钢锻在锌锡铜铁硫多金属选矿厂二段磨中的应用研究.pdf

2023年7月上 世界有色金属 205钢锻在锌锡铜铁硫多金属选矿厂二段磨中的应用研究李自刚，张亮亮（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 6 6 3 7 0 1）摘 要：某锌锡铜铁硫多金属选矿厂一段磨机充填率为3 7%左右，日常补加球为高洛钢球1 0 0 mm：8 0 mm：6 0 mm=3 4 3，合计1 5 0 k g/d。二段磨机充填率为2 7%左右，日常补加球为高洛钢球5 0 mm：4 0 mm：=1 0 7，合计1 7 0 k g/d。磨矿最终产品-4 0 0 目含量达到4 7%以上，严重过磨，磨矿介质消耗量偏高，仅仅二段磨钢耗为0.2 2 4 k g/t，磨矿能耗也相对较高，同时易选粒级含量偏低，直接影响选别作业的技术指标。通过在二段磨矿中开展钢锻应用研究，钢锻与钢球相比，可减小磨机充填率，磨矿效果显著；钢耗明显降低；磨矿产品易选粒级含量明显上升，有效减少过粉碎，为选别作业提供有利条件；能耗明显降低；创造巨大的经济效益，有效降低员工劳动强度，建议在选矿厂的可大量推广使用。关键词：钢锻；磨矿介质充填率；磨矿钢耗；磨矿能耗；易选粒级；经济效益中图分类号：T B 3 8 3.1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 3-0 2 0 5-3Research on the Application of Steel Forging in the Second Stage Grinding of Zinc Tin Copper Iron Sulfur Polymetallic ConcentratorLIZi-gang,ZHANGLiang-liang(Y u n n a n Hu a l i a n Z i n c&I n d i u m S t o c k C o L t d,We n s h a n 6 6 3 7 0 1,C h i n a)Abstract:T h e f i l l i n g r a t e o f t h e p r i ma r y mi l l i n a z i n c t i n c o p p e r i r o n s u l f u r p o l y me t a l l i c b e n e f i c i a t i o n p l a n t i s a b o u t 3 7%,a n d t h e d a i l y a d d i t i o n o f b a l l s i s ma d e o f G a o l u o s t e e l b a l l s 1 0 0 mm:8 0 mm:6 0 mm=3:4:3,t o t a l i n g 1 5 0 k g/d.T h e f i l l i n g r a t e o f t h e s e c o n d s t a g e mi l l i s a b o u t 2 7%,a n d t h e d a i l y a d d i t i o n o f b a l l s i s ma d e o f G a o l u o s t e e l b a l l s 5 0 mm:4 0 mm:=1 0:7,t o t a l i n g 1 7 0 k g/d.T h e f i n a l p r o d u c t o f g r i n d i n g h a s a c o n t e n t o f o v e r 4 7%w i t h 4 0 0 me s h,w h i c h i s s e v e r e l y o v e r g r o u n d.T h e c o n s u mp t i o n o f g r i n d i n g me d i u m i s r e l a t i v e l y h i g h,w i t h o n l y 0.2 2 4 k g/t s t e e l c o n s u mp t i o n i n t h e s e c o n d s t a g e g r i n d i n g.T h e g r i n d i n g e n e r g y c o n s u mp t i o n i s a l s o r e l a t i v e l y h i g h,a n d t h e c o n t e n t o f e a s i l y s e l e c t e d p a r t i c l e s i s l o w,d i r e c t l y a f f e c t i n g t h e t e c h n i c a l i n d i c a t o r s o f t h e s o r t i n g o p e r a t i o n.B y c o n d u c t i n g r e s e a r c