高压辊磨机在矿石选矿破碎中的应用

1、Min高压辊磨机在矿石选矿破碎中的应用韩基祥 吴小同（中钢设备有限公司 伯利休斯上海工程技术有限公司）摘 要 本文给出了高压辊磨机在硬岩采选矿方面的各种不同应用实例。可被用于第三级破碎、第四级破碎、可以循环、可以配湿式筛分或干式筛分，作为自磨机的替代选择，或作为半自磨的顽石破碎的最佳配套设备。关键词 辊磨机、选矿工艺、硬岩破碎 从1985年开始，高压辊磨机被用于水泥熟料及相关的原料的研磨，同时在钻石矿和铁矿球团制备行业也有很好的应用。但是，在硬岩选矿方面，直到最近随着这种辊磨机在不同项目上的成功运行和正常生产才获得市场的一致认可和好评。此后，设备的应用一直持续而稳定的增长。高压辊磨机在业内已被

2、接受作为半自磨的可行的替代设备。这也促使了许多对这两种系统装置的评价和比较研究。随着能源价格的上涨， 高压辊磨机相比半自磨在节能方面的优势更加突出，特别是在硬矿石方面，大家现在更倾向于使用。 一、在塞罗凡尔德(Cerro Verde)的铜钼精矿项目上的应用 1、塞罗凡尔德（Cerro Verde）的选矿工艺流程过滤2.4 m x 1.7 m台时产量2500 t二级破碎机高压辊磨入料粒度 < 50 mm塞罗凡尔德（Cerro Verde）项目 100.000 tpd 生产线工艺流程图+6 mm开路筛分 6 mm球磨机12,000 kW100.000 tpd粗破碎料堆高压辊磨机在塞罗凡尔德(

3、Cerro Verde)的是一个铜钼精矿选矿厂。系统包括四台高压辊磨机，磨辊直径2.4m，宽1.65 m，系统以闭路方式运行，有8台3 x 7.3 m湿式料筛。每台辊磨机都采用2 x 2500 kW变速驱动装置。该工厂在2006年底试车。2007年年中，该工厂达到它的设计能力108,000 t/d，并在几个月后实际运行中，生产处理能力超过设计能力（120,000-130,000t/d），这一现象持续了两年并保持至今。每台装置处理量在2600 t/h到 2900 t/h之间。系统的给料粒度< 50mm（来自二级闭路破碎系统）。湿式筛分后的产品< 5 mm， P80在2.5 到 3.0

4、 mm之间。研磨在4台12 MW球磨中进行。项目可行性研究阶段，已经确定采用2台40 半自磨（每台装机功率22 MW）和4台球磨（每台装机功率12 MW），同时还有3台750 kW顽石破碎机。在高压辊磨系统中，4台750 kW的破碎机用作二级闭路破碎用。高压辊磨机节省的不仅是电耗，还包括昂贵的研磨介质损耗。 半自磨衬板的频繁更换，使其长期稳定运行的安全风险优势变得不再突出(1)。半自磨球磨（SABC）系统对矿石的粒度尺寸和硬度变化很敏感。高压辊磨系统对这些变化则不是很敏感。SABC系统和高压辊磨系统的优缺点如下：- 1.1 堆放粗矿石的粒度离析导致半自磨常常接受不同粒度级配的给料；1.2 -顽

5、石破碎系统的给料量波动大，混杂有漏入的金属块/研磨介质，增加了系统的复杂性。因此，SAB系统的一个显著优点之一，工艺流程简捷性也失去了。- 1.3 料筛的处理能力受限。在处理大型半自磨的产品时，半自磨相配的料筛限制了它的处理能力。1.4 半自磨系统适应较硬矿石的灵活性低于高压辊磨机系统，受初级破碎能力限制，系统处理能力的上行扩充空间有限。高压辊磨机的另一个优点是：在不影响实际的能耗、使用寿命和产品粒度前提下，具备更好的超产能力。1.5 半自磨需要较长的运行磨合时间，大型铸部件的制造风险，安装调试的时间也长得多。而高压辊磨机从试运行到满负荷生产的周期比半自磨要短得多（见图示）。自投产起的生产月数

6、满负荷生产能力 %额外超产效能6%高压辊磨半自磨投产差异14%1.6 磨损问题一直是高压辊磨机被硬岩选矿行业认可的主要障碍。磨辊两侧的磨损以及边缘焊接部的磨损问题实际上已被很好地解决。为了防止磨辊表面磨损，每个磨辊都嵌入了碳化钨耐磨柱钉。耐磨寿命已得到稳步改进。估计最新的柱钉耐磨寿命能接近6000h。2、塞罗贝尔德(Cerro Verde)的四台24/17高压辊磨机 、高压辊磨机的进料槽、称重装置、进料控制闸门和旁路分流溜槽 、高压辊磨的工作原理高压辊磨机运行时，一个磨辊固定位置，另一个磨辊滚动运行以施加研磨压力。运行压力为120-130巴，磨辊间的平均工作间隙为60-70 mm。高压辊磨机进

