高压辊磨新工艺在冶金矿山的应用与

高压辊磨新工艺在冶金矿山的应用与问题分析中国冶金矿业科技大会2013年6月22日北京马钢集团设计研究院有限责任公司葛新建教授级高工13605558519交流提纲一、国内冶金矿山行业高压辊磨工艺推广应用历程二、国内典型应用实例三、高压辊磨新工艺应用中存在的问题分析马钢集团设计研究院有限责任公司一、国内冶金矿山行业高压辊磨工艺推广应用历程•1、高压辊磨新工艺在国内冶金矿山的应用只有不到八年的时间，但由于高压辊磨机的特点和优势，近几年，在国内新建或改扩建的选矿厂碎磨流程中，破碎——高压辊磨——球磨流程得到了大量的推广和应用，在冶金矿山行业形成了热点。•2、2006年，国内第一条在冶金矿山应用的破碎——高压辊磨——球磨流程，在马钢集团南山矿业有限责任公司凹山选矿厂建成投产，经过近一年时间的调试、修配改，至今已经稳定生产了7年时间，为贫磁铁矿的开发利用开拓了一个新的碎磨工艺。马钢南山矿业公司已经被国家批准为贫磁铁矿开发利用建设示范基地。一、国内冶金矿山行业高压辊磨工艺推广应用历程•3、随后，国内金属矿选矿行业逐步意识到高压辊磨技术的优越性，马钢矿业公司、金堆城钼业公司，山东黄金昌邑铁矿，三山岛金矿，唐钢司家营二期，原平白石铁矿，攀枝花矿业公司，河北青龙龙汇矿业公司，重钢太和铁矿，福建德化鑫阳矿业公司等国内大中型矿山纷纷研究并设计上马高压辊磨机，建设或改造其生产工艺系统；国内对技术热点敏感的设备制造企业也纷纷加入到高压辊磨机的研发、生产队伍，并在一些矿山推广应用，取得了不错的效果。但同时也存在着一些问题。一、国内冶金矿山行业高压辊磨工艺推广应用历程•4、2010年，中国冶金矿山企业协会等有关单位在成都组织召开了“中国矿业科技创新与应用技术高峰论坛——高压辊磨机技术专题交流会，进一步推动了高压辊磨机技术在冶金矿山的推广应用。•5、2011年2月1日实施的《冶金矿山选矿厂工艺设计规范》（国家标准GB50612-2010）将碎磨流程分为四种类型，即：破碎——筛分——球磨流程粗破碎——自磨流程粗破碎——半自磨流程破碎——高压辊磨——球磨流程6、由此，近十年来，破碎——高压辊磨——球磨流程开始在冶金矿山行业推广应用。二、国内典型应用实例•1、高压辊磨机的特点：•高压辊磨机采用料层粉碎理论，实施的是准静压粉碎。辊子间的物料受挤压后除粉碎外，尤其重要的是在颗粒内部产生了大量裂纹、塌散、疏松等缺陷，使物料可磨性大为改善，在后续工序的磨机内易于磨碎，节省大量能耗。和常规破碎——筛分——磨矿流程相比，高压辊磨新工艺具流程适应性强，配置灵活、单机处理能力大，易于实现自动控制、可提高矿石的可磨度、可实现湿式粗粒抛尾以及投资和经营费低等特点。随着技术的不断发展，高压辊磨新工艺在碎磨流程中发挥着越来越重要的作用。二、国内典型应用实例•2、高压辊磨工艺的典型流程•由于高压辊磨机的工艺特点，其在工艺应用中既可以代替细碎作第三段破碎，又可以在三段破碎后作第四段超细碎；既可以全开路破碎，也可以在开路条件下进行边料返回破碎；既可以实现高压辊磨后单独的湿筛闭路粗粒湿选，也可以组合成高压辊磨——分级——球磨后粗粒湿选；既可以与碎矿系统同步作碎矿设备，又可以与磨矿同步作磨矿设备。福建省德化鑫阳矿业有限公司为磁铁矿矿山，采选规模为60万吨/年，破碎为三段一闭路流程，合格矿粒度12-0mm，磨矿选别采用阶段磨矿阶段磁选流程，为国内典型的常规碎磨选别工艺流程。技术改造设计引入高压辊磨工艺，将碎矿合格矿粒度放粗至30-0mm，使碎矿能力由60万吨/年提升至100万吨/年；在磨矿前引入高压辊磨-湿筛-预选作业，破碎30-0mm产品进入高压辊磨机辊磨，辊磨产品进入直线振动筛筛分（GK筛），筛上返回辊磨，筛下-3mm进行磁选预选抛尾，粗精矿进入原有磨选系统。引入高压辊磨作业，使选矿厂的能力由60万吨/年提升至100万吨/年，能力提升幅度较大，吨矿单位投资较少，经济效益显著。