h o n t h e a p p l i c a t i o n o f s t e e l f o r g i n g i n s e c o n d a r y g r i n d i n g,i t h a s b e e n f o u n d t h a t c o mp a r e d t o s t e e l b a l l s,s t e e l f o r g i n g c a n r e d u c e t h e f i l l i n g r a t e o f t h e mi l l a n d a c h i e v e s i g n i f i c a n t g r i n d i n g e f f e c t s;S i g n i f i c a n t r e d u c t i o n i n s t e e l c o n s u mp t i o n;T h e c o n t e n t o f e a s i l y s e l e c t e d p a r t i c l e s i n g r i n d i n g p r o d u c t s h a s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d,e f f e c t i v e l y r e d u c i n g o v e r c r u s h i n g a n d p r o v i d i n g f a v o r a b l e c o n d i t i o n s f o r s o r t i n g o p e r a t i o n s;S i g n i f i c a n t r e d u c t i o n i n e n e r g y c o n s u mp t i o n;T o c r e a t e h u g e e c o n o mi c b e n e f i t s a n d e f f e c t i v e l y r e d u c e e mp l o y e e l a b o r i n t e n s i t y,i t i s r e c o mme n d e d t o p r o mo t e a n d u s e i t e x t e n s i v e l y i n mi n e r a l p r o c e s s i n g p l a n t s.Keywords:s t e e l f o r g i n g;F i l l i n g r a t e o f g r i n d i n g me d i u m;G r i n d i n g s t e e l c o n s u mp t i o n;G r i n d i n g e n e r g y c o n s u mp t i o n;E a s y t o s e l e c t p a r t i c l e s i z e;e c o n o mi c b e n e f i t s收稿日期：2 0 2 3-0 4作者简介：李自刚，男，生于1 9 9 2 年，壮族，云南马关人，选矿助理工程师，本科，研究方向：选矿。磨矿过程中易选粒级的生成，研磨介质重要因素。目前研磨介质主要以钢球为主，研磨介质的进步与更新换代也都是在钢球领域。为了确保易选粒级的生成，钢锻的应用开始出现在人们的视野中。某矿区是大量共伴生稀贵金属的锌锡铜金属矿床，锌铜矿物单体解离度较好，回收率较高，锡过粉碎则导致回收率偏低，磨矿过程中易选粒级的生成至关重要。某多金属选矿厂分为AB系列，单系列处理量为1250t/d，合计处理量为2500t/d，均采用两段一闭路破碎工艺流程，破碎最终产品粒度旱季上限值为18mm，雨季上限值为25mm。采用两段两闭路连续磨矿工艺流程，一段磨矿2.7*3.6m格子型球磨机与一台FX500旋流器组成闭路，二段磨矿2.4*3.0m格子型球磨机与一台FX350旋流器组成闭路。一段磨机充填率为37%左右，日常补加球为高洛钢球100mm：80mm：60mm=3 4 3，合计150kg/d。二段磨机充填率为27%左右，日常补加球为高洛钢球50mm：40mm：=10 7，合计170kg/d。磨矿最终产品-400目含量达到47%以上，严重过磨，磨矿介质消耗量偏高，仅仅二段磨钢耗为0.224kg/t，磨矿能耗也相对较高，同时易选粒级含量偏低。为了改变现状，选矿厂采用钢锻代替钢球在二段磨矿中进行试验研究。1 二段磨矿作业现状及存在问题目前主要存在以下问题：二段磨机充填率较高，日常补加球量较大，导致磨矿产品中两级分化和过磨现象较为严重；磨机衬板使用寿命较短，磨机功率较高，钢耗、能耗较大。2 钢锻代替钢球实验情况2.1 给矿粒度组成分析二段磨机给矿粒度较细，95%过筛的最大粒度仅为 0.41mm；-200 目 占 18.24%，其 中-0.038mm 为8.39%，-10m为2.40%。