銅山口礦破碎系統改造的生產實踐

夏 威，韓 偉

（大冶有色設計研究院有限公司，湖北 黃石 435005）

銅山口礦破碎系統改造的生產實踐

夏 威，韓 偉

（大冶有色設計研究院有限公司，湖北 黃石 435005）

通過多次的研究和論證，銅山口礦引進了國際先進GP200S和HP500圓錐破碎機取代原國產的PYB-1750和PYD-2200圓錐破碎機，經過生產實踐證明，破碎設備的改造以及自動化控制的改造是成功的，實現了“多碎少磨”和“擴能增效”，同時在一定程度上也為類似礦山的破碎改造提供了借鑒作用。

GP200S圓錐破碎機；HP500圓錐破碎機；破碎工藝；多碎少磨；自動化控制

1 引言

破碎和磨礦是選礦廠礦物加工之前必不可少的準備作業，根據礦石性質特點以及選別工藝的不同，為有用礦物的選別提供適宜單體解離度。碎礦為磨礦準備給料，磨礦是最終達到目的礦物解離。在選礦廠生產經營成本中，破碎和磨礦是一個能耗高、效率低的工序，據統計，破碎作業和磨礦作業約占選礦廠總能耗的40%～70%，而破碎能耗是磨礦能耗的1/4～1/3，因此從節能降耗綜合考慮，在達到礦物單體解離的條件下，多碎少磨是降低選礦生產成本，提高企業經濟效益的有效途徑［1-3］。

銅山口礦是二十世紀80年代建成投產的大中型銅鉬礦山企業，原設計采選規模99萬t/a，經過近三十年的生產，設備老化故障率高、能耗大、效益低等弊端。根據礦山開采能力以及選礦廠實際情況，優化破碎工藝，實現擴能增效（改造后選礦處理規模132萬t/a）和降本增效是企業大發展的趨勢。經過科學的研究和論證，在現有破碎工藝和廠房布置的前提下，選擇新型、高效、節能的破碎設備及細碎+篩分系統自動化連鎖控制，是投資省、見效快的最優方案［4～5］。

2 礦石基本特性

2.1礦石性質

銅山口礦屬于高中溫熱液交代矽卡巖型礦床，綜合分析，區內礦石屬低品位含鉬的原生銅礦石。礦石的組成礦物種類較為復雜。金屬礦物主要是黃銅礦和黃鐵礦，次為輝鉬礦、白鐵礦和磁鐵礦；脈石礦物以白云石為主，其次是方解石、石英、斜長石、黑云母、絹云母、綠泥石和高嶺石。黃銅礦常呈不規則狀，以稀疏星散浸染狀的形式嵌布在脈石中，粒徑一般介于0.03～0.2mm之間，部分細小者小于0.02mm；礦石中輝鉬礦多呈細脈浸染狀或星散浸染狀嵌布在脈石中，部分呈不規則團塊狀集合體沿黃銅礦、黃鐵礦粒間充填，粒度明顯較黃銅礦細小，粒徑一般小于0.005mm；黃鐵礦多呈自形、半自形等軸粒狀，部分為不規則狀，粒度粗細極不均勻，粗者大于1.0mm，細小者小于0.005mm，一般0.05～0.3mm。綜合分析，礦區內礦石中的黃銅礦和輝鉬礦嵌布粒度特性差異較大，黃銅礦屬細粒嵌布的范疇，而輝鉬礦則具典型微細粒嵌布的特點。

2.2原礦化學多元素分析

原礦化學多元素分析見表1。

表1　原礦化學多元素分析%

礦石中金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦，非金屬礦物主要有石榴子石、透輝石、方解石、石英、綠泥石。銅為主要有價金屬元素，銀和鉬可綜合回收。

2.3主要礦物物相分析

礦石中銅的物相分析結果見表2，礦石中鉬的物相分析結果見表3。

表2　礦石中銅的物相分析結果 　%

表3　礦石中鉬的物相分析結果 　%

礦石中銅主要以原生硫化銅形式存在，分布率90.36%；次生硫化物中的銅次之，分布率6.36%。礦石中鉬的賦存狀態較為簡單，主要是以硫化鉬形式存在，分布率88.24。

