王新昌，祖大磊，刘建寿，韩春阳，郭守乾

1中信重工机械股份有限公司 河南洛阳 471039

2洛阳理工学院 河南洛阳 471023

3洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039

4矿山重型装备国家重点实验室 河南洛阳 471039

在 矿石处理领域，碎矿和磨矿是选矿厂的重要组成部分，投资占全厂投资的 60% 左右，生产经营费用也占 40% 以上。同时磨矿产品质量直接影响选矿指标[1-2]。因此，破碎磨矿流程的技术水平直接关系着整个选矿厂的生产情况和经济效益。

目前选矿厂碎磨阶段应用的工艺流程主要分为3 类：传统的三段破碎流程、高压辊磨—球磨流程和半自磨—球磨流程。工艺流程的选择受到很多因素影响，主要包括：现场地形、气候、水源、项目规模、投资水平、技术水平、人工成本以及环保要求等。简单而论，传统的三段破碎流程较适合小规模矿山，可能会面临破碎系统主机和辅机可靠性方面的限制；高压辊磨—球磨流程与传统的三段破碎流程有些类似，只是用高压辊磨机作为细碎设备，单机设备产能更大，破碎效率更高，在处理硬且脆矿石时，具有突出的节能优势；半自磨—球磨流程较其他两种流程更容易设备大型化，单系列产能高，易实现系统自动化和智能化，运转率高，管理成本较低，但一般来说能耗和设备投资较高。上述仅针对一般条件进行论述，对于具体项目，需要根据项目具体要求、矿石性质和项目所在地的技术经济发展水平进行综合定量评估，不能简单进行判定[3-4]。

在矿山领域，半自磨—球磨流程得到越来越广泛的应用，半自磨回路和球磨回路之间的负荷分配对于系统的运行状况和系统可调整富裕度有着重要的影响，其中半自磨产品传递粒度对负荷分配有着直接且重要的影响。

笔者讨论了半自磨长径比、衬板以及矿石性质等因素对T80的影响，并进行了数据分析，为后续新项目的方案设计和旧项目改造方案的制定和优化提供技术支撑。

1 产品传递粒度

在半自磨—球磨流程中，产品传递粒度T80是指半自磨回路最终产品粒度，即球磨回路新给料的粒度分布，如图 1 所示。

在矿山碎磨流程方案设计和设备选型过程中，针对T80存在两种不同的技术观点：一种观点认为，由于T80受到众多因素影响，且存在一定的随机性，因此在方案设计和计算模拟过程中，不应该将T80纳入计算范围；另一种观点认为，在方案设计过程中，应追求T80设计值的绝对精确。其实这两种观点都存在一定的片面性，没有深刻理解把握T80，对方案设计和系统的平稳运行不利。虽然T80受众多因素影响，而且存在一定程度的随机性，但是T80是一个客观存在的技术参数，且对碎磨流程负荷分配有重要影响，不应该被漠视。T80体现了矿石在半自磨回路中受多种因素综合影响后的最终结果，影响因素虽然众多且存在波动，但是系统平稳运行后，这些因素对磨矿过程的影响还是有一定规律的，即使存在波动也是在较小范围内。同时，正是由于这些因素的综合影响，且存在变化，因此追求绝对稳定的T80固定值是不科学的。简而言之，在方案设计和设备选型过程中，要充分考虑T80对系统的影响，但不能将其固化，而是随着磨矿系统状态的变化，T80值在一定范围内波动。

如图 2 所示，半自磨机T80主要分布在 0.5～3.0 mm 范围内，具体会根据不同矿石的性质、设备参数和运行参数等因素发生变化。

2 矿石性质对 T80的影响

在其他条件不变的情况下，矿石性质变化对T80有明显的影响。当矿石性质可碎性变差时，在半自磨机内，矿石更不易碎成小的颗粒，这时研磨机制发挥更大的作用，这会使得T80变小，产品粒度变细；当矿石更易破碎时，很容易破碎为小颗粒，这时冲击破碎机制发挥更大的作用，这会使得T80变大，产品粒度变粗；当矿石的可磨性较差时，T80会偏大，产品粒度较粗；当矿石的可磨性较好时，更易磨成细粉，T80会偏小，产品粒度较细。

图1 半自磨—球磨流程模拟Fig.1 Simulation of grinding process involving SAG mill and ball mill in sequence