2.2 排矿粒度组成分析二段球磨给矿中需要磨碎的粗级别物料（+0.15mm）为49.00%，而排矿中+0.15mm以上的为29.35%，经过磨矿减少了19.65个百分点，故磨碎+0.15mm以上的粗粒级E+0.45=40.10%，效率偏低。给矿中-200目18.24%，排世界有色金属2023年7月上206矿中-200目为29.79%，新生成的-200目含量为11.55%，新生成含量偏低。新生成的-0.038mm粒级为10.44%，与-200目含量相差无几，说明矿石容易过磨。2.3 旋流器溢流粒度组成分析 200 目 为 70.57%，但 其 中-400 目 51.09%，特 别是-10m含量占合格产品的31.71%，过磨现象较大；溢流中+0.15mm的含量为3.79%，也说明粒度存在过磨，0.15mm0.10mm含量偏大，粒度组成较差。2.4 初装球比确定将给矿粒度分为六个级别：2.50.3、0.30.2、0.20.15、-0.15。求待磨级别产率，确定各组所需球径。推荐方案：504030=304030。现厂方案：60504030=25252525。拟定偏大方案：605040=304030，偏小方案：4030=5050。相同条件下开展四组方案进行磨矿效果对比试验，确定最佳初装球比。2.5 初装球比钢球磨矿试验在DL200240mm球磨机中，将转速率调至=74%左右，与现厂磨机一致，装球11kg，矿样1kg，浓度70%，磨矿时间8分钟。在相同的磨矿条件下，分别对上述四组初装球比进行磨矿试验。结果说明：现厂方案及偏大方案，-200目含量过低，过粗级别含量偏大，该舍弃。偏小方案，-200目产率最高，过粉碎级别-10微米级别也最多，中间可选级别0.10mm0.010mm及易选级别0.10mm0.038mm产率较低，也该舍弃。推荐方案，+0.10mm产率比现厂方案减少了4.68个百分点，-200目、中间易选级别0.10mm0.038mm、中间可选级别含量0.10mm0.010mm产率分别提高3.58、3.59、2.97个百分点。综合各项指标，建议采用推荐方案。2.6 初装段比钢段磨矿试验DL=4550 相 当 于 50mm 球，3540 相 当 于40mm球，2530相当于30mm球，据此可得钢段配比 为：455035402530=304030。设 立 一 个更全面的钢段配比：45503540：30352530=30 20 20 30。与钢球试验条件一致的情况下，进行磨矿试验。结果说明：钢段方案可以有效减轻过粉碎，可采用钢段方案。全面钢段方案，+0.10mm、-0.010mm产率比现厂方案分别减少了0.68、2.48个百分点，-200目、中间可选级别含量0.10mm0.010mm、中间易选级别0.10mm0.038mm产率分别提高了1.85、3.22、1.96个百分点。综合各项指标，建议采用全面钢段方案。2.7 补加钢段磨矿试验采用作图法来确定钢段的补加配比，在DL=200240mm不连续球磨机中进行补加方案的对比试验，试验条件与初装球试验条件一致，指标情况详见表1。结果说明：钢段补加方案-200目比钢球补加方案提高了8.92个百分点。+0.10mm产率比现厂钢球补加方案减少了6.96个百分点。中间可选级别含量0.10mm0.010mm、中间易选级别0.10mm0.038mm产率比现厂钢球补加方案分别提高了6.02、5.27个百分点。综上，推荐补加钢段方案为：455035403035=403030。3 钢锻工业试验3.1 AB系列磨矿介质试验对比分析为了避免两级分化和减少过粉碎的情况，提高磨矿易选粒级的含量，该选矿厂决定引进新材料高洛钢锻代替钢球，在B系列开展钢锻工业试验，将磨矿效果和指标情况与A系列进行对比。通过前期的充分论证和材料准备，利用进行检修时，将原本的B系列二段磨高铬球更换为高铬锻，制定了初装球、日常补加球制度和磨矿工艺控制参数，日常补加球制度为4550mm3540mm3035mm=604040，每日添加140kg，初装球12t，磨机介质充填率为20%，磨矿浓度控制在70%72%之间，旋流器分级压力控制在50100kpa之间，旋流器沉沙咀在45mm60mm之间调整。在设备设施、工艺条件控制基本相同的情况下，进行AB系列磨矿指标情况进行对比，统计AB系统二段旋流器溢流及球耗情况，经11个月的生产运行，B系列磨矿介质充填率稳定在20%左右，钢耗情况如表2所示。表2结果说明：A系列二段磨使用钢球钢耗为0.224kg/t，B系列二段磨使用钢锻钢耗为0.11kg/t，相对于A系列B系列减少了0.113kg/t，说明钢锻在磨矿中能有效降低球耗，并且效果显著。