半自磨球磨磨矿回路设备计算及选型(续)

杨松荣

(中国黄金集团建设有限公司， 北京 100101)

4 经验方法

对20世纪80年代以来生产矿山采用半自磨机的生产实例进行了统计，并与半自磨机选择计算中常用的矿石性质参数进行了相关性分析。从统计的数据(如图6、图7所示)看，各参数之间相关强度不同，有强有弱，如邦德功指数(Wi)与研磨指数(Ai)则基本不相关(图7)。由于矿石磨矿最基本的因素是功率、容积和处理能力，因此，在没有成熟的计算方法的情况下，试图从生产实践中的半自磨机+球磨机的基本回路配置的角度来找到一些可借鉴的关系。

给定的磨矿回路，在给矿粒度一定的条件下，磨机规格越大(容积越大)，装机功率越大，其处理能力也就越大。对于特定的矿山，由于矿石性质的限定，其磨矿回路则有了各自的特点：单段自磨或半自磨，半自磨+球磨(或自磨+砾磨)，有无顽石破碎，一段或二段顽石破碎，半自磨与球磨的台数比,顽石破碎后的返回地点(半自磨机或球磨机)等。

在此，选取基本磨矿回路的半(自磨)+球(砾)磨的二段磨矿回路作为分析的基本单元，采用每天单位磨机装机功率的处理能力(t/kWd)(暂且简称“功率能力”，以qN表示)和每天单位磨机容积的处理能力(t/m3d)(暂且简称“容积能力”，以qv表示)以及单位容积的装机功率(kW/m3)(暂且简称“功率强度”)进行统计比较，同时考虑了以下因素：

(1)由于二段磨矿之间的负荷平衡可以通过格子板开孔大小、筛孔规格以及循环负荷返回地点等措施进行调节，故在此不考虑前后二段磨矿的功率分配事项，计算中采用的均为前后二段磨机的总功率和总容积。

图6 不同矿山的ta、Axb、磨矿功指数、功率能力之间相关关系

图7 邦德功指数与研磨指数之间相关关系

(2)磨机容积和功率的计算均采用通用的磨机标定规格数据，如φ10.97m×6.1m半自磨机，安装功率13 235kW，分别以此数据计算该磨机的容积和功率。

(3)处理能力以选矿厂的日处理能力为基数进行计算，个别矿山生产能力采用设计数据，但投产后已经超过设计能力，数据仍按设计能力处理。

(4)由于顽石破碎在磨矿回路中所占功耗的比重很小(2%～4%)，且各矿山之间差别大，故没有考虑。

(5)各种矿石性质差异很大，没有考虑各个磨矿回路之间的给矿和排矿粒度差异。

(6)处理不同矿石的矿山之间按金属品种分类，如铜、金、铁、镍、钼等。

分析共采用了117个完整的半自磨+球磨回路，除所有矿山参与综合分析外，还对铜、金、铁、镍、钼分别进行了比较，结果如图8至图13所示。

从图8中可以看出，绝大多数磨矿回路的功率能力(图8a)在0.75～1.75t/kWd，绝大多数的容积能力(图8b)在10～40t/m3d，磨机的功率强度则绝大多数在20～25kW/m3。

通过功率能力、容积能力、功率强度及相互关系图，对特定矿山的矿石性质，可以很容易地分析出其半自磨+球磨回路的功率或磨机规格是否合适。例如分别位于图8a、图8b、图8c、图8d中的A、B、C、D四个点是同一组数据，是First Quantum的Kansanshi铜矿处理氧化矿回路的数据，其功率能力为4.09t/kWd(A点)，容积能力为100t/m3d(B点)，其功率强度为24.48kW/m3(C点)，是合适范围，这说明该磨矿回路的功率和磨机规格是匹配的，是合适的，只是由于矿石太软，故处理能力非常大，从图8d的回归方程曲线上其位于最上端(D点)。

图8 不同矿山的功率能力、容积能力、功率强度及其相关关系

采用了117个磨矿回路的数据，包括半自磨+球磨回路、半自磨回路、自磨+球磨回路、自磨+砾磨回路，采用最小二乘法回归后得到的方程为

qv=24.828 79qN-2.809 75

(8)

式中：qv——磨矿回路中磨机的容积能力，t/m3d；

qN——磨矿回路中磨机的功率能力，t/kWd。

式(8)可以简化为

qv=24.83qN-2.81

(9)

