專利名稱：球磨機精確化裝補球與能耗前移結合的增產節能方法
技術領域：
礦石破碎與磨細技術領域二、背景技術礦石在進入選礦之前都要進行碎礦和磨礦作業，碎礦和磨礦作業是一種高能耗作業，特別是磨礦作業，每年要耗去全年發電量的4～5％。磨礦能耗高的重要原因之一是磨礦機的效率太低。提高球磨機的生產能力降低能耗是磨礦領域長期研究的課題。采用精確化裝補球方法是申請人2003年專利號ZL200310111145.0中提出的增產節能新方法，其運用在磨礦作業中不但有效提高磨礦效率還降低了能耗。能耗前移是在破碎效率高的碎礦階段加重任務，降低碎礦粒度，增加碎礦段能耗，從而為磨礦階段增產創造條件，使效率低的磨礦階段減少磨碎任務，節省磨礦能耗。由于這樣，磨礦上節省的能耗比碎礦上多耗的能量大得多，使礦石的破碎及磨礦系統總能耗下降。國外有研究認為，碎礦粒度降到15mm以下時，碎礦及磨礦的總能耗最低。能耗前移有理論依據，也有實踐效果證實，是當今選礦界公認的增產節能技術。但是，將球磨機的精確化裝補球與能耗前移這兩種有效的增產節能方法相結合起來，形成一種增產節能效果更好的方法卻是沒有的。重要的是，這兩種增產節能方法的結合并非機械的疊加作用，而是相互促進并且互相使對方的增產節能效果更顯著。
公知的申請人提出的專利號為ZL200310111145.0中公開的實用于一段磨礦的球磨機精確化裝補球方法的技術方案為測定待磨礦石的單軸抗壓強度σ、不規則礦塊的抗壓強度σ0以及礦石的彈性模量和泊松比；對磨機新給礦及返砂進行篩析，然后按返砂比數值折算新給礦及返砂，并合并得出全給礦粒度組成，再扣除不需要磨細的細級別后折算確定待磨全給礦粒度組成，最后，將待磨全給礦按粒度大小分組；根據礦石的σ或σ0及各組礦粒的上限粒度以及磨機已知的工作條件和參數，用球徑半理論公式計算各組礦粒需要的球徑值；按待磨全給礦各組礦粒的產率及所需球徑確定磨機初裝球比；驗證初裝球的合理性及精確性，不合理及不精確的初裝球返回第(4)步再作調整不合理部分的比例；繪制磨機初裝球的球荷粒度正累積特性曲線，用作圖法確定補加球的球荷正累積特性曲線，依據此曲線得出各種補加球的比例。
上面技術方案說明碎礦工序粒度(即磨礦階段的給礦粒度)愈粗，磨機需要的鋼球直徑愈大，由于給礦粒度范圍寬，需要的鋼球種類也愈多，配球困難，實施精確化裝補球困難，實施后的效果也不太顯著。反之，碎礦工序粒度愈細，實施精確化裝補球愈容易，實施以后的效果也愈顯著。
能耗前移的增產節能方法只解決了降低碎礦粒度的問題，但僅只降低碎礦粒度時增產節能的效果并不顯著。我國華北的幾個大鐵礦的生產實踐證明，碎礦粒度每降低1mm，磨機的生產能力只能提高1噸/時左右，提高的幅度也就5～10％。若既降低碎礦粒度，磨礦時采用精確化裝補球方法，磨礦上鋼球尺寸精確化調整跟上，增產幅度可達20-30％，碎礦和磨礦總能耗度/噸下降超過10％，出現了料想不到的增產節能效果。云南大紅山銅礦等幾個大礦山的試驗及生產實踐證明，精確化裝補球與能耗前移結合是增產節能的最有效方法。
發明內容
1.發明目的本發明的目的是降低碎礦工序的碎礦粒度，增大該工序能耗(能耗前移)，即降低磨礦工序的給礦粒度；進入磨礦工序后，實施精確化裝補球方法進行磨礦，使精確化裝補球方法與能耗前移這兩種有效的增產節能方法相結合，使碎礦工序和磨礦工序總能耗度/噸下降幅度超過10％，磨礦臺時能力提高30％以上。為選礦界的增產節能開辟一條有效的途徑。
