以破代磨技改方案在漓铁选矿中的应用实践

吴 瑛 王增良 陈 惠

(1.绍兴市冶金机械制造有限公司；2.浙江漓铁集团有限公司；3.绍兴市工贸国资有限公司)

浙江漓铁集团有限公司选矿厂由于自磨系统能耗高，采用以破代磨技改方案按原矿处理100万t/a的规模进行改造，设计采用三段一闭路破碎—预先筛分(筛上干选)—高压辊磨系统+湿筛闭路—磨前粗磁预选流程替代原有的一段粗碎—自磨—顽石细碎—细碎产品粗磨—湿筛磨前预选流程，细磨精选流程保持不变。通过高压辊磨工艺系统替代自磨机工艺系统改变了以往能耗高的现状，达到了企业节能降耗、降本增效的目的。

1 工艺流程设计、改造方案及实施过程

1.1 工艺流程设计

选矿厂原有生产工艺流程为：自产原矿一段破碎—自磨—顽石破碎—磁选—分级—球磨—磁选—磁聚—过滤—自产精粉，共3个系列。实际处理能力自产原矿为108万t/a，年产全铁品位为64.5%的铁精粉79万t(合并进口秘鲁粗矿加工)。原自磨系统选矿生产工艺流程见图1。

图1 原自磨系统选矿生产工艺流程

通过试验研究及设备选型，改造确定采用新工艺流程：破碎系统采用三段一闭路破碎、预先抛废流程；高压辊磨系统采用高压辊磨+湿筛闭路、磨前预选流程；主厂房系统采用一段磨矿分级、阶段磁选流程。

此次技改方案新增主要设备有粗碎JC1150颚式破碎机2台、2470圆振洗矿筛1台、CC300圆锥破碎机1台、2460圆振筛1台，CC400圆锥破碎机1台、GLGY14060高压辊磨机1台，带式除铁器4台，永磁除铁器4台，磁滑轮2只等。同时，拆除2台5518湿式自磨机和停用1台2736格子形球磨机。技改方案设计选矿工艺指标见表1。

表1 以破代磨技改设计选矿工艺指标

1.2 以破代磨工艺设计及改造方案

(1)井下矿石经开采、提升、运输至粗碎车间原矿仓，矿石(<500 mm)通过JC1150颚式破碎机破碎，调小棒条筛间隙和破碎排矿口至矿石块度-200 mm。粗碎后产物与棒条筛筛下产物合并经皮带输送除铁后转运至大块干选机进行抛废，废石进入废石5#筒仓，抛废后矿石进入1#～4#圆筒仓贮存，贮量3 000 t。

(2)粗碎产品通过4 m3矿车运至原矿仓，仓贮量4 800 t，矿石经皮带输送除铁后至2470双层洗矿振动筛，再进入中碎CC300圆锥破碎机开路破碎，排料粒度-70 mm，洗矿+2 mm筛上及破碎排料经返矿皮带除铁和磁滑头轮抛废后进入原料仓作为细碎原料。-2 mm筛下产品矿浆汇总辊磨筛下进入1次磁选系统选别。

(3)中碎产品经给矿机给入2460双层振动筛预先检查筛分，筛上物料进入细碎CC400圆锥破碎机闭路破碎，破碎筛下-15 mm 产品经除铁和磁滑头轮抛废后进入辊磨原料仓。

(4)细碎产品从辊磨原料仓放入新增的辊给皮带除铁后转至高压辊磨机料仓，经高压辊磨机破碎后进入3层直线筛筛分，筛上产品经筛下皮带除铁，转到返矿皮带除铁和磁滑头轮抛废后，转入辊给皮带闭路辊磨。筛下-3 mm 产品进入泵池，输送至1次磁选选别，后段细磨精选工艺不变。

1.3 初验及试运行情况

由于设计初期未能充分考虑原矿含泥量，以及初期选择的洗矿筛所需洗矿要求计算不足，直到2015年4月拆除1538洗矿筛，完成2470洗矿筛安装后，技改工艺流程实现了顺畅生产。2015年8月实现精矿粉产量7.04万t，精矿铁品位为64.73%，精矿细度为-0.074 mm 83.06%，尾矿铁品位为7.44%，自产矿电单耗为22.67 kWh/t，实现达质达产。

