移动立式辊磨机在铜矿研磨的研究外文翻译资料
2022-09-08 12:09
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移动立式辊磨机在铜矿研磨的研究
关键词：立式辊磨机、干磨、矿石研磨
摘要：
立式辊磨机（VRM）已经被广泛地用于粉碎水泥原料和矿物，像石灰石，水泥熟料，磷酸，锰，镁，长石和钛。这些磨机结合粉碎、研磨、分级和干燥操作，并在一个单元中完成，具有比传统机器更大的优势。据文献记录，在水泥粉磨作业中采用球磨电路能减少15%的能量损耗。像这种能提高水泥粉磨作业效率的方法也在激励在矿石研磨方面的应用。对于立式辊磨机在矿山研磨的应用范围会通过移动的实验装置探究。在这种背景下，将包含着植物的枝干的矿石球磨电路是根据不同的工作模式放置的，例如风扫和溢流，以及工艺条件，然后样品在系统各处收集，将收集的样品根据尺寸进行分类，用以比较常规系统和VRM系统。这个研究表明，18%的能源节约是通过减少内部组件的磨损一起实现的。
1.引言：
粉碎是整个生产工序的第一道工序，它将原料粉碎为合适的大小以供后续工序需要，例如，浸出，浮选等工序。截至目前，各种类型的不同运行机制的机器已经被开发出来，因此，在设计电路时重点应在对处理效率和运行成本的直接影响。根据在研究中的若干研磨机制，是压缩而不是冲击导致更多能量的消耗，因此形成了独特的技术发展。立式辊磨机（VRM）技术正是基于这个原理，它吸引着制造商和研究人员。它已被主要用于水泥生料粉磨应用，在一个单元内实现破碎、粉磨、分类和干燥工序，这样的特性在系统的其他部分带来的优点是由于三级甚至二级的破碎阶段能够破碎干净。（舍费尔，2001）
在文献中，已经进行了一些研究目的是比较VRM和普通研磨电路能量效率的比较。（舍费尔，2001）表明，当VRM系统用作水泥粉磨时可以节约30%的能源。Tamashige et al. (1991)将从VRM操作获得的水泥粉磨结果发布，指出在普通的和高强度硬度水泥分别可以节省31%和43%的能源。类似的结论也被Ito et al.(1997), Roy (2002), Simmons et al.(2005), and Joslash;rgensen (2005).提出。
从水泥行业取得的可喜的成果，也鼓励着矿物研磨的实验研究。van Drunick et al. (2010)发布了VRM在锌矿开采的测试结果，从他的研究中得到的结论，原来为20.11千瓦时/吨的AG/ SAG-球磨机电路通过使用VRM可以减少到11.40千瓦时/吨。由Gerold et al. (2012)进行的一项研究表明,与传统的矿石研磨回路相比，采用VRM在铜矿和矿渣的研磨分别能节省22.9%和34.4%的能源消耗。
磨损率是需要考虑的另一个标准。在这方面，Erkan et al. (2012)在他们的研究中将棒磨球机电路和VRM相比，得到结论VRM技术能减少磨削工艺的整体磨损率2.73千克/吨至0.8千克/吨。
这项研究有助于通过VRM相关文献开展与移动装置中试研究，在这范围内，对不同的工作模式进行了测试，例如溢流和风扫，该系统在不同大小的目标运行，并且将两个系统地性能进行比较。在研究结束时，将铜矿中VRM性能和杆球磨机电路相比，通过矿石的检测得到具体的能源消耗和磨损率。
2.材料和方法：
2.1移动设备的说明：
如前所述，进行试验研究的移动设备是完全自动化的，主要用于矿石研磨的目的。
表1总结了设备的设计和运行参数：
表1
移动VRM设备的技术规格：
喂料速度（t/h） 0.5-3
辊数目 4
表径（mm） 450
装机功率（kw） 420
磨机功率（kw） 37
加热器功率（kw） 300
空气分流量（m3/h） 2500-5000
本设备是由莱歇GmbH公司制造，并且可以在2种不同的模式操作，分别为溢流和风扫模式。在风扫模式中，辊磨和一个高效率的分类器在一个系统中作为一个单元。在操作过程中，材料先喂到磨盘的中间然后被引导到盘边缘，辊施加压力来细磨。地面上的颗粒提升到分类区，回收满足尺寸要求的成品并将拒绝回收的材料作为磨机下次工作的喂料。风扫模式的简化流程表如图1所示：
图1：风扫模式的简化流程表
在溢流模式下，有一个两阶段的空气分类系统，由静态和动态阶段组成，并与磨体相独立（图2）。这个系统是为了减少整个系统特定的能量消耗，因为物料运输是机械地进行的。在操作过程中，新的喂料会被喂入静态分类器，达到要求的料在卸料之前直接引入动态分类器，静态分类器的粗流和动态分类器中的剩料都会传送到磨盘卸料，再与新的料混合通过输送机器，例如，皮带、输送机、斗式提升机，再到静态分类器。
图2：溢流模式的简化流程图
这个移动设备是完全自动化的，并且有一个带有各种操作参数的控制室，例如，进给率（吨/小时），温度（摄氏度），压力（千牛/平方米），能立即记录分级的转速和空气流量，这些测量是为了评估整个系统性能的。
