某金矿选矿厂破碎工艺流程考查及评价

毕凤琳，米文杰，吴凯

摘要：随着开采深度增加，某金矿选矿厂矿石性质发生变化，为优化选别指标，对其破碎工艺流程进行了考查。通过考查各主要设备的参数，评估现场设备能耗分布现状；通过JK落重试验建立矿石粉碎能量模型，对比破碎设备实际能耗与矿石理论最低能耗，实现对现场碎磨能耗基准评价并预测节能降耗空间；利用Moly-Cop Tools3.0模拟软件进行建模，评价各主体设备的运行效率和能耗效率，为破碎工艺流程改造及优化控制奠定了基础。

关键词：金矿；流程考查；破碎；运行效率；能耗

中图分类号：TD92文章编号：1001-1277（2023）05-0043-04

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20230511

矿业工程黄金GOLD2023年第5期/第44卷2023年第5期/第44卷黄金GOLD矿业工程选矿厂流程考查是全面了解全厂各工序、各系统、各作业、各循环、各机组或单机的生产现状、存在问题、提出解决方案的重要手段［1］。选矿过程中，颗粒破碎是在外力作用下使物料由大变小的过程，使得原料能够满足后续选别作业对物料的粒度要求，便于物料中有用矿物与脉石矿物解离［2］。破碎是粉碎工段能耗较低的作业，充分发挥该作业的效率，可有效降低矿石的入磨粒度、提高球磨机处理能力及降低能耗和生产成本，从而提高企业效益［3-6］。某金矿选矿厂设计生产规模为6 000 t/d，生产工艺流程为破碎—磨矿—浮选—脱水，最终产品为金精矿。近年来，随着开采深度不断增加，选矿厂的原矿性质发生变化，现有设备及工艺流程的适应性不可避免受到影响。为此，对破碎流程进行了考查和整体诊断，优化控制指标，为下一步实施工艺流程优化，实现节能降耗、提高选矿指标和降本增效奠定基础。

1矿石性质

某金矿选矿厂处理的矿石中金矿物主要為自然金、银金矿。矿石中金品位为2.17 g/t、硫品位为0.58 %，主要金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、铁氧化物和金红石等；脉石矿物为石英、长石、绢云母、黑云母、整柱石、黏土矿物（绿泥石和高岭石）、碳酸盐矿物（方解石和铁白云石）等。金矿物以包裹体、连生金、裂隙金、单体金4种形式存在，黄铁矿为主要载金矿物。金矿石化学多元素分析结果见表1，矿石矿物组成分析结果见表2。

2破碎工艺流程及采样点布置

该选矿厂建设年代较早，经过多次扩产及技术改造，现处理能力可达到6 000 t/d以上。破碎作业共2个系列，一、二系列均为三段二闭路工艺流程。破碎工艺流程及取样点布置见图1，取样方法及取样量见表3。破碎筛分作业的样品采用干式筛分进行粒度分析。

3流程考查结果与分析

3.1JK落重冲击粉碎指数测定

JK落重试验是由澳大利亚JK矿物研究中心设计，用来测定矿石在冲击破碎作用下粉碎特性的方法。试验可通过对单粒物料在不同比能耗冲击粉碎作用下产物的粒度分布规律分析，获得被粉碎物料的破碎特性［7］。通过调节锤头的质量和下落高度，可实现不同能量输入水平下矿石的冲击破碎，对不同能量条件下矿石破碎产品进行筛分分析即可确定输入能量与产品粒度的关系 。该关系可由表征矿石抵抗冲击粉碎能力的物料特性参数A和b进行表征，A×b的值与矿石硬度的关系见表4。

该选矿厂破碎一系列及二系列（移动破碎站）破碎流程矿石样品的JK落重冲击试验粉碎特性参数测定结果分别见图2和图3。由测定结果可知，一、二系列矿石样品冲击粉碎指数A×b的值分别为39.45和39.68，说明2个系列矿石粉碎特性相近。根据表4，确定矿石硬度为中硬级别。

3.2设备运行情况分析

破碎共2个系列，一、二系列均为三段二闭路工艺流程。一系列粗碎采用2台C100颚式破碎机，1用1备；中碎采用1台HP300圆锥破碎机；细碎采用1台HP500圆锥破碎机；筛分采用1台2YK3380大型双层圆振动筛。二系列粗碎采用JW42颚式破碎机，粗碎产品给入移动破碎站，中、细碎破碎机分别与各自预先筛分及检查筛分设备组成闭路。选矿厂破碎筛分设备参数见表5～8。

由表5～8可知：一系列粗、中、细碎破碎比分别为2.2，3.0和1.5，粗碎、中碎及细碎设备负荷率分别为83.5 %、77.1 %和62.3 %；圆振动筛循环负荷为168.3 %。二系列（移动破碎站）粗、中、细碎破碎比分别为2.2，3.0和1.5，粗碎、中碎及细碎设备负荷率分别为60.0 %、23.5 %和84.1 %；循环负荷分别为34.0 %和59.1 %。

流程考查期间一系列破碎处理能力为280 t/h，日工作18 h；二系列破碎处理能力为180 t/h，日工作10 h；一、二系列最终产品粒度P80分别为7.7 mm和8.1 mm。

