高压辊磨机在赤峰柴矿公司的试验应用

摘要：针对赤峰柴矿公司生产中常规破碎工艺生产能力低、产品粒度粗等问题，在半工业试验的基础上，应用高压辊磨闭路筛分工艺，取得了良好的生产效果。生产实践证明：该工艺性能匹配合理，有效改善了选冶系统能耗结构，优化了生产指标，提高了生产能力，降低了生产成本，破碎生产能力提高了50 %，产品粒度P90由-11 mm 降至-6 mm，选冶生产成本降低了11.16 %，年节约成本近千万元，经济效益与社会效益显著。

关键词：高压辊磨机;黄金矿山;破碎;闭路筛分;降本增效

中图分类号：TD952文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）08-0067-04doi：10.11792/hj20210814

引 言

在矿物加工领域，碎磨作业流程选择与设备配置直接影响矿物解离度，进而影响质量和成本指标。高压辊磨机利用粒群粉碎原理，具有设备作业率高、处理能力大、粉碎比大、节能、土建投资小等优点[1-2]。为了解决球磨机效率低、能耗大等问题，各行业开始应用高压辊磨机[3]。20世纪80年代高压辊磨机被引入国内，先期主要应用于建材水泥的粉磨、有色金属及贵金属矿石的粉碎、铁精矿球团厂的细磨等领域[4]。近些年高压辊磨机因其优异的性能在国内逐渐得到黄金行业的认可和重视，高压辊磨机工艺适应性强，可大幅度提高入磨物料的粉矿率和可磨性，显著提升产能，实现降本增效[5]。经过数十年的发展积淀，目前其制造及使用技术已经很成熟，设备大型化和自动化程度较高。俄罗斯查帕德诺依（Zapadnoye）矿是全球首家成功将高压辊磨机（1 000 mm×900 mm，驱动功率2×400 kW）应用于破碎生产流程的黄金矿山;第二家应用高压辊磨机（1 000 mm×500 mm）的黄金矿山是澳大利亚维多利亚州的本迪沟（Bendigo）金矿;山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿于2012年成功将高壓辊磨机（1 400 mm×1 100 mm，驱动功率2×560 kW）应用于碎磨流程[6]。目前，黄金矿山高压辊磨机大都应用于开路流程，边料返回闭路流程应用较少。

山东黄金赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司（下称“赤峰柴矿公司”）原常规破碎采用两段一闭路工艺流程。粗碎采用1台C80颚式破碎机，细碎采用1台HP300圆锥破碎机，筛分采用1台2YKR2060H圆振动筛。其供矿粒度350～0 mm，最终产品粒度-11 mm 占90 %。该流程生产能力低，只有80 t/h，产品粒度粗，产能低效逐渐制约了赤峰柴矿公司的高质量发展。鉴于此，经多方论证，决定在原破碎系统中增加1台高压辊磨机作为细碎设备，使产品粒度P90（排料中小于某一粒级的占比为90 %）稳定降低至-6 mm，实现技术改造与生产无缝衔接，达到多碎少磨的目的，且在提高磨矿效率的同时降本增效。

1 半工业试验

赤峰柴矿公司矿石类型为蚀变岩型、石英脉型，赋矿围岩主要为蚀变岩，矿石平均密度为2.81 g/cm3，矿石中等偏硬，普氏硬度系数为12～18。矿石中金矿物绝大部分为自然金，少量银金矿;金属矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿，少量钛铁矿、黄铜矿、锆石等;非金属矿物主要为石英、钠长石、透闪石-阳起石、透辉石-钙铁辉石、白云母、钾长石等。

1.1 原矿粒度组成

原矿经过颚式破碎机破碎至-20 mm后混匀、缩分、取样，样品进行粒度组成、密度分析，测得原矿密度为2.81 g/cm3。试验用原矿粒度组成分析结果见表1。

1.2 开路试验

赤峰柴矿公司高压辊磨一次开路试验在实验室1台GM100/25 型金属矿用高压辊磨机进行，辊子直径为1 000 mm，辊宽为250 mm，处理量为60～100 t/h。开路试验设置高压辊磨机工作压力分别为

