专利名称：球磨机精确化装补球与能耗前移结合的增产节能方法
技术领域：
矿石破碎与磨细技术领域二、背景技术矿石在进入选矿之前都要进行碎矿和磨矿作业，碎矿和磨矿作业是一种高能耗作业，特别是磨矿作业，每年要耗去全年发电量的4～5％。磨矿能耗高的重要原因之一是磨矿机的效率太低。提高球磨机的生产能力降低能耗是磨矿领域长期研究的课题。采用精确化装补球方法是申请人2003年专利号ZL200310111145.0中提出的增产节能新方法，其运用在磨矿作业中不但有效提高磨矿效率还降低了能耗。能耗前移是在破碎效率高的碎矿阶段加重任务，降低碎矿粒度，增加碎矿段能耗，从而为磨矿阶段增产创造条件，使效率低的磨矿阶段减少磨碎任务，节省磨矿能耗。由于这样，磨矿上节省的能耗比碎矿上多耗的能量大得多，使矿石的破碎及磨矿系统总能耗下降。国外有研究认为，碎矿粒度降到15mm以下时，碎矿及磨矿的总能耗最低。能耗前移有理论依据，也有实践效果证实，是当今选矿界公认的增产节能技术。但是，将球磨机的精确化装补球与能耗前移这两种有效的增产节能方法相结合起来，形成一种增产节能效果更好的方法却是没有的。重要的是，这两种增产节能方法的结合并非机械的叠加作用，而是相互促进并且互相使对方的增产节能效果更显著。
公知的申请人提出的专利号为ZL200310111145.0中公开的实用于一段磨矿的球磨机精确化装补球方法的技术方案为测定待磨矿石的单轴抗压强度σ、不规则矿块的抗压强度σ0以及矿石的弹性模量和泊松比；对磨机新给矿及返砂进行筛析，然后按返砂比数值折算新给矿及返砂，并合并得出全给矿粒度组成，再扣除不需要磨细的细级别后折算确定待磨全给矿粒度组成，最后，将待磨全给矿按粒度大小分组；根据矿石的σ或σ0及各组矿粒的上限粒度以及磨机已知的工作条件和参数，用球径半理论公式计算各组矿粒需要的球径值；按待磨全给矿各组矿粒的产率及所需球径确定磨机初装球比；验证初装球的合理性及精确性，不合理及不精确的初装球返回第(4)步再作调整不合理部分的比例；绘制磨机初装球的球荷粒度正累积特性曲线，用作图法确定补加球的球荷正累积特性曲线，依据此曲线得出各种补加球的比例。
上面技术方案说明碎矿工序粒度(即磨矿阶段的给矿粒度)愈粗，磨机需要的钢球直径愈大，由于给矿粒度范围宽，需要的钢球种类也愈多，配球困难，实施精确化装补球困难，实施后的效果也不太显著。反之，碎矿工序粒度愈细，实施精确化装补球愈容易，实施以后的效果也愈显著。
能耗前移的增产节能方法只解决了降低碎矿粒度的问题，但仅只降低碎矿粒度时增产节能的效果并不显著。我国华北的几个大铁矿的生产实践证明，碎矿粒度每降低1mm，磨机的生产能力只能提高1吨/时左右，提高的幅度也就5～10％。若既降低碎矿粒度，磨矿时采用精确化装补球方法，磨矿上钢球尺寸精确化调整跟上，增产幅度可达20-30％，碎矿和磨矿总能耗度/吨下降超过10％，出现了料想不到的增产节能效果。云南大红山铜矿等几个大矿山的试验及生产实践证明，精确化装补球与能耗前移结合是增产节能的最有效方法。
发明内容
1.发明目的本发明的目的是降低碎矿工序的碎矿粒度，增大该工序能耗(能耗前移)，即降低磨矿工序的给矿粒度；进入磨矿工序后，实施精确化装补球方法进行磨矿，使精确化装补球方法与能耗前移这两种有效的增产节能方法相结合，使碎矿工序和磨矿工序总能耗度/吨下降幅度超过10％，磨矿台时能力提高30％以上。为选矿界的增产节能开辟一条有效的途径。
2.技术方案选矿厂的生产能力实际上是由磨机生产能力决定，欲提高选厂的生产能力必然先从磨机开始挖潜，而球磨机的生产能力挖潜也总是从磨矿的行为主体钢球开始的，优化球量及尺寸与配比，然后再从相关因素的改进去扩大效果。具体实施步骤为(1)、采用一段磨矿，将给矿粒度(碎矿工序的碎矿粒度)为≤12mm的矿粉一次磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的占60-65％，实施步骤为①针对待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ(kg/cm2)、不规则矿块的抗压强度σ0，矿石的弹性模量和泊松比；②对磨机新给矿及返砂这两种矿料分别进行筛析，然后按返砂比数值折算新给矿及返砂，并合并得全给矿粒度组成，再扣除不需要磨细的细级别后，折算确定待磨全给矿粒度组成，最后，将待磨全给矿按粒度大小分成4～6组；③根据矿石的σ或σ0及各组矿粒的上限粒度，以及磨机的工作条件和已知的参数，用球径半理论公式计算各组矿粒需要的球径值；④按待磨全给矿各组矿粒的产率与它所需要球径产率相当的原则确定磨机初装球的球比；
