半自磨机在硫化铅锌矿选矿中的应用与研究

张树军

（云南金鼎锌业有限责任公司一选厂，云南 怒江 671400）

半自磨机在硫化铅锌矿选矿中的应用与研究

张树军

（云南金鼎锌业有限责任公司一选厂，云南 怒江 671400）

为推动半自磨机在硫化铅锌矿选矿中的应用，本文通过JK 落重试验、JKSimMet软件模拟的方式等方式对半自磨机进行选型，并把采用半自磨机的SABC 磨矿流程与三段破碎流程方案对比。结果表明：采用包含半自磨机的SABC 流程的磨机选型结果是合理的，研究确定选用的装机总功率为3900kW，其中一台装机功率为1300KW ，型号为φ6.0 m×2.5m (F/ F) 半自磨机，两台单台装机功率1300 kW φ6.0 m×3.5 m (F/F) 球磨机。

半自磨机；硫化铅锌矿；选矿

随着开矿技术的不断发展和成熟，针对不同矿物自身特点和选矿的要求，研究单位设计制造了多种磨碎设备。由于半自磨具有工艺流程环节少、项目投资低和管理方便等优点，半自磨机逐渐在选矿中被应用。在进行半自磨机选择时，必须充分的考虑多方面因素的影响，需要据所选矿石的特性参数来研究预选工艺是否具有可行性。如果经研究发现方案具有可行性，则可以根据矿石特征数据，通过JKSimMet软件模拟选择最佳的工艺流程中磨机规格及装机功率等参数。为了研究半自磨机在硫化铅锌矿中应用是否具有合理性，本文对通过JK 落重试验、JKSimMet软件模拟对硫化铅锌矿选矿中半自磨机规格进行了研究，并通过SABC与3CB流程功耗对比对半自磨机的可行性进行了研究，以期推动半自磨机在硫化铅锌矿选矿中的应用。

1 材料和方法

1.1 材料

某硫化铅锌矿原矿100kg；落重试验设备；磨损试验机及JKSimMet软件等。

1.2 方法

1.2.1 矿石性质试验

JK DWT 或JK 落重试验 (Drop Weight Test)是由澳大利亚昆士兰大学的矿物研究中心 (JKMRC)研究的一种矿石性质试验方法，也是目前该领域内最为常用的方法之一。JK DWT试验大概需要100kg的原矿石，该试验是通过矿石落重试验设备模拟半自磨/自磨机内矿石的碎磨情况，获得相应的矿石特性相关参数，试验所需的装置见图1和图2。通过矿物处理模拟软件，可以利用矿石落重试验得到与矿石特性相关的参数，结合设备参数和工艺参数等运行JKSimMet软件模拟，获得工艺系统中半自磨机的性能情况。

图1 落重试验设备

图2 磨损试验机

JK DWT 能提供以下四个方面的矿石特性参数：

(1)参数A和b是用来表征被测矿石抵抗冲击破碎能力强弱的。参数A×b的值越大，矿石就越容易破碎，反之则不易破碎。参数A×b与半自磨机中钢球和矿石之间、矿石和矿石之间的冲击破碎机理相对应。

(2)参数ta是用来表征矿石抵抗研磨破碎能力大小的，它与半自磨机中钢球同矿石之间、矿石痛矿石之间的磨剥破碎机理的对应。参数ta值越大，表示矿石抵抗研磨能力越弱。

(3)参数SG是矿石的密度，该参数可用于半自磨机/自磨机工艺流程的选择。

(4)能耗与破碎程度的相关数据，可以用于建立能耗和破碎粒度分布关系。

半自磨机的选型依据主要来源于JK DWT试验所得的A、b、ta、SG 等参数。

1.2.2 磨机选型

JKSimMet软件是由JK MRC开发研制的，涵盖了选矿中多个过程的数学模型。半自选矿厂的磨机进行选型时，磨机/自磨机的性能以通过JKSimMet软件利用可落重试验等得到的矿石特征参数进行预测。此外，通过该软件能对生产流程的数据进行分析，把相关工艺的工艺参数进行适度的优化调整，进而使选矿厂的在低能耗、高产能的最佳状态下进行生产。