2.技術方案選礦廠的生產能力實際上是由磨機生產能力決定，欲提高選廠的生產能力必然先從磨機開始挖潛，而球磨機的生產能力挖潛也總是從磨礦的行為主體鋼球開始的，優化球量及尺寸與配比，然后再從相關因素的改進去擴大效果。具體實施步驟為(1)、采用一段磨礦，將給礦粒度(碎礦工序的碎礦粒度)為≤12mm的礦粉一次磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的占60-65％，實施步驟為①針對待磨礦石測定礦石的單軸抗壓強度σ(kg/cm2)、不規則礦塊的抗壓強度σ0，礦石的彈性模量和泊松比；②對磨機新給礦及返砂這兩種礦料分別進行篩析，然后按返砂比數值折算新給礦及返砂，并合并得全給礦粒度組成，再扣除不需要磨細的細級別后，折算確定待磨全給礦粒度組成，最后，將待磨全給礦按粒度大小分成4～6組；③根據礦石的σ或σ0及各組礦粒的上限粒度，以及磨機的工作條件和已知的參數，用球徑半理論公式計算各組礦粒需要的球徑值；④按待磨全給礦各組礦粒的產率與它所需要球徑產率相當的原則確定磨機初裝球的球比；
⑤確定的初裝球比在實驗室的大磨機中作磨碎驗證，證明其合理性及精確性，對不合理及不精確的初裝球比返回第④步調整不合理部分的比例，驗證后合理的初裝球直接進入工業應用；⑥依據推薦的初裝球比繪制初裝球的球荷正累積特性曲線。用作圖法確定補加后的球荷正累積特性曲線，依據此曲線計算補加球比。
(2)、采用兩段磨礦流程，先經一段磨礦，將給礦粒度為≤12mm的礦粉磨至最大粒度2-3mm，其中小于0.074mm的占20-30-40％，再經二段磨礦，將其磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的大于70％，其實施步驟為①針對待磨礦石測定礦石的單軸抗壓強度σ(kg/cm2)、不規則礦塊的抗壓強度σ0，礦石的彈性模量和泊松比；②對兩段磨礦的第一段磨新給礦及返砂分別作篩析，然后按返砂比折算新給礦及返砂，并合并得全給礦粒度組成，扣除第一段磨產品中小于0.15以下級別，折算待磨物料粒度組成，將待磨全給礦分成3或4組；③根據礦石的σ或σ0以及各待磨礦粒組上限粒度以及磨機的工作條件和參數，用球徑半理論公式計算各組礦粒所需的球徑值；④按待磨全給礦各組礦粒的產率與所需球組的產率相當的原則確定初裝球比，為保證粗粒的有效破碎，使第一、二組鋼球產率比對應粗粒組的產率多3～10個百分點；⑤確定的初裝球在實驗室大磨機中作磨碎實驗，證明合理性及精確性，對不合理及不精確的初裝球比返回第(4)步調整不合理部分的比例，驗證后的合理初裝球直接進入工業應用；⑥依據推薦的初裝球比繪制初裝球的球荷正累積特性曲線。用作圖法確定補加球后的累積粒度特性曲線，依據此曲線計算補加球比；⑦兩段磨礦流程中第二段磨，用球徑半理論公式計算或是實驗確定，所需球徑為Φ30～40mm。由于給礦粒度范圍窄，第二段磨用Φ40及Φ30mm兩種球也就足夠了。
⑧為了提高細磨效率及減輕有害的過粉碎，并降低磨礦介質成本，按單個重量相等的原則，用D×L為35×40及30×35mm兩種鑄鐵段取代Φ40及Φ30mm小鋼球，這里D-截頭圓錐體大頭直徑，L-截頭圓錐體長度；⑨為生產及管理方便，第二段磨機中初裝球補加均用D×L為35×40及30×35mm鑄鐵段各占50％。
3.與公知技術相比具有的優點及積極效果
(1)效果更顯著。磨礦上節省的能耗比碎礦上多耗的能量大得多，使礦石的破碎及磨礦系統總能耗下降超過10％，磨礦臺時能力提高30％以上。產生了料想不到的積極效果，為選礦界的增產節能開辟一條有效的途徑。