⑤确定的初装球比在实验室的大磨机中作磨碎验证，证明其合理性及精确性，对不合理及不精确的初装球比返回第④步调整不合理部分的比例，验证后合理的初装球直接进入工业应用；⑥依据推荐的初装球比绘制初装球的球荷正累积特性曲线。用作图法确定补加后的球荷正累积特性曲线，依据此曲线计算补加球比。
(2)、采用两段磨矿流程，先经一段磨矿，将给矿粒度为≤12mm的矿粉磨至最大粒度2-3mm，其中小于0.074mm的占20-30-40％，再经二段磨矿，将其磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的大于70％，其实施步骤为①针对待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ(kg/cm2)、不规则矿块的抗压强度σ0，矿石的弹性模量和泊松比；②对两段磨矿的第一段磨新给矿及返砂分别作筛析，然后按返砂比折算新给矿及返砂，并合并得全给矿粒度组成，扣除第一段磨产品中小于0.15以下级别，折算待磨物料粒度组成，将待磨全给矿分成3或4组；③根据矿石的σ或σ0以及各待磨矿粒组上限粒度以及磨机的工作条件和参数，用球径半理论公式计算各组矿粒所需的球径值；④按待磨全给矿各组矿粒的产率与所需球组的产率相当的原则确定初装球比，为保证粗粒的有效破碎，使第一、二组钢球产率比对应粗粒组的产率多3～10个百分点；⑤确定的初装球在实验室大磨机中作磨碎实验，证明合理性及精确性，对不合理及不精确的初装球比返回第(4)步调整不合理部分的比例，验证后的合理初装球直接进入工业应用；⑥依据推荐的初装球比绘制初装球的球荷正累积特性曲线。用作图法确定补加球后的累积粒度特性曲线，依据此曲线计算补加球比；⑦两段磨矿流程中第二段磨，用球径半理论公式计算或是实验确定，所需球径为Φ30～40mm。由于给矿粒度范围窄，第二段磨用Φ40及Φ30mm两种球也就足够了。
⑧为了提高细磨效率及减轻有害的过粉碎，并降低磨矿介质成本，按单个重量相等的原则，用D×L为35×40及30×35mm两种铸铁段取代Φ40及Φ30mm小钢球，这里D-截头圆锥体大头直径，L-截头圆锥体长度；⑨为生产及管理方便，第二段磨机中初装球补加均用D×L为35×40及30×35mm铸铁段各占50％。
3.与公知技术相比具有的优点及积极效果
(1)效果更显著。磨矿上节省的能耗比碎矿上多耗的能量大得多，使矿石的破碎及磨矿系统总能耗下降超过10％，磨矿台时能力提高30％以上。产生了料想不到的积极效果，为选矿界的增产节能开辟一条有效的途径。
(2)适应性更强。精确化装补球方法及能耗前移增产节能方法，单独使用时一是效果不太显著，二是应用范围受限制。两种方法结合后，适应性增强。当球磨机给矿粒度过粗，甚致大于25mm时，可以先实施降低碎矿粒度，再实施精确化装补球方法。
四
图1是一段磨矿精确化装补球的球荷正累积曲线，图2是两段磨矿中一段磨精确化装补球的球荷正累积曲线。两个图中的曲线1是初装球曲线，曲线2是补加球后的球荷曲线。
五具体实施例方式
实施例一.云南某铜矿，规模3000吨/日，采用两台直径×长度为3.6×4.5米球磨机平行进行一段磨矿。该厂装补球不合理，不能完成设计指标，先在一段磨实施精确化装补球方法，生产能力大幅度超过设计指标，之后又降低碎矿粒度，由15mm降至12mm，增产节能效果更佳，具体实施程序如下(1)实测矿石单轴抗压强度σ＝871.775kg/cm2，不规则矿块抗压强度σ0＝398.75kg/cm2，矿石泊松比μ＝0.28，矿石中硬偏软，脆性中等。
(2)取新给矿及返砂分别筛析，返砂比按200％计，折算新给矿及返砂后，合并成全给矿，其粒度组成为级别(mm) 12～1010～55～2 2～0.15＜0.15合计产率(％) 27.34 26.9125.318.44 12100.00扣除＜0.15mm细级别后折算待磨粒级组成，并分四个组如下组别①②③ ④待磨级别(mm)12～1010～55～2 2～0.15合计待磨产率(wt％) 31.13 30.5828.769.53 100.00(3)根据矿石单轴抗压强度σ值，以及磨机工作条件和工作参数用球径半理论公式计算4个矿粒组所需的球径(按各组上限粒度计算)如下各组矿粒粒度上限(mm)12105 2计算所需球径(mm)70604030(4)按待磨全给矿各组的产率与所需钢球产率相当的原则确定磨机的初装球比为