在使用JKSimMet 软件时，可以通过半自磨机内物料的破碎机理与破碎后物料通过格子板排料的关系建立质量平衡方程，进而建立预测的数学模型。破碎机理主要考虑落重试验的参数 A×b（高能破碎）、参数ta（低能破碎）和破碎表观函数等；排料函数与格子孔或顽石孔大小、开孔率、综合料浆流体学以和开孔位置等因素有关。

图3 JKSimMet 模拟结果

2 结果与分析

2.1 硫化铅锌矿特性实验

2.1.1 硫化铅锌矿参数

硫化铅锌矿的自磨机/半自磨机模型参数见表1。

表1 自磨机/半自磨机参数表

2.1.2 硫化铅锌矿参数与数据库的对比

硫化铅锌矿的A×b的值，在1KWh/t下的值、ta值与JK已测矿石数据库的比较见表2。由表2可知，硫化铅锌矿的A×b值为64.3属于抗冲击破碎能力中软的范围。在JK已有的3096种矿石数据中，小于此数值的矿石有69.9%。硫化铅锌矿样品的ta值为0.59，属于抗磨蚀能力中软的范围。在JK已有的3197种矿石数据中，小于此数值的矿石有64.3%。

2.2 选型结果

JKSimMet软件的模拟情况见图3。选矿厂选择SABC磨矿流程，研究确定选用的装机总功率为3900kW，其中一台装机功率为1300kW ，型号为φ6.0 m×2.5m (F/F) 半自磨机，两台单台装机功率1300 kWφ6.0 m×3.5 m (F/F) 球磨机。

表2 试验数据与数据库中数据的比较表

2.3 SABC与3CB流程对比

在3CB系统处理能力为6000 t/d, SABC处理能力为一半，矿产品的最终要求粒度为-200目80%以上，P80为74um的情况下，3CD流程粗磨阶段需要两台1300kW的破碎机，中碎阶段需要一台1300kW的破碎机，细磨阶段需要两台1300kW的破碎机，而SABC流程中用一段式的装机功率为1300kW的半自磨机代替三个阶段。破碎完成之后，3CD流程需要通过球磨机进行两级破碎才能达到矿石粒度要求，而SABC流程只需要一级研磨即可。

3 讨论

澳大利亚昆士兰大学JK DWT试验、美国MacPherson 可磨性试验和SMC公司的SMC试验等是当前半自磨工艺设计选型备选的试验方案。由于JK落重试验需要的试样较少，且测定具有简单快捷的特点；同时，JK DWT试验能得出JKSimMet模拟软件需要的三个核心参数ta、A和b，因此，该方法被广泛应用。本研究采用测定过程快捷简便的JK落重试验研究了硫化铅锌矿的参数ta、A和b的值，为JK SimMet软件建模提供基础矿石性质参数。

JKSimMet软件可以对碎磨工艺流程方案和功率分配方案进行稳态数值模拟，分析不同方案的优劣。碎磨是选矿厂投资最大和后期功耗最多的部分，优化的碎磨流程显得尤为必有。常用的碎磨工艺方案有三种，其中半自磨/自磨工艺流程，又分为AB、ABC、SAB和SABC等几工艺流程，但它们均以半自磨机/自磨机为核心。JKSimMet软件对三种碎磨工艺均具有进行一体化分析的能力，是进行回路结构优化的重要方法，有利于推动回路设计水平不断进步。

在传统的3CB 流程中，通常采用两段式的球磨磨矿工艺流程，以便达到规定的磨矿细度。而在SABC 流程之中，以半自磨机代替3CB 流程的中细碎，相比细碎作业的筛下产品，半自磨机产品要细得多，因此，仅采用一段球磨就能达到磨矿的要求。

4 结语

本研究首先采用 JK DWT试验，测定了硫化铅锌矿的特性参数，以此为基础用JKSimMet软件模拟的方式，与3CB流程进行比较分析，进而对硫化铅锌矿项目的工艺系统性能进行了评价。结果表明，铅锌矿选矿项目采用半自磨机代替3CD流程中三段式破碎机是合理的。

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