3 破碎系統現狀與擴能改造的必要性

3.1破碎系統的現狀

銅山口礦是在二十世紀80年代初建成投產的，原破碎系統采用三段一閉路工藝流程（見圖1 破碎工藝設備形象聯系圖），自投產以來，由于多種因素的影響，其破碎能力一直沒有達標生產，生產成本偏高，也在一定程度上制約了企業經濟效益的提高，隨著企業競爭力的不斷提高，礦山現有生產能力不能滿足企業發展的要求。破碎作業主要影響因素簡要分析如下。

圖1　破碎工藝設備形象聯系圖

（1）原設計在設備選型方面存在一定的先天不足，選礦廠破碎系統是1971年開始設計的，由于當時實際情況的特殊形勢，中碎設備采用了PYB1750標準型圓錐破碎機（備用庫存），處理能力偏小，與粗碎設備PE1215顎式破碎機和細碎設備PYD-2200圓錐破碎機不配套，成了提高破碎效率的關鍵制約因素。

（2）破碎設備經過近三十年的生產運行，主體設備尤其是中碎和細碎圓錐破碎機機體老化，損壞嚴重。破碎設備經過了多次的局部技術改造和修復，也未能從根本上改變破碎處理量低，破碎比不匹配的現象。

（3）最終的破碎產品粒度較粗，在近幾年，為了確保生產任務的完成，提高了破碎臺時處理量，但在現有破碎設備現狀條件下，破碎生產中采用了“放粗生產”，將粗碎排礦口調小，保證中碎進料粒度；為提高中碎能力，則調大中碎排礦口，這樣亦使細碎進料粒度大，循環負荷量增加。這樣的“放粗生產”措施使破碎最終產品粒度由-15mm提高到-20mm，遠遠大于設計要求，即使在這樣情況下，每天也只能達到2800t/d左右。

3.2破碎系統擴能改造的必要性

（1）提高設備運轉狀況的需要，由于破碎設備技術狀況較差，在加上原設計上的先天不足，原破碎系統開采時間長，維檢周期短，破碎系統一旦出現較大故障，就會導致磨礦無料入磨，影響了磨浮作業的正常生產。因此，提高破碎設備的臺時處理能力以及設備的運轉率是企業發展的關鍵因素。

（2）降低生產成本，提高企業經濟效益的需要，降低破碎產品粒度，實現“多碎少磨”是經過選礦生產實踐驗證十分有效的途徑。據初步估算，銅山口礦擴能改造后，如果破碎產品由-18mm降至-14mm，預計球磨機臺時生產能力可由33t/h提高到37t/h以上，其節能增效效果（鋼耗降低，能耗降低，產能提高）較為明顯。

（3）生產經營形勢的需要，經過近三十年的開采，目前的露天開采只能維持6年左右，為了企業的可持續發展，露天轉井下開采接替工程已經完成初步設計，其采礦設計生產規模為4000t/d。因此，破碎系統的擴能改造，不僅實現了采選生產能力的協調，還有利于提高礦山設備技術裝備水平，有利于提高勞動生產率，提高企業的經濟效益和社會效益。

4 破碎系統中碎和細碎設備的改造

4.1破碎系統中碎和細碎設備的改造

根據當今選礦破碎設備的發展以及應用實踐現狀，結合選礦廠現有廠房和設備布置的實際情況，經過多次的研究和論證，破碎流程仍為傳統的三段一閉路工藝，中碎設備選用進口的美卓GP200S圓錐破碎機，取代原有PYBφ1750彈簧圓錐破碎機。細碎設備選用進口的美卓HP500圓錐破碎機，取代原有PYDφ2200彈簧圓錐破碎機。新設備同原破碎設備相比，處理能力高、排礦口調節方便，設備重量小以及基建費用低等優勢。同時，中碎和細碎分別配套TC-50自動排礦口調節裝置和超聲波料位儀，具有自動調節、過鐵保護及自動處理等特點。