7、料溜槽系统安装了一个金属探测器和一个旁路分流溜槽以避免混杂金属块进入到高压辊磨机。进料溜槽装有称重装置以保持磨辊之上一定的料柱以维持恒定料位。同时还有进料控制闸门调节两个磨辊间的下料定位，防止两磨辊的功耗差异。、高压辊磨的应用结果从现场操作人员反馈的信息和意见主要是，工厂现在的矿石处理量（日处理矿石11-12万吨）只需运行3台24/17高压辊磨机就能保持生产能力，并且能避免设备处理量的波动。二、印度尼西亚铜金精矿项目上的应用2007年，印度尼西亚的PT自由港公司在铜金选矿厂安装了2台高压辊磨机，磨辊直径2.0m，宽1.5m，各由2 x 1800 kW电机驱动。这些选矿厂采用传统的三级破碎。矿石

8、处理量估计达到80,000 t/d。破碎的主要目的是降低浮选喂料粒度并增加铜和金的产出率4-5%。这些设备被安装用作第四级破碎，80%的进料粒度< 7.5 mm，再经过四级破碎后粒度降到P80为3-4 mm，进入球磨研磨。带给料溜槽和旁通溜槽的印度尼西亚PT自由港公司的高压辊磨机与球磨系统相比，高压辊磨机的主要特点：1.、项目选用高压辊磨机的主要原因是投资较低，系统设备所占空间少。2、 调试周期短，高压辊磨机比球磨系统能提前6个月调试运行。后者在今天日益动荡的市场中变得越来越重要。3、高压辊磨机的变频调速系统，满足用户对超产能力需求，能够应付以后增加的产能。4、高压辊磨机同筛分构成的系统

9、的特点是可以通过循环部分产品从而进一步降低细度。高压辊磨机产品中会出现过细部分，但在浮选过程中，这些过磨细粉没有任何不利影响。5、细粉太多会导致细粉矿石料仓中的流动问题，特别是在高湿度的情况下。已采取了加衬板和振动等预防措施，但在实际运行中未出现这些问题。6、高压辊磨机辊胎装置磨损非常低。截止到2009年8月末这段时间里每台装置处理量超过1600万吨。最近的检测显示预计耐磨寿命> 20,000 h。这主要是由于给料粒度比磨辊的工作间隙要小很多，最大程度地减少了矿石与金属的接触。三、在南非Anglo Platinum 公司铂金矿项目上的应用2008年3月，在Anglo Platinum 公

10、司的Mogalakwena North 选矿厂投入运行了高压辊磨机用于细破矿石硬度非常大的Platreef铂金矿。邦德功指数为23-27 kWh/t。 磨辊直径2.2m，宽1.6m。给料粒度< 65 mm，产品粒度< 8 mm，其中50%的产品< 1 mm。工艺流程中包括干式筛分。在现场经过一年多的实用，证明设备运转率为95%以上，业主选用高压辊磨机工艺取代原先的自磨/半自磨工艺方案(3)。该公司操作自磨系统有超过10年的经验。从一开始，由于矿石岩性特点和矿层的变换差异导致系统运行不稳定，每月产量都有差异。设置一个闭路破碎系统用于解决了这一问题。但是矿石非常坚硬，有时候破碎机

11、不能满足要求，未破碎的矿石逐渐堆积。然后业主租用了一台半工业试验用的HPGR高压辊磨机，运行了7个月处理量超过185,000 Platreef 铂金矿石。在试验阶段的末期， 一批约1000吨的磨蚀非常高的UG2 （高铬铂金）矿石和 Merensk矿石在试验设备中被处理。试验设备成功说明了高压辊磨机的低磨损、高稳定性，生产的产品粒度级配比传统的破碎系统所获得的产品粒度要细。更重要的是操作和维修人员消除了原来的怀疑，转而支持高压辊磨机技术方案。Mogalakwena 工厂的22/16高压辊磨机的应用高压辊磨机以2100-2400 t/h的通过量运行。循环负荷在90 到 120 %之间。整个系统的设

12、计生产能力为900 t/h，HPGR的设计能力为1200 t/h，还有300 t/h的升级处理量。高压辊磨机不采用变速驱动，但是给料输送机配备这些变速驱动以便维持给料料斗的恒定料位。磨辊的预计耐磨寿命为> 20,000 h。随着使用UG2 和 Merensky矿石的试验工厂成功运行，Northam Platinum公司在它南非UG2选矿厂安装一台同样尺寸的装置(UG2矿石一种含高铬的矿石.) (5)Northam UG2 工厂 工厂于2008年6月试运行。磨辊直径为0.95m，宽0.65m，装机功率为2 x 200 kW，生产量160-200 t/h，给料的粒度< 32 mm，75