二、国内典型应用实例福建鑫阳矿业高压辊磨设计参数工艺流程闭路辊磨湿式筛分预选系统能力100万t/a辊径1,500mm辊宽600mm设备台数1设备制造厂家合肥水泥研究设计院给料磁铁矿给料水分6%给料粒度-30mm排料粒度-3mm占45%处理量294t/h.台（通过量）单位耗能1.60kWh/t压力4.0N/mm2电机2x500kW柱钉辊面寿命10000h工作时间福建鑫阳矿业高压辊磨机改造流程图福建鑫阳矿业高压辊磨机安装现场福建鑫阳矿业高压辊磨流程中GK筛试车现场工艺流程碎矿系统闭路超细碎系统能力800万t/a辊径1,700mm辊宽1,500mm设备台数2设备制造厂家中钢天源科技公司给料钒钛磁铁矿给料水分4%给料粒度-40mm排料粒度-10mm占80%处理量1366t/h.台（通过量）单位耗能1.60kWh/t压力4.0N/mm2电动机2x1500kW柱钉辊面寿命11000h工作时间重钢西昌矿业高压辊磨设计参数重钢西昌矿业公司选矿厂技术改造工程设计是在碎矿系统引入高压辊磨机，辊压产品进入振动筛筛分，筛上+10mm返回高压辊磨机，筛下-10mm进入磨矿分级系统。一方面-10mm产品中粉矿量大幅度提高，另一方面高压辊磨使矿物产生坍塌、松散、裂纹等物理现象，使得磨矿的效率大幅度提高。二、国内典型应用实例重钢西昌矿业高压辊磨改造工艺流程图重钢西昌矿业高压辊磨改造配置图之一重钢西昌矿业高压辊磨改造配置图之二工艺流程闭路辊磨湿式筛分预选系统能力1000万t/a辊径2,000mm辊宽1,200mm设备台数2设备制造厂家成都利君给料Ironoreaftercrush给料水分5%给料粒度50mm排料粒度占50%处理量1403t/h（通过量）单位耗能1.60kWh/t压力4.0N/mm2电动机2x1600kW柱钉辊面寿命10000h工作时间龙汇矿业高压辊磨设计参数秦皇岛青龙县龙汇矿业公司1000万吨/年超贫磁铁矿项目是中国最大的超贫磁铁矿项工程项目之一，超贫磁铁矿资源量约25亿吨，磁性铁平均含量只有3%。在选矿试验研究的基础上，设计碎矿采用两段一闭路破碎，碎矿产品粒度为50-0mm，碎矿产品设地面中间储矿槽，碎矿产品50-0mm给入高压辊磨机辊磨，高压辊磨产品进入直线振动筛（GK筛——双质体亚振动）进行筛分，筛上返回高压辊磨机形成闭路辊磨，筛下-3mm进行一粗一扫磁选抛尾选别，粗精矿进入下一段磨矿分级选别系统。二、国内典型应用实例龙汇矿业碎矿流程图龙汇矿业高压辊磨-球磨工艺流程图龙汇矿业碎矿系统龙汇矿业中间储矿槽及辊压、主厂房龙汇矿业中间储矿槽龙汇矿业高压辊磨厂房和主厂房龙汇矿业GK筛工艺流程闭路辊磨湿式筛分预选系统能力500万t/a辊径1700Rollwidth辊宽1400设备台数1设备制造厂家未定给料磁铁矿给料水分6%给料粒度-16mm（-30mm）排料粒度-3mm占50%处理量1377t/h（通过量）单位耗能1.70kWh/t压力4.5N/mm2电动机2x1600kW柱钉辊面寿命5000h工作时间马钢张庄铁矿高压辊磨设计参数马钢集团张庄矿业公司是马钢集团在安徽省霍邱县投资建设的地下大型磁铁矿矿山，其采选规模为500万吨/年。在设计前，马钢集团设计研究院有限责任公司、马鞍山矿山研究院承担了张庄铁矿石高压辊磨试验研究及辊压产品选矿试验和连选试验研究，高压辊磨试验是在Koppern德国实验室完成的，试验进行了50~0、30~0、16~0不同给矿粒度，6.3~0、3.15~0不同排矿粒度的高压辊磨试验研究，以及不同高压辊磨产品的选别流程试验和连选试验，取得了许多试验成果。张庄矿业公司500万吨/年选矿厂工程项目，根据选矿试验结果，已经完成了选矿厂优化设计。二、国内典型应用实例张庄铁矿设计碎矿流程图张庄铁矿设计高压辊-球磨流程图工艺流程闭路辊磨湿式筛分预选系统能力＞500万t/a辊径1700辊宽1400设备台数1设备制造厂家德国Koppern给料贫磁铁矿给料水分6%给料粒度-16mm排料粒度-3mm占60%处理量1495t/h（通过量）单位耗能1.60kWh/t压力4.0N/mm2电动机2x1600kW柱钉辊辊面寿命12000h工作时间马钢和尚桥铁矿一期高压辊磨设计参数马钢集团南山矿业公司和尚桥铁矿为贫磁铁矿矿山，新建的和尚桥铁矿选矿厂，采用破碎——高压辊磨——球磨新工艺，一期处理能力为500万吨/年，二期扩建至1000万吨/年。