVEDALA公司进行半自磨试验，装球率为6%12%时，对应100%-12.7mm的净功耗为6.257.15kWh/t。本设计按最大净功耗7.15 kWh/t计算半自磨机规格。 考虑到电动机和减速机的效率，电动机单位输入功率需乘1.2的波动系数7.151.28.58（kWh/t） 则半自磨机电动机总额输入功率为（1300/24）8.584647.5（kW） SVEDALA公司选用1台4850kW电动机半自磨机的驱动电机。 2.2粗磨球磨机 由瑞典SVEDALA公司试验，邦德球磨功指数。Wi14.73kWh/t 根据同类铜选矿厂的经验，半自磨机排矿振动筛网尺寸为12.7mm（0.5in），由试验数据配套球磨机的F801.7mm1700 m，P8085m，最终磨矿细度-74m达70%75%。 由邦德功指数计算公式得W11.35（kWh/t） 所需总功率为（13000/24）11.356148（kWh/t） 拟选用2台溢流型球磨机，每台球磨机所需功率为N16148/23074（kWh/t） 拟取球磨机直径为5.03m，其有效内径D4.85m，拟充填率Vp38%，球磨机转数占其临界转数的73%，最大球径64mm，则磨机介质支取为功率为Kwb11.493kWh 球磨机装球量QwbN1/Kwb=3074/11.493=267.46（t） 球磨机容积VQwb/（bVp）=267.46/（4.60.38）=153（m3） 球磨机长度L1533.14（4.85/22）=8.28（m） 选2台5.03m8.3溢流型球磨机，安装功率3300kW/台。 2.3半自磨机及球磨机的规格、性能见表3表3 半自磨、球磨（粗磨）设备选择计算表（功率法）作业名称设备名称及规格台数Qa/（th-1）F80/mP80/mWi/（kWt-1）N计算/（kW台-1）N设备/（kW台-1）备注12半自磨球磨28ft13ft5.03m8.3m球磨机12541.7541.717001700858.5814.734647.5307448503300进口设备国产设备 3、碎磨流程方案的比较 冬瓜山铜选厂在可行性研究设计中，虽对半自磨+球磨和三段一闭路+球磨两种碎磨流程粗略作了技术经济比较，因未做半自磨试验，所以可行性研究最终推荐三段-闭路+球磨的碎磨流程。 随着自动化控制技术的发展，半自磨+球磨的碎磨流程其优点也越来越明显。流程简单、建筑费用低，占地面积小，易于生产管理。尤其对冬瓜山铜矿这种含泥含水量较高的矿石，更有特殊的优点。通过对常规碎磨流程及半自磨+球磨流程所需设备及其配套设施作进一步的技术经济比较后知，半自磨+球磨流程工程造价节省1129万元，经营费用每年节省172万元。具体技术经济比较结果见表4、5。表4 选矿厂碎磨流程主要设备比较名称三段一闭路+球磨流程半自磨+球磨流程规格数量/台总重/t安装功率/kW规格数量/台总重/t安装功率/kW洗矿分级机高效浓缩机中碎破碎机细碎破碎机双层筛单层筛半自磨机球磨机水力旋流器直线振动筛给矿砂泵辅助设备收尘设备起重设备增加浮选机2FG-2.4m9.13m20mHP800HP8002YAH2460YAH24605.03m6.4m5-66014/12ST-AH运输机、给矿机等21121333922564128156512362743.54604196.6667.5600120030150780094585056128ft13ft5.03m8.3m6-660ZKX366016/14TU-AH运输机、给矿机等12212635934.41720.232.2238.383.9136.84850660045900582736 5、国外碎磨流程的研究 大处理量的半自磨+球磨碎磨流程以共经济效益好、适应性强在国外已成功地运转了三十多年，尤其对处理湿而粘的矿石更优于常规碎磨流程。 美国芒廷州立研究所开发中心研究顾问F米尔顿刘易斯（Milton Lewis）及JL科伯恩（Coburn）对亚利桑那州的一个铜选厂，以18140t/d生产规模的不同碎磨流程进行了基建投资和生产费用的估算。为使投资和生产费用降到最低限度，两种流程均用大型设备来处理含泥水量较低的斑岩铜矿，天然矿泥（-20m粘土矿物）含量很少。原矿含铜0.55%，密度2.8，球磨机增均功指数为14.3kwh/t，磨损指数0.2，松散密度1.762。常规一段破碎流程破碎到-12.7mm，然后用球磨至最终磨矿产品粒度。表5 选矿厂碎磨流程综合指标比较方案三段一闭路+球磨流程半自磨+球磨流程设备总重/t安装总功率/kW厂房建筑面积/m2厂房容积/m3设备购置及安装费/万元建筑工程费/万元合计工程费/万元钢耗电耗工人工资其它材料消耗合计材料、电及人工消耗工程费差价材料、电及人工消耗费差值1.25kg/t原矿4500元/t钢球17.04kWh/t原矿0.45元/kWh51人1000元/人月2293.1122101307017500082502091103415.625元/t原矿7.668元/t钢球0.143元/t原矿0.467元/t原矿13.903元/t原矿1.0kg/t原矿4500元/t钢球19.65 kWh/t原矿0.45元/kWh21人1000元/人月2097.81371378881010007950126292124.5元/t原矿8.843元/t原矿0.0587元/t原矿0.10元/t原矿13.5017元/t原矿节省1129万元节省172万元/常规碎磨流程粗碎采用1台42in70in旋回破碎机（1in2.54cm），中碎采用1台2135mm标准圆锥破碎机，细碎采用3台2135mm短头圆锥破碎机。筛分采用1台3.05m6.10m双层振动筛、5台3.05m6.10m单层振动筛。磨矿采用2台5.49m7.93m湿式溢流型球磨机，电动机功率为3676kW，转速为临界转速的69%，装球量38%。每台球磨机用泵分别扬送至每组6台660mm旋流器中。最终磨矿细度为80%-220m。表6 基建投资额项目常规碎磨流程半自磨球磨流程粗碎中细碎半自磨球磨总计9.1541.1949.651009.1530.4729.4769.10 以常规碎磨流程投资额为100表示。 半自磨+球磨流程粗碎采用1台42in70in，旋回破碎机，采用1台8.5m4.3m半自磨机，装机容量为4411 kW。1台5.5m11m球磨机，装机容重也为4411kW。基建投资及生产费用比较见表6、表7.表7 生产费用/（美元t-1）项目常规碎磨流程半自磨+球磨流程生产管理费工人工资钢球衬板及筛网电费/（0.04美元kw-1）水费/（0.044美元m-3）维修费（设备费5%）工资附加费35%其他总计0.0170.130.290.130.4770.0980.0830.0530.0641.3420.0140.0930.300.1280.4620.0980.0610.0370.0591.22 由表6、7知，半自磨+球磨投资是常规碎磨流程投资的6