待磨全给矿分组① ② ③ ④各待磨矿粒组产率(wt％)31.1330.5828.769.53各组矿粒所需球径(mm) 70 60 40 30各种钢球比例确定 30. 30 30 10.0(5)在D×L为450×450mm实验室大磨机中进行对比磨碎验证，所推荐的初装球方案Φ70∶Φ60∶Φ40∶Φ30＝30∶30∶30∶10效果比现厂用球方案及偏大、偏小方案均优越，生产中采用推荐方案。
(6)根据推荐的初装球方案，在图1的算术坐标中绘制初装球的正累积特性曲线1，将曲线1向右上方平行移动到Φ50mm处，得补加后的球荷特性曲线，由此曲线算得各种球的补加球比为Φ70∶Φ60∶Φ50＝55∶35∶10选矿厂2003年5月1日投产，经三个月公关，磨机生产率只53.24吨/台.时，单位单耗26.3度/吨，2003年7月后开始采用精确化装补球法，2004年磨机台时能力提高至75.56吨/台.时提高41.92％，电耗降至18.5度/吨，降低29.66％。2005年能耗前移换了中细碎机，碎矿粒度降至≤12mm，增产节能效果进一步提高，磨机生产能力达100吨/台.时，提高87.83％，电耗降至13.7度/吨，降低47.91％。可见，两种方法结合后增产节能效果十分巨大。
实施例二.云南某铜矿选矿厂II系列，采用两段磨矿流程，一段磨及二段磨均是2.7×3.6米球磨机。碎矿最终粒度≤15mm，磨矿最终细度-0.074mm达70％，磨矿生产率70吨/台.时。现在两段磨实施精确化装补球方法，磨机生产能力提高至77吨/台.时，细度-0.074mm达74～75％，后又降低碎矿粒度至≤12mm，增产节能效果更佳，具体实施程序是1.针对两段磨矿流程一段磨的实施程序(1)测定矿石单轴抗压强度为σ＝871kg/cm2，不规则矿块抗压强度σ0＝398kg/cm2，矿石泊松比μ＝0.28，矿石中硬偏软，脆性中等。
(2)针对两段磨矿的第一段磨矿的新给矿及返砂作筛析，返砂比按100％，这算新给矿及返砂并合并为全给矿，全给矿粒度组成为级别(mm)12～88～3 3～0.15＜0.15合计产率(％)22.5032.4511.1 34.0 100.00扣除＜0.15mm级别后折算出待磨粒级组成，并分为三个组如下
组别① ② ③待磨级别(mm)12～88～33～0.15合计待磨产率(％)34.1 49.116.8 100.00(3)根据矿石σ＝871kg/cm2，一段磨机2.7×3.6米的工作条件，以及上述4组矿粒的上限粒度，计算各组矿粒所需的钢球直径如下待磨矿粒组(mm)12～88～33～0.15所需精确球径(mm)80 60 40(4)根据各待磨组的产率及各组所需的钢球直径，用破碎统计力学原理指导配球，配出一段磨的初装球方案为待磨全给矿分组 ① ② ③各待磨矿粒组产率(％)34.149.116.8各组矿粒所需球径(mm)80 60 40各种钢球比例确定38 52 10为了保证第一、二组粗粒的有效破碎，钢球产率对矿粒组产率多3～10个百分点。
(5)在实验室用D×L为450×450mm大磨机作对比磨碎试验，证明推荐的初装球比为最佳方案，提供生产中应用。
(6)根据推荐的初装球方案，在图2的算术坐标中绘制两段磨矿第一段磨机的初装球正累积特性曲线1，将初装球曲线向右上方平行移动至Φ60mm处得补加球后的球荷正累积特性曲线2，由此曲线计算出一段磨机的补球比为Φ80∶Φ60∶40＝50∶30∶202.二段磨机上精确化装补球实施程序(1)二段磨机给矿最大粒度2mm，用球径半理论公式计算，用Φ40及Φ30mm两种钢球，因为二段磨的给矿粒度范围窄，所需球种少。
(2)为了保证二段磨高效率，并使产品过粉碎轻，以及降低介质成本，决定用D×L35×40及30×35mm两种铸铁段取代生产中应用的Φ40及Φ30mm小钢球。
(3)生产中二段磨的产品细度为-0.074mm达75％，因此采用D×L为35×40及30×35mm各占50％的比例进行初装及补加。
实施精确化装补球后，II系列磨机的生产能力由70吨/时提至77吨/时，提高了10％，-0.074mm细度提高5～6个百分点。吨矿电耗由28度/吨降至25度/吨，降低10.71％。碎矿粒度降至≤12mm后，磨机生产能力提高到89吨/时，提高27.14％，吨矿电耗降至20度/吨，降低28.57％。