图9 不同铜矿山的功率能力、容积能力、功率强度及其相关关系

该回归方程曲线(图8d)的物理意义为：自左至右沿曲线方向，所处理的矿石由硬变软，即左下端的数据表示磨矿回路所处理的矿石是最硬(最难磨)的，而右上端的数据表明磨矿回路所处理的矿石是最软(最易磨)的，故炉渣磨矿的几组数据位于该曲线的左下端。同时，如果某个磨矿回路的qv与qN的坐标点位于曲线的左上方且偏离太大(异常)，则说明该磨矿回路的磨机装机功率过大，磨机规格显得小，导致磨机的功率强度过高；同理，如果某个磨矿回路的qv与qN的坐标点位于曲线的右下方且偏离太大(异常)，则说明该磨矿回路的磨机装机功率过小，磨机规格显大，导致磨机的功率强度过低。

同理，铜矿、金矿、铁矿、镍矿、钼矿磨矿回路的功率能力、容积能力、功率强度及相关关系分别如图9、图10、图11、图12、图13所示。

图10 不同金矿山的功率能力、容积能力、功率强度及其相关关系

图11 不同铁矿山的功率能力、容积能力、功率强度及其相关关系

图12 不同镍矿山的功率能力、容积能力、功率强度及其相关关系

图13 不同钼矿山的功率能力、容积能力、功率强度及其相关关系

从图中可以看出，铜矿山磨矿回路的容积能力和功率能力之间的相关性很好；金矿山的该指标很差；钼、铁矿山的该指标看起来不错，但因其实例太少，代表性不强。实际应用中建议功率能力可以参考相同金属品种的指标，相关关系建议参考图8及图9指标。

5 计算实例

某斑岩金铜矿拟设计一处理能力为17Mt/a选矿厂，设计拟采用半自磨+球磨工艺，该矿的矿石性质属硬矿石，邦德球磨功指数为17.1kW·h/t，设计拟采用半自磨机与球磨机台数为1∶2配置，计算所需磨机规格及安装功率。

半自磨+球磨回路的有效运转率按94%计算，则该磨矿回路的日处理能力为49 500t。参照图9a中铜矿山磨矿回路的功率能力中间值约为1.3t/kWd，设计的铜矿石属硬矿石邦德球磨功指数为17.1kW·h/t，因此在功率能力的取值上按从低考虑，故拟取值1.25t/kWd，则磨矿回路所需安装功率为49 500÷1.25=39 600kW。

根据目前的生产实践，半自磨机与球磨机的功率分配大都为1∶1，且考虑大型半自磨机和球磨机的成熟使用的规格，半自磨机的安装功率选取为20 000kW，每台球磨机的安装功率为9 800kW。半自磨机选取包绕式电机，单台球磨机选用双齿轮电机驱动，每台电机安装功率为4 900kW。

参照磨机制造厂家(或矿山实际使用的磨机规格)预选取12.2m×6.7m半自磨机，安装功率20 000kW；球磨机为6.71m×11.73m，安装功率为4 900kW×2。

根据选取的半自磨机和球磨机，计算该磨矿回路的容积能力为30.71t/m3d。

按照图9d中回归方程，在功率能力qN为1.25t/kWd时，其容积能力qv为29.44t/m3d，差别很小，故半自磨机规格及安装功率不变，即选用12.2m×6.7m半自磨机一台，安装功率为20 000kW；6.71m×11.73m球磨机二台，每台安装功率为4 900kW×2。

同时，对于大规模生产的矿山，由于矿石性质的变化对磨矿回路稳定运行影响极其敏感，建议半自磨+球磨工艺要采用顽石破碎。顽石破碎对磨矿回路起辅助作用，但不可或缺。该矿山顽石破碎按顽石循环量25%计算，可选用MP800型破碎机二台(一用一备)。

6 结论

半自磨+球磨磨矿回路的设备选择计算方法相比于常规碎磨流程中球磨机的选别计算则复杂得多，但其对于磨矿所需体积和功率则是相通的，只是不同的计算方法选取的基点不同，故采用实际生产数据回归所得到的方程有其局限性，其代表性强，却无法采用个体矿山的数据准确进行计算，但其可以参照类似生产矿山的数据进行准确的评估，且其随着生产矿山的不断增加和生产数据的陆续加入，其预测的准确度也会越来越高。