在设计前，马钢集团设计研究院有限责任公司承担了和尚桥铁矿石高压辊磨试验研究，试验分别在Koppern南非实验室、Koppern德国实验室和马钢集团设计研究院有限责任公司选矿中心试验室完成，试验进行了50~0、30~0、16~0不同给矿粒度、6.5~0、3.15~0不同排矿粒度的系统的高压辊磨试验研究，取得了一定的实验成果；同时利用凹山选矿厂现高压辊磨工业流程进行现场工业试验，试验获得了第一手的宝贵资料，为和尚桥选矿厂设计提供了可靠的依据。二、国内典型应用实例和尚桥铁矿碎矿设计流程图和尚桥铁矿高压辊磨设计流程图工艺流程闭路辊磨湿式筛分预选系统能力700万t/a辊径1700辊宽1400设备台数1设备制造厂家德国Koppern给料破碎后的铁矿石给料水分7%给料粒度-16mm排料粒度占70%处理量1305t/h（通过量）单位耗能1.54kWh/t压力4.5N/mm2电动机2x1450kW辊胎寿命10000h工作时间（实际达到了30000h）凹山选矿厂高压辊磨设计参数马钢集团南山矿业公司凹山选厂增设超细碎及选矿工艺技术改造设计项目，是国内第一条在冶金矿山选矿厂工程设计中采用高压辊磨新技术新工艺的选矿工程设计项目。该项目2006年建成投产，已经稳定生产了六年多时间。二、国内典型应用实例其主要的创新点为：（1）引入高压辊磨机新技术，在马钢马钢集团南山矿业公司凹山选厂进行技术改造，形成了“破碎——高压辊磨——球磨”冶金矿山选矿厂新的碎磨新工艺，这种新的碎磨新工艺，在2011年2月1日已经被列入国家标准《冶金矿山选矿厂工艺设计规范》中，与原有的三种碎磨工艺同为冶金矿山选矿厂工艺设计规范；（2）在工程设计中采用“破碎——高压辊磨——球磨”碎磨新工艺，创新性地实现了低品位磁铁矿高压辊磨——3～0湿式筛分——筛上返回闭路——3～0筛下在磨前湿式粗粒磁选抛尾——部分粗粒尾矿不进尾矿系统——3～0湿式粗粒磁选粗精矿进入磨矿选别系统的新的选矿工艺流程；（3）矿石高压辊磨，将矿石碎磨到3～0，真正实现了选矿厂的多碎少磨；在磨前湿式粗粒磁选抛尾，减少了近50%的磨矿量，节省了大量的能耗和钢耗（在全国大型铁矿选矿厂中，凹山选矿厂的球耗仅为0.4～0.5kg/t原矿，是最低的）；3～0mm湿式粗粒磁选抛尾后捞出粗砂120万吨/年不进尾矿系统，减少了尾矿输送矿量，降低了尾矿库库容对尾矿堆排的压力，减少了尾矿库的征地面积或增加了尾矿库的使用年限，使矿山更加绿色安全环保。（4）在减少原有磨矿系列的情况下，使凹山选矿厂的处理能力由500万吨/年提高到700万吨/年。马钢集团设计研究院有限责任公司凹山选矿厂高压辊磨工艺流程改造前后技术指标对比三、高压辊磨新工艺应用中存在的问题分析•从高压辊磨技术的发展中可以看出，一方面高压辊磨新工艺设计的基础有赖于坚实充分的选矿试验工作，同时，高压辊磨技术应用的成败则取决于高压辊磨工艺设计的正确与否。在工业生产过程中，正确的工艺设计是保证有效连续运转的先决条件。高压辊磨工艺设计中包括碎磨流程的确定、设备的选择计算及生产系列的设置、工艺的配置及作业率的匹配等诸多因素。三、高压辊磨新工艺应用中存在的问题分析1、高压辊磨机的试验研究2、高压辊磨机的设备问题3、高压辊磨机的工艺问题三、高压辊磨新工艺应用中存在的问题分析•1、应重视高压辊磨的选矿试验工作•1.1、原矿矿石性质研究•1.2、矿石的高压辊磨试验研究•（1）开路条件下的高压辊压试验•（2）闭路条件下的高压辊压试验•（3）不同给矿粒度的矿石高压辊磨试验•（4）高压辊磨产品的适宜选别粒度试验•（5）水分、易磨性、打散等试验•1.3、矿石高压辊磨后产品的选矿试验研究三、高压辊磨新