表3结果说明：AB系列在生产设备、工艺控制条件相同的前提下，B系列相比A系列二段溢流-400目产率偏低，相对于A系列减少了1.95%，同时中间粒级产率增加，相对于A系列增加了2.66%，并且二段循环量较大，磨矿稳定性表1补加方案磨矿试验结果综合指标指标方案+0.10mm(%)0.10-0.010mm(%)0.10-0.038mm(%)-0.038mm(%)-0.010mm(%)-0.074mm(%)推荐钢段补加方案21.9358.8132.5145.5619.2670.22现厂钢球补加方案27.9752.7927.1444.8919.2461.3表2钢耗统计表磨机类型上一次检修时钢球量(kg)本次检修时钢球量(kg)在此期间钢球补加量(kg)在此期间矿石处理量（t)球耗(kg/t)A系列一段磨32480298701264087589.4540.174A系列二段磨840062901749087589.4540.224B系列一段磨30420308601410587738.7710.156B系列二段磨936011600922387738.7710.112023年7月上 世界有色金属 207较好，说明二段磨矿使用锻锻能稳定提高工艺要求的粒度，同时也能有效降低-400目产率，增加易选粒级产率。3.2 A系列钢锻使用情况在B系列二段磨使用钢锻取得较好磨矿效果的前提下，决定A系列也使用钢锻，在进行检修时，将原本的A系列二段磨钢球更换为钢锻，初装球与目前B系列稳定运行的充填率相近，日常补加球制度为4550mm3540mm3035mm=604040，每日添加140kg，磨矿浓度控制在70%72%之间，旋流器分级压力控制在50100kpa之间，旋流器沉沙咀在45mm60mm之间调整。统计AB系列二段旋流器溢流及球耗情况如表4所示。表4结果说明：A系列二段磨使用钢锻钢耗为0.137kg/t，B系列二段磨使用钢锻钢耗为0.113kg/t，A系列磨机钢耗较高的主要原因为A系列使用时限较短，前期钢耗相对较高，但是A系列相对于之前使用钢球其钢耗减少了0.087kg/t，更加说明钢锻在磨矿中能有效降低球耗。表5结果说明：A系列二段磨使用钢锻后，A系列二段溢流-400目和中间粒级产率已和B系列相近，更加说明二段磨矿使用锻锻能保证工艺要求的粒度，同时也能有效降低-400目产率，增加中间粒级产率。4 效益分析4.1 钢耗降低产生的经济效益经对AB系列球耗综合计算，二段磨钢耗由0.224Kg/t下降至约0.124Kg/t，钢段单价以5177元/吨计算。钢球成本创收：（0.224-0.124）838546/10000.5177=43.41万元/年。4.2 指标提升产生的经济效益易选粒级提升后，该选厂锌回收率上升了0.76%，锡回收率上升了1.22%，铜回收率上升了1%。锌锡铜实际回收率的提升大约30%的贡献来自于磨矿中间粒级的提升，则算锌锡铜实际回收率提升为：锌回收率上升0.456%，锡回收率上升0.732%，铜回收率上升0.6%，指标提升创造的效益为：锌回收率：838546*2.594%*0.228%*10593=52.54万元；锡回收率：838546*0.311%*0.366%*105168=100.38万元；铜回收率：838546*0.158%*0.3%*36970=14.69万元；技术指标提升增创经济效益：52.54+100.38+14.69=167.61万元/年。4.3 能耗降低产生的经济效益该选厂将二段磨矿介质由原来的钢球更换为钢锻后，磨机功率明显降低，B系列磨机有效功率由原来的156.51kw/h降低至153.73kw/h，降低了13.78kw/h；A系列磨机有效功率由原来的143.05kw/h降低至127.23kw/h，降低了15.81kw/h。减少能耗创造的经济效益为：（13.7824330+15.8124330）0.374=8.76 万元/年。5 结论（1）钢锻在锌锡铜铁硫多金属选矿厂二段磨中能够得到很好的应用，使用钢锻相比于钢球，可减小磨机充填率，且磨矿效果较为显著。（2）钢锻应用于锌锡铜铁硫多金属选矿厂二段磨中能够明显降低钢耗。（3）钢锻应用于锌锡铜铁硫多金属选矿厂二段磨中磨矿产品易选粒级含量明显上升，大大减少过粉碎的情况，可为选别作业提供有利条件。（4）钢锻应用于锌锡铜铁硫多金属选矿厂二段磨中能够明显降低能耗。（5）钢锻在锌锡铜铁硫多金属选矿厂中的应用创造巨大的经济效益，同时有效降低员工劳动强度，提高磨矿效果，建议在选矿厂的可大量推广使用。表3二段旋流器溢流筛析对比样品名称粒度(目)产率(%)样品名称粒度(目)产率(%)个别累计个别累计A原矿溢流+20030.99100B原矿溢流+20030.28100+40023.0269.01+40025.6869.72-40045.9945.99-40044.0444.04合计100合计100表4钢耗统计表磨机类型上一次检修时钢球量(kg)本次检修时钢球量(kg)在此期间钢球补加量(kg)在此期间矿石处理量（t)球耗(kg/t)A系列一段磨319403232043300325686.4970.132A系列二段磨11090870014876105507.540.137B系列一段磨334802914042300323852.2770.144B系列二段磨8120817036740323852.2770.113表5二段旋流器溢流筛析情况样品名称粒度(目)产率(%)样品名称粒度(目)产率(%)个别累计个别累计A原矿溢流+20030.32100B原矿溢流+20030.48100+40025.9269.68+40025.8569.52-40043.7643.76-40043.6743.67合计100合计100