小廟嶺選礦廠大型球磨機磨礦介質優化試驗

平曉朵 朱紀朋

（欒川龍宇鉬業有限公司）

球磨機是選礦行業應用最為廣泛的磨礦設備，工作原理是依靠研磨介質對入磨物料的反復沖擊與研磨使物料達到要求的粒度。球磨機的優點是結構簡單，技術成熟，操作及維護方便，性能比較穩定，可以實現自動化生產［1］，但存在單位功耗大及生產效率低等缺點。因此，降低球磨機能耗，優化粉磨過程，高效地完成原料的研磨并提高最終產品質量，成為選礦行業節能降耗工作的重點［2］。

欒川小廟嶺選礦廠日處理量1.3 萬t，球磨機處理能力達最大限度，但磨礦效率不高，現有球磨機鋼球研磨效果不能滿足正常生產需要。針對該選廠生產實際情況，對球磨介質的應用進行了工業試驗研究，對磨礦介質的各項技術經濟指標進行了對比，旨在提質降本，為企業提升經濟效益創造條件。

1 小廟嶺選礦廠概況

1.1 礦石性質

小廟嶺選礦廠所選礦石為欒川南泥湖礦區的礦石，屬斑巖-矽卡巖型鎢鉬礦床。礦石主要金屬礦物為輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，次有黃銅礦和少量褐鐵礦，主要脈石礦物為石榴石、石英和斜長石［3］。輝鉬礦為主要含鉬礦物，分布于各類巖石中，其含量微少，分布不均勻。礦石的密度為2.73 t/m3，松散系數為1.60～1.65，普氏硬度f為10～14，含水3%左右。原礦全元素分析結果見表1。

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1.2 磨礦分級生產現狀

小廟嶺選礦廠工藝主要包括碎礦篩分、磨礦分級、鉬礦選別、精礦脫水以及尾礦處理。磨礦作業采用2 個系列一段閉路磨礦流程（圖1），由?4 800 mm×7 000 mm溢流型球磨機與FX660-GTX6型水力旋流器組成。經過磨礦作業，礦石粒度從-10 mm 降至-0.20 mm，其中，-0.074 mm 粒級含量占60%左右。

1.3 磨機分級粒度現狀

入選粒度是影響選礦產品質量、選礦成本和選礦效率最重要的浮選工藝參數之一［4］。該選廠自投入生產以來，入選粒度不理想，具體表現在+0.178 mm 粒級含量在10%以上，-0.074 mm 粒級含量波動大等。為詳細了解磨礦分級后入選礦漿的粒級和粒級分布情況，對現場2 個磨礦分級系列進行取樣，入選礦漿粒級篩析對比結果見表2。

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由表2可知，1#、2#球磨機磨礦分級產品中，+0.074 mm粒級含量分別為35.00%，34.50%；2個系列的入磨礦石均屬于同一原礦，磨礦產品粒級分布相差不大，且均屬于較粗粒級的礦漿，不利于鉬礦選別作業［5］。

1.4 磨礦介質機械性能對比

小廟嶺選礦廠現場的鍛造鋼球采用空氣錘結合模具鍛打而成，存在強度和耐磨性偏低、易碎、碎球率和失圓率較高等問題［6］，雖然表面硬度可達56 以上，但鍛鋼球芯的淬透性差。高鉻鋼球與鍛造鋼球機械性能對比見表3。

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2 試驗結果與討論

為了優化磨礦產品細度，提高球磨機的磨礦效果，降低生產成本，保證浮選系統的正常穩定運行，1#系列球磨機使用鍛造鋼球，2#系列球磨機使用高鉻鋼球，取6 個月現場應用數據進行球磨機介質優化對比［7］。

2.1 球磨機粒度分布試驗

試驗在6 個月內共取樣12 次，對+0.178 mm、-0.074 mm 粒級含量進行統計分析。球磨機粒度分布試驗結果見表4。

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由表4 可知，1#球磨機分級溢流礦漿+0.178 mm粒級平均含量15.68%，波動范圍為10.35%～21.45%；-0.074 mm粒級平均含量61.47%，波動范圍為56.42%～68.74%；2個粒級含量波動均較大，且+0.178 mm 粒級含量最高達21.45%，磨礦效果較差，不利于浮選指標的控制。2#球磨機分級溢流礦漿+0.178 mm平均含量14.96%，波動范圍為11.04%～20.96%，+0.178 mm 含量呈下降趨勢；-0.074 mm 平均含量61.30%，波動范圍為57.93%～63.60%。與1#球磨機相比，2#球磨機磨礦產品粒度波動范圍更小，細度穩定，礦石解離度高，更有利于浮選指標的控制。所以，高鉻鋼球作為磨礦介質的磨礦效果更好。

