大山半自磨机格子板优化实践

刘 俊

（江西铜业德兴铜矿，江西 德兴 334224）

德兴铜矿大山选矿厂半自磨系统选用了1台φ10.37m×5.19m半自磨机和1台φ7.32m×10.68m球磨机用于两段磨矿，于2010年11月投入使用[1]。由铜厂和富家坞两个采区供矿，随着采区深部开采，给矿块度及硬度逐步增加，原设计半自磨机排料端排料能力不足，排料粒度组成不合理，造成半自磨机运行功率高、磨矿效率低[2]。同时，半自磨排出的顽石量仅155t/h，顽石破碎机的运转率低。

磨机排料有两个过程：一是将矿浆与顽石运送到格子板；二是矿浆通过格子板进入矿浆提升器，矿浆提升器将物料提升并且排出磨机之外。格子板是物料排出半自磨机的第一道关卡，其作用包括①把大块物料及磨矿介质保留在半自磨机内。②限制物料排出功能，强化物料的摩擦粉碎机理，进而加强细磨作用。但是如果格子板对矿浆的阻力太大，会在半自磨机内形成一个矿浆池，使精细矿浆聚集在物料中形成矿浆池。矿浆池会产生相反的转矩，减少磨机的支取功率，从而降低磨机的产量。格子孔的开孔面积、大小、排布、格子板上的提升条高度及形状直接影响着物料通过格子板的能力、半自磨机产品的粒度组成、顽石通过格子板的速度。

如果下一作业的矿浆提升器有足够的能力，通过优化格子板可实现一个预期的矿浆排出速度及半自磨机产品的粒度组成。

1 格子板结构优化实践

1.1 弧形格子板设计

弧形格子板即带弧形提升条的格子板，在国外选矿厂有现场应用实践如西澳φ12.2x11m自磨机，其能够提高格子板的通过能力，充分利用顽石破碎，实现多碎少磨，减小系统电耗的作用。

因在大山选矿厂弧形格子板第1次应用，故开孔参数参考现场直形格子板数据。现场直形格子板结构如图1所示，格子孔尺寸为70mm和26mm。弧形格子板结构如图2所示，开孔尺寸组合为70mm、50mm、40mm、30mm。因结构影响，直形格子板开孔面积为7.05㎡，弧形格子板的开孔面积降至6.5㎡。

图1 直形格子板

图2 弧形格子板

1.2 格子板通过能力离散元分析

目前，国内外使用离散元方法，对磨机等设备中的物料运动情况及磨损做了很多分析。潘庆[3]等利用ROCKY软件对半自磨衬板磨损规律进行了分析，并且分析与现场使用结果一致。孟庆霞[4]等采用离散元分析了半自磨矿浆提升器的排矿效果、磨损等，对矿浆提升器结构进行了优化。

显然格子孔的通过能力也能通过离散元进行模拟仿真，综合考虑通过格子孔的颗粒及模拟时间，采用φ65、φ45、φ40的球形颗粒进行模拟，直形及弧形格子板的通过能力分别如图3、4所示，通过能力对比如图5所示，弧形格子板通过能力是直形格子板的2.23倍。

图3 直形格子板通过情况

图4 弧形格子板通过情况

图5 直形与弧形格子板通过能力对比

2 格子孔优化工业实践

2.1 应用第一套弧形格子板生产数据分析

（1）在处理难磨矿石工况条件下。难磨矿给矿粒度分布如图6所示，可以看出难磨矿中间粒径的矿石较多。在经过半自磨的碎磨后，较一般的工况条件来说，出现的顽石量也会比较大。

图6 难磨矿给矿图像

难磨矿经过半自磨碎磨后，在处理难磨矿时，半自磨机的强制排矿作用增强，但-70mm+40mm排出量较低，过磨现象有所缓解，顽石量在200t/h-240t/h，较改造前有明显增加，台效可达1100-1150t/h。

（2）在处理一般矿石工况条件下。一般矿石给矿粒度分布如图7所示，其中细颗粒分布较多。

图7 一般矿给矿图像

在处理一般矿石时，半自磨机的功率大约处在5200kw～6500kw，顽石产生量最大不超过300t/h，半自磨机的磨矿作用有所提高，未开圆锥平均台效可以达到1200t/h。

（3）在处理粉矿工况条件下。粉矿的给矿粒度如图8所示，其中没有大于200mm的矿石。

图8 粉矿给矿图像

半自磨机处理此类矿石时由于-250+70mm粒级矿石占比偏少，仅有13.79%，-70mm+50mm排出较多，占5.02%，半自磨筒体磨矿做功减少，功率稳定在5000kw左右，出料端轴压维持在4.8Mpa，筒体内混合充填率大约下降到14%。处理粉矿时实时平均台效1168t/h，顽石量平均125t/h。使用弧形格子板后，排矿-200目含量在20.99%～31.16%，比使用直形格子板下降了10个百分点左右，+10mm含量在20%～26.73%，顽石量达到200t/h以上。由于第一套弧形格子板使用过程中，在处理粉矿及一般矿石时，球磨机负荷相对较大，还需进一步对开孔情况进行优化。

2.2 格子孔优化实践

根据第一套弧形格子板的使用情况，结合生产及排矿数据分析，将格子孔开孔尺寸优化为70mm、50mm、40mm、25mm，格子孔的排布情况如图9所示。

图9 格子孔的排布情况

格子孔优化后，几次半自磨排矿取样-200目含量都在25%～30%左右，+10mm产率15%～20%，属于比较合理的范围，有利于半自磨系统的平衡。

3 总结

一旦矿浆通过磨机载荷，它排出格子型磨机的第一步是通过格子板。因此如果下游对最大流量没有限制，最大流量取决于格子板板的设计，包括格子板提升条的形状、格子孔的尺寸、分布等。本文通过将直形格子板改为弧形格子板，合理布置开孔等措施，对德兴大山选厂半自磨机格子板优化，同时对下游结构，如提升器、振动筛筛板、顽石破腔型等进行了相应调整，取得了以下成效：

（1）格子板的通过能力提高了2.23倍。

（2）优化后半自磨机产品-200目含量都在25%～30%左右，+10mm产率15%～20%，属于比较合理的范围，有利于半自磨系统的平衡。

（3）优化后顽石量达到200t/h以上，充分利用了顽石破碎，实现了多碎少磨的目的，半自磨系统电耗明显下降。

（4）优化后半自磨系统的台效明显提高。

综上，格子板的优化实现了提高半自磨系统台效、增加顽石量、降低系统电耗等预期目标。