8.0 MPa、10.0 MPa、12.0 MPa，转速为 20 r/min。在不同工作压力条件下进行高压辊磨试验，高压辊磨结束后，收集辊压产品，将物料混匀、缩分、取样，进行粒度组成分析。开路试验流程见图1，不同工作压力下的电耗情况见表2，物料负累积曲线见图2，物料粒度组成分析结果见表3。

由表2、图2、表3可知：在高压辊磨机工作压力为8.0 MPa、10.0 MPa、12.0 MPa时，-5.000 mm 粒级产率分别为 69.84 %、75.53 %、75.91 %，-0.074 mm粒级产率分别为7.90 %、8.53 %、8.67 %;试验辊压数据表明，不同工作压力下的辊压产品细粒级产率逐渐升高，高压辊磨机对赤峰柴矿公司矿石有较好的挤压效果。在不同工作压力下高压辊磨机辊压产品粒度组成差异小，但高工作压力下的能耗较高，随着工作压力的增大电耗依次为 1.81 kW·h/t、2.21 kW·h/t、2.71 kW·h/t。因此，根据不同工作压力下电耗及辊压产品粒度分布结果，推荐最佳工作压力为 10.0 MPa。

1.3 闭路筛分试验

根据开路条件试验设定高压辊磨闭路试验工作压力为 10.0 MPa，每次给料量10.00 kg，每次高压辊磨结束后，收集辊压产品，用振动筛（筛孔为 5 mm×5 mm）筛分，称量筛上、筛下物料，保留筛下物料，筛上物料返回与新给料混匀，重新给入高压辊磨机;重复以上试验流程，直至筛下物料质量接近新给料质量或筛下物料不再增加，则该流程达到平衡。将循环平衡后的筛下物料缩分、取样，进行粒度组成分析。试验流程见图3，高压辊磨闭路筛分循环负荷见表4，最终筛下物料粒度组成分析结果见表5。

由表4数据分析计算得出：该矿石在高压辊磨闭路筛分试验第 3 次达到平衡，筛上物料循环质量为 4.06 kg，计算得到高压辊磨机循环负荷为 40.60 %。由表5可知：在高压辊磨机工作压力10.0 MPa下，闭路筛分循环试验平衡时的筛下物料中-0.500 mm粒级产率为31.71 %， -0.074 mm 粒级产率为 11.05 %。

试验推荐闭路筛分工艺流程中高压辊磨机工作压力10.0 MPa，筛孔孔径5 mm，循环负荷40.60 %。

2 高压辊磨闭路筛分工艺应用

根据试验结果、设计要求、生产现状，赤峰柴矿公司经多次内外部论证，最终确定选冶整体技术改造思路是边生产边改造。考虑到破碎需新增一段高压辊磨机及筛分厂房建设，以及设备的采购周期，首先对破碎系统进行高压辊磨闭路筛分工艺改造，使其能与经营目标匹配。

2.1 工艺流程及改造方案

原常规破碎采用两段一闭路工艺流程：粗碎采用C80颚式破碎机，细碎采用HP300圆锥破碎机，筛分采用2YKR2060H圆振动筛，供矿粒度350～0 mm，最终产品粒度P90为-11 mm。技术改造方案为：新增高压辊磨闭路筛分工艺，即在原两段破碎设备基础上增加1台140 mm×80 mm高压辊磨机，其电动机功率为2×500 kW，与1台2USTK3060振动筛组成闭路，形成三段两闭路破碎筛分系统。高压辊磨机参数见表6，高压辊磨闭路筛分工艺流程见图4。

2.2 应用效果

2020年8月破碎工艺改造为“两段破碎+高压辊磨”，并在高压辊磨后设置闭路筛，通过生产调试，优化了入磨粒度，实现了多碎少磨，同时合理分配二段磨矿的负荷，充分挖掘了磨矿流程及系统潜力，选矿能耗与成本大幅降低，实现了选矿“增产增效、降本增效、提质增效”的目的。改造前后破碎工艺产品对比见表7。