2.2 鋼球消耗影響分析

1—6月2臺球磨機的鋼球消耗情況見表5。

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由表5 可知，1#球磨機6 個月平均球耗為0.601 kg/t，最低球耗為0.511 kg/t，最低球耗高于鋼球購買合同約定值0.420 kg/t。2#球磨機6 個月平均球耗為0.511 kg/t，最低球耗為0.364 kg/t，最低球耗低于0.420 kg/t，且球耗呈下降趨勢，表明2#磨機高鉻鋼球磨礦效果好，球耗較小。

2.3 經濟效益分析

根據表5 可知，1—6 月鍛造鋼球累計消耗656 t，高鉻鋼球累計消耗530 t，半年可節省鋼球消耗126 t。鍛造鋼球采購價格7 260 元/t，高鉻鋼球采購價格7 680 元/t，每臺磨機6個月可節省鋼球費用69.216 萬元，每年可節省138.432 萬元。

3 鋼球替換方案對比分析

鋼球替換有2種方案。第1種方案為一次性更換磨礦介質，第2種方案為逐步替換磨礦介質。以1 a作為估算周期，年處理原礦440 萬t為估算標準，按目前的礦石硬度、處理量和磨礦細度估算，鋼球補加球耗約0.43 kg/t。

第1種方案將鍛造鋼球一次性更換為高鉻鋼球，每臺磨機一次性更換鋼球約230 t。按目前高鉻鋼球價格7 680 元/t、高鉻鋼球補加球耗0.43 kg/t估算，1 臺球磨機需176.64 萬元，2 臺磨機一次性更換鋼球費用約353.28 萬元，全年2 臺磨機鋼球補加費用約1 453.05 萬元。所以，第1年鋼球費用為1 806.33 萬元，第2年及以后費用為1 453.05 萬元。

第2種方案使用?100 mm和?80 mm高鉻鋼球逐步替換現有鍛造鋼球，替換期約6個月。鋼球球耗約0.460 kg/t，按目前鋼球價格7 260 元/t和2臺磨機6個月220 萬t 原礦處理量估算，2 臺磨機替換期內鋼球費用約734.7 萬元。替換期后（剩余6 個月），鋼球球耗0.43 kg/t，高鉻鋼球價格7 680 元/t，2 臺磨機替換期后鋼球補加費用約726.5 萬元。第1 年鋼球費用1 461.2 萬元，第2年及以后費用1 453.05 萬元。

一次性更換磨礦介質方案，磨礦效果和鋼球噸耗改善較快，但需要一次性投入353.28 萬元，且需將球磨機內鋼球清理干凈，工作量大，停機時間長。逐步替換磨礦介質方案，磨礦效果和鋼球噸耗改善較慢，但不需要一次性投入大量資金，且可在不影響正常生產及減少停機時間的情況下，減少替換鋼球費用353.28 萬元。根據公司現場球磨工藝生產狀況，采用逐步替換現有鍛造球的方式，將選廠的鋼球逐步替換為高鉻鋼球。

4 結 論

（1）小廟嶺選礦廠所選礦石為欒川南泥湖礦區礦石，屬斑巖-矽卡巖型鎢鉬礦床。礦石主要金屬礦物為輝鉬礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，次有黃銅礦和少量褐鐵礦，主要脈石礦物為石榴石、石英和斜長石。輝鉬礦為礦床主要含鉬礦物，分布于各類巖石中，其含量微少，分布不均勻。

（2）高鉻鋼球耐磨性優于鍛造鋼球，應用高鉻鋼球后，磨礦細度得到改善，產品粒度波動范圍更小，細度穩定，礦石解離度高，利于浮選指標的控制。

（3）該選廠采用高鉻鋼球替代鍛造鋼球，通過6個月的工業試驗，磨礦平均球耗由0.601 kg/t 降至0.511 kg/t，每年可節約鋼球成本138.432 萬元。

（4）一次性全部更換磨礦介質方案磨礦效果和鋼球噸耗改善較快，但一次性投入較大，且需將球磨機內鋼球清理干凈，工作量大，停機時間長。逐步替換磨礦介質方案磨礦效果和鋼球噸耗改善較慢，但不需要一次性投入大量資金，且可在不影響正常生產、減少停機時間的情況下，減少替換鋼球費用353.28 萬元。根據公司球磨工藝現場生產狀況，采用高鉻鋼球逐步替換現有鍛造鋼球的方式。