2 系统运行测试结果

以破代磨技改项目于2015年2月6日投入试生产以来，2014年下半年和2015年6—8月对系统各设备和工艺流程进行了全方面生产测试。

2.1 粗碎工序测定

粗碎工序主要保证井下出窿原矿的处理，同时保证CC300中碎工序符合给矿粒度要求，根据CC300设备性能要求，最大给料粒度必须在215 mm以下。

(1)2014年6—7月，对原有600 mm×900 mm颚式破碎机进行棒条筛筛孔和排矿口调整，1#破碎机棒条筛筛孔调至200 mm，排矿口调整至130 mm；2#破碎机棒条筛筛孔保持300 mm，排矿口保持200 mm。在处理能力80 t/h时，由于1#破碎机排矿粒度变小，抛废品位及磁性铁含量比2#破碎机排矿低很多；二者抛废产率基本接近，均达11%。

(2)2014年10月对JC1150颚式破碎机产品进行湿筛，进行粒径组成分析，测得-15 mm粒级含量占34.33%。为了检验JC1150破碎机矿石块度情况(格筛为100 mm，破碎机排矿口为110 mm)，确保符合CC300给矿粒度要求。2014年10月在粗碎排料皮带上随机取样对破碎产品最大粒径进行测量。测得最大块平均粒径为166 mm且每次平均粒度均未超过200 mm，符合中碎CC300给矿粒度要求。

(3)对JC1150和600 mm×900 mm颚式破碎机生产能力进行了比较，根据2015年1—8月生产工艺数据统计，JC1150颚破和600 mm×900 mm颚破实际生产能力分别为298.88、180.39 t/h，粗碎改造达到设计要求。JC1150和600 mm×900 mm颚式破碎机生产能力见表2。

2.2 CC300中碎和CC400细碎圆锥破碎能力测定

粗碎后矿石中-3 mm粒级含量占15.99%，含泥量较大，会影响中细碎圆锥破碎作业；CC300和CC400圆锥破碎机试生产过程经历了3个阶段：第1阶段2014年9月11日至2014年11月7日未洗矿，CC300圆锥破碎机无法生产；第2阶段2014年11月15日至2015年5月3日，安装了1538洗矿筛，辅以圆筒筛，洗矿能力不够且洗矿未能一步到位；第3阶段2015年4月7日安装2470洗矿筛后，洗矿一步到位，能力足够，保证了CC300圆锥破碎和高压辊磨机正常作业。根据2015年7—9月生产统计，CC300和CC400圆锥破碎生产能力见表3。

表2 1# JC1150和2# 600 mm×900 mm颚式破碎机生产能力

表3 CC300和CC400圆锥破碎机生产能力

由表3可知，CC300中碎破碎机和CC400细碎破碎机平均生产能力分别达250、190 t/h。相关粒度组成测定：CC300中碎破碎机和CC400细碎破碎机排矿产品取样平均粒径分别为31.10、23.05 mm；2470洗矿筛筛下产品平均粒径为0.937 mm，-0.074 mm占27.05%，结合原矿筛析结果测得2470洗矿筛筛下量占总给矿量的10%；2460振动筛筛下产品平均粒径为11.29 mm，-0.074 mm占2.96%；采用2470洗矿筛用于洗矿工序后，中破和细破改造达到设计要求。

2.3 GLGY14060高压辊磨机测定

GLGY14060高压辊磨机测试结果表明：平均给料粒度为11.29 mm的细碎物料经高压辊磨后物料平均粒度为3.66 mm，-0.074 mm粒级含量为16.75%，辊磨后物料通过三层直线振动筛分级，筛下物料平均粒度为1.16 mm，-0.074 mm粒级含量为21.97%，返矿平均粒度为7.13 mm，-0.074 mm粒级含量为1.49%，其筛分量效率为80.76%。

停止CC300和CC400破碎机(不含洗矿筛下)时，1次磁选机精矿平均粒径为1.01 mm，平均铁品位为43.21 mm，-0.074 mm粒级平均含量为23.07%。CC300和CC400破碎作业(含洗矿筛下)时，1次磁选机精矿平均粒径为0.96 mm，平均铁品位为41.51 mm，-0.074 mm粒级平均含量为19.51%。