(2)適應性更強。精確化裝補球方法及能耗前移增產節能方法，單獨使用時一是效果不太顯著，二是應用范圍受限制。兩種方法結合后，適應性增強。當球磨機給礦粒度過粗，甚致大于25mm時，可以先實施降低碎礦粒度，再實施精確化裝補球方法。
四
圖1是一段磨礦精確化裝補球的球荷正累積曲線，圖2是兩段磨礦中一段磨精確化裝補球的球荷正累積曲線。兩個圖中的曲線1是初裝球曲線，曲線2是補加球后的球荷曲線。
五具體實施例方式
實施例一.云南某銅礦，規模3000噸/日，采用兩臺直徑×長度為3.6×4.5米球磨機平行進行一段磨礦。該廠裝補球不合理，不能完成設計指標，先在一段磨實施精確化裝補球方法，生產能力大幅度超過設計指標，之后又降低碎礦粒度，由15mm降至12mm，增產節能效果更佳，具體實施程序如下(1)實測礦石單軸抗壓強度σ＝871.775kg/cm2，不規則礦塊抗壓強度σ0＝398.75kg/cm2，礦石泊松比μ＝0.28，礦石中硬偏軟，脆性中等。
(2)取新給礦及返砂分別篩析，返砂比按200％計，折算新給礦及返砂后，合并成全給礦，其粒度組成為級別(mm) 12～1010～55～2 2～0.15＜0.15合計產率(％) 27.34 26.9125.318.44 12100.00扣除＜0.15mm細級別后折算待磨粒級組成，并分四個組如下組別①②③ ④待磨級別(mm)12～1010～55～2 2～0.15合計待磨產率(wt％) 31.13 30.5828.769.53 100.00(3)根據礦石單軸抗壓強度σ值，以及磨機工作條件和工作參數用球徑半理論公式計算4個礦粒組所需的球徑(按各組上限粒度計算)如下各組礦粒粒度上限(mm)12105 2計算所需球徑(mm)70604030(4)按待磨全給礦各組的產率與所需鋼球產率相當的原則確定磨機的初裝球比為
待磨全給礦分組① ② ③ ④各待磨礦粒組產率(wt％)31.1330.5828.769.53各組礦粒所需球徑(mm) 70 60 40 30各種鋼球比例確定 30. 30 30 10.0(5)在D×L為450×450mm實驗室大磨機中進行對比磨碎驗證，所推薦的初裝球方案Φ70∶Φ60∶Φ40∶Φ30＝30∶30∶30∶10效果比現廠用球方案及偏大、偏小方案均優越，生產中采用推薦方案。
(6)根據推薦的初裝球方案，在圖1的算術坐標中繪制初裝球的正累積特性曲線1，將曲線1向右上方平行移動到Φ50mm處，得補加后的球荷特性曲線，由此曲線算得各種球的補加球比為Φ70∶Φ60∶Φ50＝55∶35∶10選礦廠2003年5月1日投產，經三個月公關，磨機生產率只53.24噸/臺.時，單位單耗26.3度/噸，2003年7月后開始采用精確化裝補球法，2004年磨機臺時能力提高至75.56噸/臺.時提高41.92％，電耗降至18.5度/噸，降低29.66％。2005年能耗前移換了中細碎機，碎礦粒度降至≤12mm，增產節能效果進一步提高，磨機生產能力達100噸/臺.時，提高87.83％，電耗降至13.7度/噸，降低47.91％。可見，兩種方法結合后增產節能效果十分巨大。