13、%的产品< 1 mm。工厂的目标是增加产量、增加产品细度并减少精矿的铬含量（铬会影响铂族金属熔化时的回收）。所有这些目标都得到实现，研磨能耗减少了20-30%，铂族金属回收量增加了4%，90天回收投资。四、美国的Newmont铜金矿公司在金矿上的应用美国的Newmont铜金矿公司现在正在澳大利亚Boddington的金矿调试运行4台大型HPGR高压辊磨机装置。磨辊的直径为2.4m，宽1.65m。每台装置都采用2 x 2800 kW变速驱动装置。工厂的矿石年处理量为3500万吨。在Boddington决定使用HPGR高压辊磨机很大程度上是因为2003年在Newmont公司Lone Tree

14、工厂HPGR技术的成功示范。(6)该处矿石具有非常硬的特点(JK 技术参数 A x b = 27)，整个矿床内的差异很小。(7)选择高压辊磨机而不是半自磨机常常所给出的标准是A x b 参数< 40，硬度一致同时是大型矿床。而Boddington当然是一个大型矿床。一个比较性研究显示高压辊磨机系统比SABC系统的投资成本稍微高一点，但是运行成本和风险非常低。(8)Boddington的处理量将为108,000 t/d，高压辊磨机将以闭路系统运行，采取湿式筛分。但是，设备布置和Cerro Verde不同，破碎机和辊磨机都成一排，采取顺流破碎。Cerro Verde的布置更紧凑，在二级破碎前

15、使用传统的筛分。五、墨西哥的Peñasquito 在硬岩选矿方面的应用：这台装置的磨辊直径2.4m，宽1.65m，将安装在SABC系统中用于处理破碎后的顽石。这将是HPGR在有色金属矿产行业顽石破碎方面的第一次应用。(1996年在美国一个铁矿工厂，一个小型的装置被安装用在顽石破碎中，并证明了其价值。) (9)Peñasquito 系统工艺流程这台装置装机功率将为6000 kW，处理能耗为4.8 kWh/t，估计能提高两套SABC系统30%的处理量(从 100,000 tpd 到 130,000 tpd)。(10)该矿石被归类为硬矿石，邦德功指数为13.5，但磨蚀性低。顽石是

16、矿石中的较硬部分。选择较大直径的磨辊是为了尽可能减少来自半自磨的混杂金属块/磨球所造成损伤的风险。高压辊磨机产品粒度在6 mm时将被湿法筛分，低于此粒度的将被送到球磨旋分进料槽，高于此粒度则被送回到顽石破碎机。结论通过高压辊磨机在硬岩选矿方面的各种不同应用实例。可被用于第三级破碎、第四级破碎、可以循环、可以配湿式筛分或干式筛分，作为自磨机的替代选择，或作为半自磨的顽石破碎的最佳配套设备。对于小规模的选矿项目，在现有系统中增配高压辊磨机也能增加产量，降低生产成本。在相对较短的投资回收期内收回投资。高压辊磨机还有一个重要特点是即使在磨辊已经磨损情况下，还能保持正常生产。近几年，高压辊磨机的广泛应用

17、证明了该技术获得了世界的认可。References 参考文献1) HPGR implementation at Cerro Verde, by J.L. Vanderbeek, T.B. Linde, W.S.Brack, andJ.O. Marsden, SAG 2006, IV-45 to IV-61.2) A pre-production review of PT Freeport Indonesias High Pressure Grinding Roll Project,by Mike Mular and John Mosher, SAG 2006, IV-62 to IV-79.3

18、) Developement of a process flowsheet for the new Anglo Platinum concentrator, incorporatingHPGR technology, by Chris Rule, SAG 2006.4) HPGR Revolution in Platinum, by Rule C.M., Minnaar D.M., Sauermann G.M., ThirdInternational Platinum Conference Platinum in Transformation, SAIMM, 2008.5) Cracking

19、the Chrome Conundrum, Danie Minnar, Modern Mining, Dec. 2008, pp. 20-23.6) HPGR Demonstration at Newmonts Lone Tree Mine, I.B. Klymowsky, T.C. Logan, CMP2005, Ottawa, CANADA,January 18-20, 2005.7) Boddington Expansion Project, Brendan Parker and Gerald Veillette, Randol ConferencePerth 21-24 August 2005.8) Case study Investigation of HPGR suitability for two gold/copper prospects, by J.Seidel, T.C. Logan, K.M. LeVier, G. Veillette, SAG 2006.9) Application Of High Pressure Grinding Rolls In An Autogenous-Pebble Milling Circuit,E.C. Dowling, Paul A. K