2470洗矿筛筛下产品选别试验结果表明：筛下产物铁品位为18%，选精铁品位为58.5%，选尾铁品位为8.18%，产率为19.79%，铁回收率为63.83%。2470洗矿筛筛下产品品位低，可磨可选性好，但产率较低；辊磨筛下产品品位较高，可磨可选性差，但产率较高。由此需注意2470洗矿筛开与不开时对生产调节中的影响。

1次磁选尾矿测定平均铁品位为6.90%与自磨系统时尾矿铁品位接近。

2.4 自产系统细磨精选精矿测定

测得自产3次磁精平均细度为-0.074 mm 88.47%、平均铁品位为58.67%(含粗粉溢流)。

2.5 测定后选矿生产工艺数质量流程

以破代磨技改工艺数质量流程见图2。

以破代磨技改选矿工艺年自产原矿处理量100万t；年粗粉处理量46.26万t；年产铁精矿粉74.02万t，其中年自产铁精矿粉31万t，铁精矿品位为64.80%，细度为-0.074 mm 82%；年干抛废石量19.34万t。

图2 以破代磨技改选矿工艺数质量流程

2.6 工艺流程测试评价

(1)JC1150颚式破碎机能力达298 t/h，且排矿粒度组成均符合CC300圆锥破碎机的给矿要求。只要大块干抛产率控制在10%以下，抛废铁品位可控在9.0%以下，生产时间每天约10 h，粗碎工序能力足够。

(2)CC300圆锥破碎机中碎能力由于2470洗矿筛能力扩大后，处理能力达250 t/h且洗矿效果较好，符合辊磨机入料水分≤5%要求。抛废产率为13.73%，废石铁品位在9.0%以下，生产时间每天约10 h，中碎工序能力足够。

(3)CC400圆锥细碎机能力达190 t/h，2460振动筛能力匹配，生产时间每天约10 h，中碎工序能力足够。

(4)技改后自产精矿细度比技改前降低4个百分点，总精矿细度比技改前降低1.7个百分点。

(5)技改后总尾矿磁性铁含量为1.50%,比技改前1.24%提高了0.26个百分点。

(6)高压辊磨处理能力为106 t/h，可实现辊缝≥24 mm，辊压≥10.1 MPa，辊磨排料-0.074 mm粒级含量≥16%，直线振动筛筛下物料-0.074 mm粒级含量≥20%。

(7)以破代磨技改流程与自磨流程测试数据比较：直线振动筛筛下进入1次磁选物料粒度比自磨系统下增粗0.6 mm；1次磁选精矿-0.074 mm含量降低23个百分点；1次磁选精矿品位降低3～5个百分点；1次磁选精矿产率增加6.89个百分点。

(8)以破代磨技改后最终抛废产率为19.34%，与原自磨系统基本相同。

3 工程投资

3.1 技改工程总投资

以破代磨技改工程总投资见表4。

表4 以破代磨技改工程总投资 万元

由表4可知，建筑工程投资243.52万元，设备设施投资1 560万元，工程总投资1 803.52万元。

3.2 装机容量

技改前自磨系统装机容量为2 760.8 kW，技改后辊磨系统装机容量为2 124.25 kW，减少636.55 kW，下降了23.06个百分点。

4 技改前后指标对比分析

2015年2月6日高压辊磨机新流程试生产以来，铁精矿粉干剂班产量最高达到860 t；2015年8月实现精矿产量为70 372 t，铁品位为64.59%、细度 -0.074 mm 83.06%，水分为10.62%、尾矿铁品位为7.27%，自产矿电单耗为22.67 kWh/t，基本实现达产、达质、达效目标。

4.1 电单耗对比

自磨与辊磨系统自产矿加工电单耗对比结果见表5。

表5 自磨系统与辊磨系统自产矿加工电单耗对比

注：2015年辊磨系统自产矿电单耗21.58 kWh/t，2013年自磨系统自产矿电单耗25.83 kWh/t。

由表5可知，2015年辊磨系统与2013年自磨系统相比全年剔除粗碎加工电耗后的自产矿电单耗为25.83 kWh/t，下降了4.25 kWh/t，下降了16.45个百分点，选矿厂自产矿电单耗明显下降。按年处理自产矿100万t计算，可节电425万kWh，按0.7元/kWh计算，可节约电费297.5万元/a。