3.3破碎筛分产品粒度分析

一、二系列破碎产品粒度分析结果见图4和图5。图4、图5结果表明，二系列粗碎产品相比一系列较粗，但2个系列最终破碎产品细度相差不大。

3.4筛分效率分析

一、二系列筛分设备筛分效率见表9。表9结果表明，一系列上层筛筛分效率较低，仅为45.4 %，筛上产品中-40 mm占45.7 %，主要原因可能是上层筛面发生了堵塞。

3.5模拟与分析

破碎筛分流程考查结果表明，移动破碎系列中碎设备负荷过低，说明其排矿口宽度及其他工作参数设置有待优化。利用Moly-Cop Tools3.0模拟软件首先对移动破碎系列中碎设备进行建模，模拟了不同排料口尺寸、给矿量等参数下中碎破碎机运行功率及破碎产品粒度。模拟的紧边排料口尺寸在24～32 mm时对破碎机产品粒度及运行功率的影响见表10。

由表10可以看出，中碎破碎机紧边排料口尺寸由32 mm减小至24 mm后，产品粒度P80由目前的41.2 mm降低至29.2 mm，运行功率由124.2 kW增加至221.0 kW，超过设备安装功率（220 kW），因此中碎破碎机紧边排料口不宜小于24 mm。

电动机利用率为95 %条件下，调整紧边排料口尺寸为26～32 mm，中碎设备的最大处理量见表11。

由表11可知，在目前紧边排料口尺寸为32 mm条件下，中碎破碎机最大处理能力为159.0 t/h，而根据考查结果，当前处理量仅为61.2 t/h，存在较大的提升空间。

将紧边排料口尺寸调整至26 mm，中碎产品粒度P80减小为36.2 mm，单台破碎机最大处理量为93.3 t/h，仍可以满足生产要求，但也存在衬套磨损增加等问题，可以通过后续详细的优化研究进行系统的技术经济分析，确定中碎破碎机最适宜的紧边排料口尺寸。3.6存在的问题及建议

1）一系列圆振动筛上层筛面筛孔存在堵塞，筛分效率低，但流程整体运行情况正常。二系列破碎筛分设备负荷整体偏低，其中中碎破碎机设备负荷率仅为23.5 %，其排矿口宽度及其他工作参数设置有待优化。

2）根据Moly-Cop Tools3.0软件模拟结果，调整移动破碎系列中碎破碎机紧边排料口为26 mm时，中碎破碎机最大处理量可提高至93.3 t/h，仍可满足生产要求并实现对设备处理能力的充分利用。

4结论

1）流程考查期间该金矿选矿厂处理能力为6 768 t/d，超过6 000 t/d的设计处理量。破碎流程矿石样品的JK落重冲击试验粉碎特性参数测定结果表明，该矿石硬度为中硬级别。

2）一系列破碎筛分流程整体运行情况正常，二系列移动破碎站整个系统负荷偏低。考查数据和软件模拟结果均表明，优化供矿条件和破碎筛分设备主要参数，可实现对移动破碎站设备处理能力的充分利用并提高系统产能。

3）矿石开采粒度变细及原矿仓供矿不畅是造成移动破碎系统负荷偏低的主要原因。应对原矿矿仓供矿进行调整，确保供矿顺畅。

［参 考 文 献］

［1］冯守本.选矿厂设计［M］.北京：冶金工业出版社，1996.

［2］魏德洲.固体物料分选学［M］.3版.北京：冶金工业出版社，2015.

［3］段希祥.碎矿与磨矿［M］.北京：冶金工业出版社，2006：3-4.

［4］解钊，裴得金，郭伟，等.甲玛多金属矿碎磨特性与碎磨过程能量分布规律的优化研究［J］.中国矿业，2014，23（增刊2）：276-280.

［5］杨钊雄.凡口铅锌矿碎矿粒度最佳化与破碎流程优化研究［D］.长沙：中南大学，2005.

［6］肖庆飞，罗春梅，石贵明，等.多碎少磨的理论依据及应用实践［J］.礦山机械，2009，37（21）：51-53.

［7］刘建远.关于矿石粉碎特性参数及其测定方法［J］.金属矿山，2011（10）：9-19．

Investigation and evaluation of crushing process flow in a gold mine concentratorBi Fenglin，Mi Wenjie，Wu Kai

（Yantai Gold College）

Abstract：With the increase in mining depth，the ore properties of a gold mine concentrator have changed.To optimize the separation index，the crushing process was investigated.By examining the parameters of main equipment，the present situation of energy consumption distribution of field equipment is evaluated;through the JK drop weight test，the ore crushing energy model is established，and the actual energy consumption of crushing equipment is compared with the theoretical minimum energy consumption of ore，so as to realize the benchmark evaluation of on-site crushing energy consumption and predict the space for energy saving and consumption reduction.Modeling with Moly-Cop Tools3.0 simulation software is used to evaluate the operational efficiency and energy consumption efficiency of each main piece of equipment，which lays a foundation for the transformation and optimized control of the crushing process flow.

Keywords：gold mine;process inspection;crushing;operation efficiency;energy consumption