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高压辊磨机进行铜矿顽石破碎的应用实践

导读

传统矿山选矿半自磨工艺中顽石矿的破碎主要采用圆锥破碎机来完成，破碎后的细粒顽石矿再返回半自磨继续碎磨。该工艺中，顽石在半自磨系统中反复循环，破碎后粒度仍较大，尤其在处理硬度较高矿石时，其顽石碎磨效率较低，严重影响了半自磨系统产能。基于此，对西藏某铜矿选矿项目进行了半自磨顽石破碎系统的细碎改造，具体工艺流程为半自磨(顽石粗碎+顽石高压辊磨细碎)—球磨系统工艺，高压辊磨机采用闭路工艺，筛下细粒产品直接给入球磨作业。现场应用实践表明，在传统顽石破碎机后增加高压辊磨机来进一步粉碎顽石，可以降低粒度，取得显著的系统提产效果，达到降耗指标。

半自磨工艺具有工艺流程短、基建投资低的特点，在大型金属矿山得到广泛应用，随着半自磨工艺技术的成熟和设备的大型化发展，其应用范围不断扩大。

半自磨工艺中，顽石处理主要采用圆锥破碎机开路破碎，破碎产品返回半自磨系统。由于破碎机产品粒度偏粗，部分大粒度矿石仍属于顽石矿的粒度范围，不容易被半自磨钢球破碎，而其作为研磨介质，粒度太小、质量轻，在系统中反复循环，导致半自磨系统产能下降，磨矿能耗增加。

高压辊磨机以其高压层压破碎原理在矿山等硬岩矿细碎、超细碎作业中取得良好的应用效果。采用高压辊磨机进行半自磨工艺中顽石矿的二段破碎，可有效解决传统顽石破碎工艺中产品粒度偏粗的问题。同时，可优化前端破碎工艺，放粗顽石破碎机排矿粒度，降低顽石破碎机的负荷，提高破碎机衬板寿命，提高作业率。顽石矿经高压辊磨机层压破碎后，矿石粒度较小(5mm)，功指数降低，可减小后续磨矿系统能耗。

1高压辊磨机顽石破碎工艺

高压辊磨机用于顽石矿破碎主要有以下2种工艺。

(1)顽石矿经圆锥破碎机破碎后进入高压辊磨机粉碎，高压辊磨机采用开路工艺，高压辊磨机排矿返回半自磨机。该工艺顽石矿经两段开路破碎，流程相对简单，半自磨返料中难磨粒子含量减少，循环负荷降低，可以提高半自磨产能。但是，由于两段均采用开路破碎，顽石破碎工序做功受限，无法有效控制产品粒度，顽石矿破碎后矿石需返回半自磨系统，系统提产降耗效果有限。

(2)顽石矿经圆锥破碎机破碎后进入高压辊磨机粉碎，高压辊磨机采用闭路工艺，高压辊磨机排矿给入振动控制筛(3～6mm)，筛上产品返回高压辊磨机，筛下产品直接进入二段球磨机作业。该工艺进一步强化了顽石破碎工序，符合“多碎少磨”的理念，且顽石矿的破碎粒度可达到半自磨成品粒度，使顽石矿具备不返回半自磨系统的条件，可充分释放半自磨系统产能。

2现场工艺改造

西藏某铜矿选厂项目原设计碎磨工艺为“粗碎+半自磨+顽石破碎+球磨”的SABC流程，设计规模为15万t/d，工作制为24h。粗碎选用1台60-113E旋回破碎机，破碎产品经带式输送机运至原矿堆场，半自磨、球磨及分级设计为4个系列作业，铜矿石采用4个系列半自磨机碎磨处理，合格产品经直线筛下合并进入球磨系统，半自磨筛上矿石经带式输送机进入顽石仓，共用同一套顽石破碎系统(3台圆锥破碎机)细碎处理，开路破碎后的顽石返回半自磨机。半自磨机型号为φ10.37m×5.18m，球磨机型号为φ7.92m×14.33m，分级采用水力旋流器。

项目投产后，由于实际矿石性质数值与设计值偏差较大、顽石破碎效果差等原因，导致碎磨系统未能达到设计产能。为提高碎磨系统产能，经过多次技术论证，对顽石破碎系统进行技术改造，在原顽石破碎流程的基础上增加高压辊磨机，高压辊磨机采用闭路流程，顽石破碎后的筛下产品直接给入球磨系统。改造后碎磨工艺如图1所示。

图1改造后碎磨工艺流程

3试验研究

为验证高压辊磨机顽石破碎的应用效果，进行了顽石矿辊压试验研究。本次试验的矿石取自现场顽石矿，实验室破碎至26mm以下后，进行辊压试验。现场顽石矿P80为33320μm，试验入料P80为23016μm，现场取样及实验室破碎后的物料粒度组成如表1所列。

表1现场顽石矿及高压辊磨试验入料粒度组成

3.1条件试验

为确定本项目工况条件下高压辊磨机合理的运行参数，进行了不同比压的条件试验。试验结果如表2、3所列。

表2高压辊磨条件试验结果

表3高压辊磨条件试验产品粒度分析结果

由表2可知，系统压力由2MPa提高至4MPa时，单位能耗从2.16kW·h/t升高到3.53kW·h/t；单位通过量由160t·s/(h·m3)减小到156t·s/(h·m3)；破碎产品中心料-5mm含量由83.85%升高到93.72%。

3.2现场应用效果

西藏某铜矿一期选矿项目位于世界屋脊高海拔地区，现场海拔高度为4500m，一期选矿厂设计规模为15万t/d。自2021年投产以来，经过生产调试，碎磨系统实际产能只有13万t/d，未达到设计产能。为了实现设计产能，对选矿碎磨系统进行了工艺改造，顽石矿工艺为“粗碎+半自磨+顽石破碎