實施例二.云南某銅礦選礦廠II系列，采用兩段磨礦流程，一段磨及二段磨均是2.7×3.6米球磨機。碎礦最終粒度≤15mm，磨礦最終細度-0.074mm達70％，磨礦生產率70噸/臺.時。現在兩段磨實施精確化裝補球方法，磨機生產能力提高至77噸/臺.時，細度-0.074mm達74～75％，后又降低碎礦粒度至≤12mm，增產節能效果更佳，具體實施程序是1.針對兩段磨礦流程一段磨的實施程序(1)測定礦石單軸抗壓強度為σ＝871kg/cm2，不規則礦塊抗壓強度σ0＝398kg/cm2，礦石泊松比μ＝0.28，礦石中硬偏軟，脆性中等。
(2)針對兩段磨礦的第一段磨礦的新給礦及返砂作篩析，返砂比按100％，這算新給礦及返砂并合并為全給礦，全給礦粒度組成為級別(mm)12～88～3 3～0.15＜0.15合計產率(％)22.5032.4511.1 34.0 100.00扣除＜0.15mm級別后折算出待磨粒級組成，并分為三個組如下
組別① ② ③待磨級別(mm)12～88～33～0.15合計待磨產率(％)34.1 49.116.8 100.00(3)根據礦石σ＝871kg/cm2，一段磨機2.7×3.6米的工作條件，以及上述4組礦粒的上限粒度，計算各組礦粒所需的鋼球直徑如下待磨礦粒組(mm)12～88～33～0.15所需精確球徑(mm)80 60 40(4)根據各待磨組的產率及各組所需的鋼球直徑，用破碎統計力學原理指導配球，配出一段磨的初裝球方案為待磨全給礦分組 ① ② ③各待磨礦粒組產率(％)34.149.116.8各組礦粒所需球徑(mm)80 60 40各種鋼球比例確定38 52 10為了保證第一、二組粗粒的有效破碎，鋼球產率對礦粒組產率多3～10個百分點。
(5)在實驗室用D×L為450×450mm大磨機作對比磨碎試驗，證明推薦的初裝球比為最佳方案，提供生產中應用。
(6)根據推薦的初裝球方案，在圖2的算術坐標中繪制兩段磨礦第一段磨機的初裝球正累積特性曲線1，將初裝球曲線向右上方平行移動至Φ60mm處得補加球后的球荷正累積特性曲線2，由此曲線計算出一段磨機的補球比為Φ80∶Φ60∶40＝50∶30∶202.二段磨機上精確化裝補球實施程序(1)二段磨機給礦最大粒度2mm，用球徑半理論公式計算，用Φ40及Φ30mm兩種鋼球，因為二段磨的給礦粒度范圍窄，所需球種少。
(2)為了保證二段磨高效率，并使產品過粉碎輕，以及降低介質成本，決定用D×L35×40及30×35mm兩種鑄鐵段取代生產中應用的Φ40及Φ30mm小鋼球。
(3)生產中二段磨的產品細度為-0.074mm達75％，因此采用D×L為35×40及30×35mm各占50％的比例進行初裝及補加。
實施精確化裝補球后，II系列磨機的生產能力由70噸/時提至77噸/時，提高了10％，-0.074mm細度提高5～6個百分點。噸礦電耗由28度/噸降至25度/噸，降低10.71％。碎礦粒度降至≤12mm后，磨機生產能力提高到89噸/時，提高27.14％，噸礦電耗降至20度/噸，降低28.57％。
權利要求
1.一種球磨機精確化裝補球與能耗前移結合的增產節能方法，其特征在于其按以下步驟完成，(1)、采用一段磨礦，將給礦粒度為≤12mm的礦粉一次磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的占60-65％，實施步驟為①針對待磨礦石測定礦石的單軸抗壓強度σ、不規則礦塊的抗壓強度σ0，礦石的彈性模量和泊松比，②對磨機新給礦及返砂兩種礦料分別進行篩析，然后按返砂比數值折算新給礦及返砂，并合并得全給礦粒度組成，再扣除不需要磨細的細級別后，折算確定待磨全給礦粒度組成，最后，將待磨全給礦按粒度大小分成4～6組，③根據礦石的σ或σ0及各組礦粒的上限粒度，以及磨機的工作條件和已知的參數，用球徑半理論公式計算各組礦粒需要的球徑值，④按待磨全給礦各組礦粒的產率與它所需要球徑產率相當的原則確定磨機初裝球的球比⑤確定的初裝球比在實驗室的大磨機中作磨碎驗證，證明其合理性及精確性，對不合理及不精確的初裝球比返回第④步調整不合理部分的比例，驗證后合理的初裝球直接進入工業應用，⑥依據推薦的初裝球比繪制初裝球的球荷正累積特性曲線。