权利要求
1.一种球磨机精确化装补球与能耗前移结合的增产节能方法，其特征在于其按以下步骤完成，(1)、采用一段磨矿，将给矿粒度为≤12mm的矿粉一次磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的占60-65％，实施步骤为①针对待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ、不规则矿块的抗压强度σ0，矿石的弹性模量和泊松比，②对磨机新给矿及返砂两种矿料分别进行筛析，然后按返砂比数值折算新给矿及返砂，并合并得全给矿粒度组成，再扣除不需要磨细的细级别后，折算确定待磨全给矿粒度组成，最后，将待磨全给矿按粒度大小分成4～6组，③根据矿石的σ或σ0及各组矿粒的上限粒度，以及磨机的工作条件和已知的参数，用球径半理论公式计算各组矿粒需要的球径值，④按待磨全给矿各组矿粒的产率与它所需要球径产率相当的原则确定磨机初装球的球比⑤确定的初装球比在实验室的大磨机中作磨碎验证，证明其合理性及精确性，对不合理及不精确的初装球比返回第④步调整不合理部分的比例，验证后合理的初装球直接进入工业应用，⑥依据推荐的初装球比绘制初装球的球荷正累积特性曲线。用作图法确定补加后的球荷正累积特性曲线，依据此曲线计算补加球比，(2)、采用两段磨矿，先经一段磨矿，将给矿粒度为≤12mm的矿粉磨至最大粒度2-3mm，其中小于0.074mm的占20-30％，再经二段磨矿，将其磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的大于70％，其实施步骤为①一段磨矿中，针对待磨矿石测定矿石的单轴抗压强度σ、不规则矿块的抗压强度σ0，矿石的弹性模量和泊松比，②对两段磨矿的第一段磨新给矿及返砂分别作筛析，然后按返砂比折算新给矿及返砂，并合并得全给矿粒度组成，扣除第一段磨产品中小于0.15以下级别，折算待磨物料粒度组成，将待磨全给矿分成3或4组，③根据矿石的σ或σ0以及各待磨矿粒组上限粒度以及磨机的工作条件和参数，用球径半理论公式计算各组矿粒所需的球径值，④按待磨全给矿各组矿粒的产率与所需球组的产率相当的原则确定初装球比，为保证粗粒的有效破碎，使第一、二组钢球产率比对应粗粒组的产率多3～10个百分点，⑤确定的初装球在实验室大磨机中作磨碎实验，证明合理性及精确性，对不合理及不精确的初装球比返回第④步调整不合理部分的比例，验证后的合理初装球直接进入工业应用，⑥依据推荐的初装球比绘制初装球的球荷正累积特性曲线。用作图法确定补加球后的累积粒度特性曲线，依据此曲线计算补加球比，⑦第二段磨矿中，用球径半理论公式计算或是实验确定，所需球径为Φ30～40mm，⑧为了提高细磨效率及减轻有害的过粉碎，并降低磨矿介质成本，按单个重量相等的原则，用D×L为35×40及30×35mm两种铸铁段取代Φ40及Φ30mm小钢球，⑨为生产及管理方便，第二段磨机中初装球补加均用D×L为35×40及30×35mm铸铁段各占50％。
全文摘要
本发明涉及一种球磨机精确化装补球与能耗前移结合的增产节能方法，属于矿石破碎与磨细技术领域。采用一段磨矿，将给矿粒度为≤12mm的矿粉一次磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的占60－65％或采用两段磨矿，先经一段磨矿，将粒度为≤12mm的矿粉磨至最大粒度2－3mm，其中小于0.074mm的占20－30％，再经二段磨矿，将其磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的大于70％。为达到这一目的地，采用降低碎矿工序的碎矿粒度，也就是降低磨矿工序的给矿粒度，进入磨矿工序后，实施精确化装补球方法磨矿，使精确化装补球方法与能耗前移这两种有效的增产节能方法相结合，使碎矿工序和磨矿工序总能耗度/吨下降幅度超过10％，磨矿台时能力提高20－30％。
文档编号B02C25/00GK101036901SQ200710065759
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者段希祥, 杜云鹤, 杨波, 郭永杰, 曾桂忠 申请人:昆明理工大学