JM2200BF型立磨机在德兴铜矿尾矿回收厂的应用

2021-08-25杨韧华杜文平

铜业工程 2021年3期

杨韧华，杜文平，宋坤

（江西铜业集团有限公司德兴铜矿，江西德兴 334224）

1 引言

德兴铜矿尾矿回收厂选二工段一段磨机处理矿样为大山选厂一段尾矿经JJF-16m3浮选机预浮选所得的泡沫产品经旋流器预先分级后的沉砂和大山一段磨矿球磨机顽石构成的混合样（磨矿流程见图1），二者重量比约为10∶1；由于两种物料在粒度和硬度方面存在显著差异，混合矿样粒级组成非常宽泛，球磨时磨矿细度较粗，对后续浮选十分不利。针对这一问题，现场采用立磨机取代原有的卧式球磨机，并以瓷球替代钢球，不仅有效提高了磨矿效率，而且明显降低了设备能耗及衬板损耗。

图1 一段磨矿分级流程

2 矿样性质

2.1 粒度组成

与其它选矿厂相比，德兴铜矿尾矿回收厂选二工段一段磨机给料粒度极不均匀，粒级范围极宽。顽石粒度在5mm以上占比为37.41%，最大颗粒达30mm，1mm粒级占比为54.53%；而一段尾矿预浮选沉砂中0.074mm以上粒级占比为80.59%，且有8.14%矿物粒度在0.038mm以下；对于总的磨机给矿而言，约有81.44%矿物分布于0.074~1mm之间，5mm以上粒级分布率为4.05%，200目以下粒级分布率为13.48%。磨机给矿整体粒度分布见表1，顽石粒度分布见图2，预先分级沉砂粒度分布详见图3。

表1 磨机给矿整体粒度分布

图2 顽石粒度分布

图3 预先分级沉砂粒度分布

2.2 矿物组成

尾矿回收厂选二工段磨机给矿产品中的铜矿物主要为黄铜矿，另有少量黝铜矿及铜蓝；其他金属矿物有黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、闪锌矿以及黝铜矿等；脉石矿物主要有石英、长石、云母等。黄铜矿是选厂回收的主要目的矿物，其粒度主要分布于10~15μm，约90%的黄铜矿与黄铁矿和脉石矿物以连生体或贫连生体的形式存在。

宽泛的粒级分布与含铜矿物粒度细、嵌布状况复杂的现状，使得常规的球磨机在尾矿回收厂选二工段使用效果不佳，球磨机溢流粒级仅能达到约40%-74μm，矿样中含铜矿物的解离程度较低，对后续铜的浮选造成了极大的影响。

3 立磨机特性

立磨机［1-3］诞生于20世纪50年代，与球磨机相比，立磨机磨矿时无需转动筒体，能耗较低，此外，因其还具有磨矿产品粒度均匀、振动小、维护简单等优势，已广泛应用于有色金属、黑色金属和非金属矿的磨矿作业中。

德兴铜矿尾矿回收厂所用JM2200BF型立磨机由长沙矿冶院研制，主要由电机驱动装置、立式筒体、螺旋搅拌器以及支座等部分组成。设备主要参数如表2所示。结构特征见图4。

图4 立磨机基本构造

表2 JM2200BF型立磨机主要设备参数

立磨机磨矿过程中，筒体无需转动，而是通过螺旋搅拌轴的旋转，使研磨介质和矿浆在筒体内部进行整体自转运动及多维的循环运动，在研磨介质以及螺旋搅拌器的共同作用下，通过磨剥及少量的冲击挤压作用，对矿石进行研磨粉碎，研磨产生的细粒级产品或轻质产品在螺旋搅拌器的作用下悬浮在矿浆上层，并从上部排矿口溢出，可有效防止其在磨机里停留过久而导致过磨，溢出产品经分级器简单分级后，合格细粒级产品进入后序选别作业，沉砂通过分级器底部的循环泵再次返回立磨机再磨［4-6］。

4 立磨机主要参数优化

生产实践中采用氧化铝陶瓷球作磨矿介质，与钢球相比，氧化铝陶瓷球硬度高，密度小，磨矿过程中其对筒体及衬板的磨损程度更小，并可降低设备运行功率，有利于降低磨矿成本；同时，氧化铝陶瓷球密度与顽石密度接近，可有效避免两者在立磨机内因分层而导致磨矿效果降低的现象。

4.1 介质充填率

介质充填率是影响立磨机磨矿效果的重要指标。在磨矿浓度60%，转速35r/min条件下，通过考察不同充填率下稳定运行期间立磨机检查分级旋流器溢流的细度，从而确定最佳充填率。结果如图5所示。

图5 介质充填率考察结果

由结果可知，随着磨矿介质充填率的增加，旋流器溢流细度随之提高；充填率达到53.10%时，旋流器溢流细度为60.37%-74μm，之后，随着充填率的增加，细度呈下降趋势。

4.2 搅拌转速

为了探索立磨机搅拌转速对磨矿效果的影响，保持氧化铝球充填率为53.10%，立磨机磨矿浓度为60%不变，考察不同搅拌转速下磨机检查分级旋流器溢流的细度，其磨矿效果如图6所示。

图6 搅拌转速考察结果

由结果可知，随着磨机转速的提高，运行电流增加，旋流器溢流细度随之提高。由于立磨机设计最大转速为35 r/min，因此确定立磨机搅拌转速为35 r/min。

4.3 磨矿浓度

为了考察磨矿浓度对磨矿效果的影响，保持氧化铝球充填率为53.10%，立磨机转速为35 r/min不变，通过调节磨矿及旋流器补加水量，考察不同磨矿浓度下的磨矿效果，结果如图7所示。

图7 磨矿浓度考察结果

由结果可知，随着磨矿浓度的增高，旋流器溢流细度随之增加。高浓度磨矿更有利于提高磨矿细度，同时有利于稳定磨机液面及提高台效。因此，生产实践中，通常控制磨矿浓度65%上下。

4.4 磨矿介质配比

在仅以Φ20mm氧化铝陶瓷球为磨矿介质条件下，在磨矿过程中顽石的消耗速率有限，连续给顽石会出现顽石堆积吐矿的现象。因此，在保持氧化铝陶瓷球整体充填率为53.10%，立磨机转速为35 r/min，磨机浓度为65%条件下，探索以不同配比条件下的Φ35mm与Φ20mm氧化铝陶瓷球为磨矿介质的磨矿效果，结果见图8。

图8 磨矿介质配比试验结果

由结果可知，随着Φ35mm氧化铝瓷球配置比例的增加，立磨机的排矿细度逐渐增高，当Φ20mm与Φ35mm氧化铝陶瓷球配比为2∶1时，旋流器溢流细度最高，且此时磨机内顽石堆积情况得到明显改善。

5 技术指标分析

在上述最佳参数条件下，新型JM2200BF型立磨机于2020年上半年应用于尾矿回收厂选二工段磨矿，并已稳定运行一年多。与原球磨机相比，立磨机的应用可使磨矿介质消耗量下降50%，电耗下降18.75%，溢流细度提高20个百分点。同时有效提高铜的浮选回收率，由原来的71%提高至84%，选厂每年可新增铜金属量约75t。新旧磨机工艺指标对比见表3，运行指标参数对比见表4。