4.2 物耗对比

自磨与辊磨系统自产矿加工物耗对比见表6。

由表6可知，以破代磨技改后剔除废石加工物耗，自产矿物耗为8.41元/t，同2013年剔除粗碎加工物耗后的自产矿物耗9.01元/t比较，物耗下降0.6元/t。按年处理自产矿100万t计算，可节约物耗60万元/a。

若将辊磨机对辊物耗计入月度消耗，按对辊价格120万元，使用周期18个月计算，2015年4—9月将增加物耗40万元，同时剔除2015年4—9月技改后折旧增加48.6万元，技改后自产矿物耗为8.23元/t，同2013年剔除粗碎加工物耗后的自产矿物耗9.01元/t比较，自产矿物耗降低0.78元/t。

4.3 实现减员增效

技改后选厂减少岗位操作人员6人，减少机修人员5人，合计减员11人。按工资6万元/人计，可减少工资支出66万元/a。

4.4 存在问题及改进措施

(1)由于新增洗矿作业用水量大幅增加，因此需加强流程中的水量控制，继续实施各路污水进行回用造浆以减少用水量，最终实施筛下1台8吋泵系统扬送，实现两岗并一达到减员、降耗的目的。

表6 自磨与辊磨系统自产矿加工物耗对比

注：2015年辊磨系统自产矿物耗8.41元/t，2013年自磨系统自产矿物耗9.01元/t。

(2)因辊磨机排矿物料较之前自磨物料流动性变差，直线振动筛-3 mm筛下产物易造成直线筛和管道磨损导致流程堵塞，且在试车过程中磨矿细度未能达到设计要求。通过直线振动筛的改进完善，2层筛改为3层筛，规格为上7 mm、中4.5 mm、下2.5 mm，基本解决了直线筛磨损严重造成管道堵塞等问题，脱泥、脱水效果有所改善，但未达到最佳筛分效果，还需继续改进完善。

(3)辊磨产品缓冲仓方案已形成但尚未实施，在实际生产过程中辊磨因故障或其他原因停车时，会对生产流程的稳定造成一定影响，导致产品质量波动较大。同时，由于14060高压辊磨机采用变频控制未设置受矿仓，辊磨机效能未能充分发挥，还需进一步完善工艺。

(4)此次技改已对CC300圆锥破碎机进行了防尘改造，CC400圆锥破碎机和高压辊磨机虽已进行洒水防尘作业，但效果一般，仍需继续改进完善。

5 结 论

(1)漓铁选矿厂针对自磨系统能耗高的问题，将原有粗碎—自磨顽石破磨—球磨—阶段分选流程改为三段一闭路破碎—预先筛分—高压辊磨+湿筛闭路—磨前预选流程；以低能耗高压辊磨系统替代原高能耗自磨机、顽石格子球磨系统，实现了节能降耗。

(2)以破代磨技改方案在老厂房内设计、施工和改造，克服了施工中的许多困难，目前属国内首例，后续仍需完善提高。

(3)以破代磨技改新工艺2015年8月实现精矿产量70 372 t，铁品位64.59%、细度-0.074 mm 83.06%、水分10.62%、尾矿铁品位7.27%，自产矿电单耗22.67 kWh/t，除精矿细度较技改前下降2个百分点，其余指标均达到方案设计和考核要求，可完成设计74万t/a以上的铁精矿粉产量，基本实现达产、达质、达效。

(4)经分析确定了主要设备参数：JC1150颚式破碎机排矿口130 mm，棒条筛110 mm，排矿块度<200 mm；CC300圆锥破碎机排矿块度<70 mm，CC400排矿圆锥破碎机排矿块度<40 mm；2460振动筛上24 mm、下18 mm；2470洗矿筛上25 mm×35 mm、筛下2 mm；1555直线振动筛筛上7 mm、中4.5 mm、下2.5 mm；14060高压辊磨机原始辊缝20 mm，工作辊缝≥24 mm，辊压≥10.1 MPa。

(5)该技改工程实际投资1 803.52万元，按年产100万t自产矿计算，年可节约成本453.19万元，其中减少电费297.5万元/a、减少物耗60万元/a、减少人工支出66万元/a、增加干选尾矿收入127万元/a，折旧97.31万元/a，预计4a可收回成本，实现了能耗、物耗和人力成本的下降，为企业降本增效奠定了基础。