图2 T80的分布范围Fig.2 Distribution range of T80

在半自磨—球磨流程设计中，一般以 JK 落重试验结果A×b或者 SMC 试验结果DWi表征矿石的抗冲击破碎能力，以邦德 (Bond)球磨功指数表征矿石的可磨性。

3 设备结构参数对 T80的影响

半自磨机的结构参数也会对T80产生明显的影响，当磨机的长径比较大时，T80就会偏小。一般来说，半自磨机的长径比接近 0.5，有一些特殊工艺要求的项目，半自磨机长径比可以接近 1.0。格子板的设计结构对产品粒度分布也有重要影响，主要包括格子板开孔比例、开孔尺寸、开孔位置以及顽石孔所占比例。一些现场实例显示，通过格子板的设计、盲板的应用和高料位排矿，可以使磨机的产品粒度达到200～300 µm。磨机内部衬板的设计结构和生命周期也会对磨矿产品粒度有一定影响：当衬板对钢球和矿石的提升能力较高时，对矿石的冲击破碎效果较好，这时磨机的产能较高，但是产品粒度较粗；当衬板的提升效果较差或者磨损较为严重时，提升能力较弱，冲击破碎效果不好，研磨机制所占比例扩大，这时磨机产能较低，产品粒度较细。在实际生产过程中，通过调整半自磨机产品粒度，对半自磨机和球磨机工作负荷进行调整，直接有效的方法之一就是调整控制筛的筛孔尺寸，一般筛孔尺寸在 6～15 mm，当有特殊工艺需要时，现场也有应用 3 mm 筛孔的例子。

4 运行参数对 T80的影响

半自磨机的转速对磨机产品粒度分布有较为明显的影响：当磨机转速较高时，磨机破碎能力强，产能较大，产品粒度较粗；当磨机转速降低时，磨机破碎能力降低，研磨能力提升，产能下降，产品粒度变细；当磨机内部添加钢球尺寸变大，充填量提升时，磨机处理能力提升，产品粒度变粗；当磨机内部钢球充填量和钢球尺寸不足时，磨机产能会降低，产品粒度会变细。

5 负荷分配的优化

通过上述分析可以看出，半自磨机内部主要存在两种机制对矿石产生作用：第一种是冲击破碎，这种机制在半自磨机内部占主要地位，当磨机冲击破碎能力提升时，产能提升，产品粒度变粗；第二种是研磨机制，这种机制影响了磨机产品中细粉的含量。

在实际生产过程中，可能会由于产能要求或者矿石性质发生了变化，导致磨机运行状况发生变化或者需要调整，这时就要根据上述分析得出的规律，制定相应措施进行调整。

当矿石的可碎性变差时，半自磨机会出现产能降低甚至“涨肚”现象，此时可以采取的措施包括：增加大尺寸钢球及填充量，提高磨机转速，降低新来料粒度，增大控制筛的筛孔尺寸，甚至增加顽石破碎机等。这些措施都可以增加半自磨机产能，应根据现场实际情况，采取其中一种或几种，磨机产能会得到改善，产品粒度会变粗。

当矿石性质变软，半自磨机内部料位较低时，或者矿石可磨性变差，球磨机负荷过高时，需要对半自磨机的产品粒度进行调整，采取的措施主要包括：减少钢球添加量，降低转速，减小控制筛筛孔尺寸，关闭顽石破碎机和更改格子板设计等，使半自磨机产品粒度变细，负荷上升。这时会改善半自磨机内部料位问题，降低球磨机负荷。

在项目方案设计过程中，也有根据半自磨机和球磨机负荷分配状况，在小范围内进行调整的趋势，如图 3 所示。

图3 矿石性质与 T80Fig.3 Mineral properties and T80

从图 3 可以看出，虽然数据较为离散，但是仍然具有一定规律。横坐标是A×b和BWi的乘积，此值越大说明矿石易碎难磨，此值越小说明矿石难碎易磨。从图 3 中的趋势可以看出，当矿石易碎难磨时，半自磨负荷较轻，球磨机负荷较重，在方案设计过程中，应适当降低传递粒度，增加半自磨机负荷，降低球磨机负荷；当矿石难碎易磨时，半自磨负荷较重，球磨机负荷较轻，在方案设计过程中，应适当增大传递粒度，降低半自磨机负荷，增加球磨机负荷。通过上述调整，系统更为平衡和稳定，未来可调整空间更大。

6 结论

(1)半自磨机传递粒度T80受众多因素影响，探讨了矿石性质、设备结构参数和运行参数等方面因素对传递粒度的影响规律。T80的变化直接影响了半自磨机和球磨机之间的负荷分配。

(2)在新项目方案设计过程中，充分考论各种因素，优化半自磨机和球磨机之间负荷分配；对于在运行项目，针对不同情况，提出了优化措施，以使负荷分配更加合理，系统运行更加稳定。