2.2用移动设备进行研磨试验
分别对风扫模式和溢流模式进行了研磨试验，在整个试验研究中，稳定状态初步建立。对已风扫模式，压差是指示系统处于稳定状态的主要参数。因此，此参数的变化以及成品的流速作为操作条件确定之后就可以开始对成品流进行采样。
对于溢流模式，由于分类系统在磨体的外部，磨机卸下的料输送到静态分类器以及成品流。一旦稳态建立，对最后的成品流进行采样。对于风扫和溢流模式，每个模式都用黄铜矿矿石进行七次的研磨试验。表2和表3表现了在稳态下磨的工作条件。
表2
风扫模式的工作条件：
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
喂料速度（kg/h） 189 267 481 682 765 921 1312
工作压力（kn/m2 ） 600 1000 600 800 1000 800 800
压差（mbar） 15.3 14.5 14 14.9 13.7 12.7 14.8
分级转子速度（1/min） 900 900 328 315 305 219 159
分级空气流量（m3/h） 975 1021 994 1069 980 1008 1945
表3
溢流模式的工作条件
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
喂料速度（kg/h） 160 198 204 312 373 476 459
工作压力（kn/m2） 1000 600 600 800 1000 600 1000
分级转子速度（1/min） 800 100 360 900 340 900 90
分级空气流量（m3/h） 1200 1218 1241 1217 1233 714 1229
2.3材料特性研究
为了表征材料特性，测量入料和成品样本的粒度分布，对新料进行化学分析和邦德功指数测试，采用双组测量方法测定了样品的粒度分布。最初，干筛技术应用于从最大规格到150微米，在测量能通过激光散射法完成的时候，它能确定分筛至0.5微米。从每个测试中获得的大小分布，用于评估磨机的减径性能。(F80/P80)。在这方面，新料和过滤器的成品流被认为是和特定的能源消耗相关的。图3说明了料和成品在测试之后的粒度分布曲线。此外，表4给出了黄铜矿矿石在整个研究测试中的化学分析和邦德功指数。
图3 料和成品在风扫模式和溢流模式的粒度分布曲线
表4
喂料样品的化学分析和邦德功指数
Cu% 3.06
Zn% 2.50
Pb% 0.16
邦德功指数（kwh/h） 11.21
3.结果和讨论
3.1立式辊磨机的性能
为了评估一个粉碎过程的性能，对于一个给定的设备，能源的利用和体积的减少是需要考虑到的主要的特点。由于在VRM操作中有两种不同的模式，它们的性能进行了初级比较。在比较中，主要考虑具体能耗和相同平均大小时的形状大小分布曲线。图4说明了两种模式的具体能耗和体积减少趋势。从趋势上看，风扫模式和溢流模式的性能是彼此接近的。通常情况下溢流模式比风扫模式更有效。在中试规模的测试，这样的差异不能被测试到。不过普遍认为溢流模式在工业规模经营将更为节能，因为风扫模式的压力降在大的规模将更高；因此扬风器需要比在中试规模更大的能量支持。所以，在图4给出的趋势是有效的试点经营规模。
图4：单位能量（kwh/t）
产品粒度分布直接影响到产品的性能随后的操作的性能，例如，浮选，浸出。在研究范围内，这两个系统的产品粒度分布在相同平均尺寸内进行比较，如图5所示。这个数字意味着，风扫产物的粒度分布（试验4）比溢流模式要陡（试验5），几个参数可以影响分布的形状，如，辊的工作压力，分类性能，磨机的材料等。这意味着，该分布的形状可以在VRM过程中调整，这也是这个系统中的又一优势。
图5：粒子尺寸
3.2常规电路的性能
在图6中描述了传统的铜研磨回路的流程图，从图中可以看出，有一个棒磨机与两个平行相同球磨机通过闭合回路喂料。在表5中给出了机器的技术性能。
在对整个系统的性能进行评价的同时，一旦建立了稳态条件，追踪能量图、集水池水位以及从控制室得到的旋流压力参数，棒磨机进料和水力旋流器溢流采样。应该强调的是，经过查核的研磨电路处于最佳状态，由于磨机的功率是参数表示的函数式，水力旋流器的压力和进料速率参数在限制之内。图7显示的是采样记录的参数趋势和它们的平均值，图8表示棒磨机进料和旋流溢流的粒度分布曲线。D80的分布分别为10.7毫米的新料和45微米的旋流器溢流。
图6：传统电路的流程图
图7：采样记录的参数趋势
图8：粒度分布曲线（mm）
表5
机器的技术性能：
棒磨机
直径（m） 3.4
长度（m） 5
装机功率（kw） 850
球磨机
直径（m） 4
长度（m） 6
装机功率（kw） 1600
水力旋流器
直径（mm） 5
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