4.2篩分-緩沖礦倉-細碎設備聯鎖自動化控制

為了滿足細碎設備HP500擠滿式給料，確保細碎作業高效運行，對篩分-細碎前緩沖礦倉-細碎HP500設置了自動化控制，在細碎前緩沖礦倉和細碎給料斗內均安裝了MH-D30A4遠程超聲波物位儀，對閉路流程相應的3#皮帶、篩分給料皮帶等進行了變頻調速自動控制。自動控制集中設置在破碎集控操作室，操作人員根據細碎前緩沖礦倉礦石的儲存情況，可自動或手動調節篩分給料皮帶電機運行頻率，達到調整篩分作業的給料量；與細碎設備HP500自動化控制系統，進而也調整了細碎作業的給料量，在一定程度上確保HP500破碎機擠滿給礦，使細碎作業達到破碎最優效果［6-7］。

4.3破碎系統改造后的效果

針對銅山口礦破碎系統存在的現狀和不足，對現有破碎系統中碎和細碎進行了設備更新改造，以及配套設施的完善，通過破碎系統粗碎、中碎、細碎以及篩分作業的優化組合，解決了改造前破碎作業顧此失彼的現象，提高了破碎作業的自動化控制系統。生產實踐證明，破碎系統的設備改造及自動化控制，無論在產能上還是在破碎產品粒度上都達到了預期效果。破碎處理量與改造前相比提高了44.5%，同時，改造后破碎產品-14mm粒級的累計產率比改造前提高了36.6%，杜絕了大塊礦石進入磨礦作業，不但破碎效果顯著，而且勞動強度降低。破碎系統改造前后最終產品粒級分布情況表見表4所示。

表4　破碎系統改造前后最終產品粒級分布情況

5 結語

通過銅山口礦破碎系統中碎和細碎設備的改造，使最終破碎產品-14mm粒級的累計產率比改造前提高了36.6%，同時，杜絕了大塊礦石（+20mm）進入磨礦作業，破碎效果顯著；破碎處理量比改造前提高了44.5%，實現了破碎處理量達到4000t/d以上。GP200S和HP500圓錐破碎機以及自動化控制在銅山口礦的改造實踐，實現了“多碎少磨”和“擴能增效”，提高了企業競爭力，也在一定程度上為類似礦山破碎系統改造提供了借鑒作用。

［1］劉全軍， 姜美光. 破碎與磨礦技術發展與現狀［J］. 云南冶金，2012（5）:21-28.

［2］楊杰. 多碎少磨工藝在沃溪選礦廠的應用［J］. 湖南有色金屬，2014（5）:21-24.

［3］李君， 胡海霞， 等. 破碎工藝流程的升級改造與應用［J］. 礦業工程，2014（2）:20-23.

［4］董鳳. 中小型選礦廠破碎工藝及設備技術改造研究［J］. 機電信息，2014（6）:86-87.

［5］吳鵬， 郭順磊， 等. 新疆某選礦廠破碎系統改造［J］. 現代礦業，2014（12）:204-205.

［6］韓翠賢， 袁子文， 等. 破碎自動化控制系統在廟溝鐵礦的應用［J］.礦業工程， 2012（6）:50-51.

［7］謝廣峰， 閆寶軍， 等.自動化系統在司家營鐵礦選礦中的應用［J］.現代礦業， 2013（7）:168-171.

Practice of Crushing System in Tong-Shankou Copper Mine

XIA Wei， HAN Wei
（Daye Nonferrous Design and Research Institute Co.， Ltd.， Huangshi 435005， Hubei， China）

Through plenty of researches and demonstrations， TongshanKou mine introduced international level GP 200S and HP 500 cone crusher to replace the original domestic cone crusher PYB 1750 and PYD 2200. The production practice proved that the reconstruction of crushing equipment and automation control was successful. The targets of 'more crushing and less grinding' and 'expand production capacity and improve economic benefit' were achieved. To a certain extent， the technical renovation provided a reference for crushing reform in similar mines.

GP200S cone crusher；HP500 cone crusher；crushing process；more crushing and less grinding；automatic control

TD921+.2

B

1009-3842（2016）03-0048-04

2016-02-05

夏威（1963-），男，湖北武漢人，高級工程師，主要從事礦物加工工藝研究和技術管理工作。E-mail: xiaw@dyys.com