用作圖法確定補加后的球荷正累積特性曲線，依據此曲線計算補加球比，(2)、采用兩段磨礦，先經一段磨礦，將給礦粒度為≤12mm的礦粉磨至最大粒度2-3mm，其中小于0.074mm的占20-30％，再經二段磨礦，將其磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的大于70％，其實施步驟為①一段磨礦中，針對待磨礦石測定礦石的單軸抗壓強度σ、不規則礦塊的抗壓強度σ0，礦石的彈性模量和泊松比，②對兩段磨礦的第一段磨新給礦及返砂分別作篩析，然后按返砂比折算新給礦及返砂，并合并得全給礦粒度組成，扣除第一段磨產品中小于0.15以下級別，折算待磨物料粒度組成，將待磨全給礦分成3或4組，③根據礦石的σ或σ0以及各待磨礦粒組上限粒度以及磨機的工作條件和參數，用球徑半理論公式計算各組礦粒所需的球徑值，④按待磨全給礦各組礦粒的產率與所需球組的產率相當的原則確定初裝球比，為保證粗粒的有效破碎，使第一、二組鋼球產率比對應粗粒組的產率多3～10個百分點，⑤確定的初裝球在實驗室大磨機中作磨碎實驗，證明合理性及精確性，對不合理及不精確的初裝球比返回第④步調整不合理部分的比例，驗證后的合理初裝球直接進入工業應用，⑥依據推薦的初裝球比繪制初裝球的球荷正累積特性曲線。用作圖法確定補加球后的累積粒度特性曲線，依據此曲線計算補加球比，⑦第二段磨礦中，用球徑半理論公式計算或是實驗確定，所需球徑為Φ30～40mm，⑧為了提高細磨效率及減輕有害的過粉碎，并降低磨礦介質成本，按單個重量相等的原則，用D×L為35×40及30×35mm兩種鑄鐵段取代Φ40及Φ30mm小鋼球，⑨為生產及管理方便，第二段磨機中初裝球補加均用D×L為35×40及30×35mm鑄鐵段各占50％。
全文摘要
本發明涉及一種球磨機精確化裝補球與能耗前移結合的增產節能方法，屬于礦石破碎與磨細技術領域。采用一段磨礦，將給礦粒度為≤12mm的礦粉一次磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的占60－65％或采用兩段磨礦，先經一段磨礦，將粒度為≤12mm的礦粉磨至最大粒度2－3mm，其中小于0.074mm的占20－30％，再經二段磨礦，將其磨至小于0.15mm粒度，其中小于0.074mm的大于70％。為達到這一目的地，采用降低碎礦工序的碎礦粒度，也就是降低磨礦工序的給礦粒度，進入磨礦工序后，實施精確化裝補球方法磨礦，使精確化裝補球方法與能耗前移這兩種有效的增產節能方法相結合，使碎礦工序和磨礦工序總能耗度/噸下降幅度超過10％，磨礦臺時能力提高20－30％。
文檔編號B02C25/00GK101036901SQ200710065759
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月30日 優先權日2007年3月30日
發明者段希祥, 杜云鶴, 楊波, 郭永杰, 曾桂忠 申請人:昆明理工大學