1）多碎少磨，节能增效。破碎采用高压辊磨闭路筛分工艺，优化了现有二段磨矿工艺负荷及能力，提高了磨矿效率，改善了选别指标，优化了选矿能耗。赤峰柴矿公司应用高压辊磨闭路筛分工艺后，破碎生产能力提高50 %，产品粒度P90由-11 mm 降至-6 mm，破碎能耗由总占比的6.80 %增至15.32 %，球磨能耗由总占比的51.87 %降至45.85 %，选矿总能耗降低9.83 %。高压辊磨闭路筛分工艺应用前后能耗构成情况见图5。

2）提质提量，降本增效。高压辊磨闭路筛分工艺应用后，通过对高压辊磨机辊参数、闭路筛筛面选型的优化，以及球磨机钢球级配的优化和二段磨矿负荷均衡分配技术的调整，选矿处理量提高了35 %以上，选矿尾矿指标同比降低了10 %，选冶生产成本降低了11.16 %，年降低成本近千万元。高压辊磨闭路筛分工艺应用前后能耗对比见图6，选冶成本对比见表8。

3 结 语

当前，中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，处在转变方式、优化结构、转换动力的攻关期。对传统产业实施节能升级改造，可以赋能实体经济，在绿色转型中形成新的经济增长点。赤峰柴矿公司通过应用高压辊磨闭路筛分工艺，提高了选矿处理量，改善了选别指标，优化了选矿能耗，降低了生产成本，应用效果良好。高压辊磨机是高效率设备，其开闭路工艺的选择与应用应充分遵循选矿产品及产能的要求，流程选择要依托工艺技术特点、设备能力，充分发挥高压辊磨工艺先进、高效、节能的工艺特性。应用高压辊磨闭路筛分工艺的破碎系统本身因装机负荷的增加，破碎能耗及成本会有一定程度增加，但从全流程统筹规划，综合考虑选冶整体产能、选冶设计及生产技术改造等，应优先选择高压辊磨闭路筛分工艺，真正践行“多碎少磨”理念，实现选冶全流程质和量的优化，助推矿业高质量发展。

[参 考 文 献]

[1] 孫业长.高压辊磨流程的经济评价及风险分析[J].金属矿山，2012（11）：63-66.

[2] 罗主平，刘建华，李生奇.高压辊磨作业对矿石后续碎磨性影响研究[J].现代矿业，2010，26（4）：56-59，64.

[3] 罗星臣，张国旺，肖骁，等.高压辊磨机与大型立磨机联合碎磨工艺研究分析[J].矿山机械，2018，46（6）：1-5.

[4] 段伟伟，杨海龙.高压辊磨机在国内铁矿山的应用及分析[J].矿业工程，2018，16（3）：37-41.

[5] 张光宇.矿山行业用高压辊磨机的技术及其发展[J].有色金属（选矿部分），2011（增刊1）：82-86.

[6] 谢敏雄，王宝胜，郭遥.高压辊磨机与大型球磨机联合粉磨工艺性能匹配研究[J].黄金，2015，36（11）：44-50.（下转第75页）

Experimental application of high pressure roller mill in Chifeng Chaikuang company

Xie Minxiong

（Chifeng Chaihulanzi Gold Mining Co.，Ltd.，Shandong Gold Group Co.，Ltd.）

Abstract：The conventional crushing process has low productivity and coarse product grain in the production of Chifeng Chaikuang company.In light of that，based on semi-industrial test，closed-circuit high pressure roller mill screening process is applied and achieves good production performance.The production practice shows that the process performs fit，effectively improving the energy consumption structure of the metallurgical system，optimizing production index，improving productivity，lowering production cost，with the crushing productivity increased by 50 %，product grain P90 decreased from -11 mm to -6 mm，metallurgical production cost lowered by 11.16 %，saving nearly ten million yuan per year and creating significant social and economic profits.

Keywords：high pressure roller mill;gold mine;crushing;closed-circuit screening;cost-effective