云南某铜矿SABC碎磨能耗分布规律及能量基准评价研究_李嘉博.pdf
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1、 年第期有色金属(选矿部分):收稿日期:基金项目:矿物加工科学与技术国家重点实验室开放基金项目()作者简介:李嘉博(),男,辽宁鞍山人,硕士研究生,主要从事高效碎磨理论与技术研究。通信作者:王培龙(),男,山东德州人,硕士,工程师,主要从事高效碎磨理论与技术、有色金属矿石界面分选理论与工艺等研究。云南某铜矿 碎磨能耗分布规律及能量基准评价研究李嘉博,王培龙,龚道振,张建国,孙春宝,寇珏,李莹,张军(北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 ;,;云南迪庆有色金属有限责任公司,云南 迪庆 )摘要:提高碎磨能量利用效率是降低碳排放的重要途径,而碎磨能耗分布规律与能量基准评价是提高能量利用效率的前提和
2、基础。某大型铜矿 碎磨流程能耗分布规律研究结果表明,碎磨全流程比能耗为 ,半自磨机、球磨机、顽石破碎机的比能耗分别占全流程比能耗的 、及 ;球磨机运行功率接近安装功率的 ,限制了碎磨系统产能的进一步提升。以原矿代表性样品单颗粒冲击破碎试验为基础,建立了矿石粉碎模型,通过能量基准评价方法计算出 碎磨全流程理论最低粉碎能耗为 ,分别对 碎磨全流程、半自磨振动筛顽石破碎作业、球磨与分级作业进行了能量基准评价,得出能量效率因子(值)分别为 、和 ,进一步明确了提升球磨分级作业能量利用效率的必要性。能量基准评价研究为碎磨能量利用效率提供了统一、定量的评价指标,为碎磨全流程产能提升与节能降耗指明了优化方向
3、。关键词:;碎磨;能耗分布规律;能量基准评价;中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(.,;.,;.,.,):,有色金属(选矿部分)年第期 ,(),:;我国工业碳排放占全社会能源活动碳排放的,促进产业用能结构调整、能效提升是“双碳”目标实现的关键技术与创新方向。在矿物加工领域,金属矿山矿石碎磨作业是能耗最高的作业,占选矿厂生产总能耗的 ,因此,碎磨作业是最具节能潜力的环节。提高碎磨过程能量利用效率对实现矿山“高效绿色开发”,实现节能减排,助力我国实现“双碳”远景目标具有重大战略意义。由半 自 磨 机球 磨 机顽 石 破 碎 机 组 成 的 碎磨流程以流程短、设备少、占地面积小、处理量大、矿石
4、性质适应性强、便于管理等优势备受大型金属矿山的青睐,但与三段一闭路流程相比,也存在系统运行能耗高、钢耗高、操作控制相对复杂的缺点。对于如何评价碎磨流程的能量利用效率,国内外学者先后提出了多种方法,包括物料破碎后新生表面能、邦德运行功指数、粒度单位能耗以及单颗粒破碎能耗 等。基于单颗粒破碎能耗理论模型 ,年 提出的能耗基准对比 方 法 评 价 碎 磨 设 备 或 流 程 的 能 量 利 用 效率。此方法通过单颗粒静压破碎试验和最小理论能耗计算模型,计算得出将矿石从某一给矿粒度碎磨至某一产品粒度所需的理论最小单位能耗,然后将其与实际生产中的碎磨设备或流程的单位能耗进行 对 比,得 到 能 耗 基
5、准 评 价 效 率 因 子(,)。在能耗效率因子计算过程中,所有给矿、产品粒度均使用完整的粒度分布表示,而不是某一粒度指标(如 粒级含量或 等)。能量基准评价方法应用范围广泛,可用于比较不同碎磨工艺流程的能量利用效率、比较不同矿山碎磨流程的运行效率、评估同一碎磨流程中各碎磨设备的能量利用效率、评估某一矿山碎磨流程在不同时期的运行效率等。现场 碎磨概况云南某大型斑岩铜钼矿选矿厂投产于 年月,设 计 年 处 理 量 为 万,日 处 理 规 模 万,分两个系列平行建设。碎磨工艺采用“半自磨球磨顽石破碎”的 工艺,设备形象联系图如图所示。矿石冲击粉碎指数的值为 ,说明该矿样在冲击粉碎下呈现出很高的强度
6、,属于硬度大的矿石;现场矿石邦德功指数 的值为 ,说明该矿样在磨蚀粉碎下呈现出中等的强度,属于中等硬度一类。图现场 碎磨工艺 研究方法与试验方案 碎磨流程考查结合选矿厂生产实际,选择运行较为稳定的二系列为本次流程考查的研究对象。为保证流程考查数据可以完整、详细地反映 碎磨流程运行状况,排除工作制度等对取样结果的影响,在连续稳定运行的个工作日内进行了全碎磨流程的取样工作,每天取样一次,流程考查取样点布置如图所示。取样时各取样点同时取样,单次取样时间小于 。依据国际矿业标准及指南委员会()制定的 年第期李嘉博等:云南某铜矿 碎磨能耗分布规律及能量基准评价研究碎磨流 程 中 不 同 粒 度 产 品
7、所 需 的 最 小 取 样 量 标准(表),各取样点取样重量均大于该最小取样重量,满足样品代表性要求。碎磨流程能耗分布规律是能量基准评价的重要基础,为获得更接近现场生产、真实、代表性强的设备能耗数据,选取了取样前后周内流程稳定运行的平均数据,主要包括利用 中控系统导出的各主要设备(半自磨机、球磨机、顽石破碎机、矿石运转皮带、振动筛、旋流器给矿泵等)的电流、电压、运行功率和处理量等,作为考察碎磨流程能耗分布的基础。表 组织对样品粒度与最小取样量的规定 样品类型一般粒度所取样品重量 粗碎矿石 细碎矿石 球磨机给矿 旋流器溢流 图 碎磨流程考查取样点布置 能量基准评价能量基准评价过程包括以下几个步骤
8、:)流程考查。收集流程中关键设备的结构参数和运行参数;对流程中各碎磨、分级设备的给料和出料进行粒度筛析;从碎磨流程给矿中采取代表性样品,用于单颗粒粉碎试验。)建立粉碎能量模型。利用代表性样品进行单颗粒粉碎试验,建立针对研究矿石样品的粉碎能量有色金属(选矿部分)年第期模型,如式所示,得到输入能量与矿石粒度和粉碎指数的关系。)计算理论最小能量。基于粉碎能量模型,计算将目标流程所处理的矿样从某一给矿粒度碎磨到某一产品粒度所需的理论最小能量。()()最小实际能量是在一系列单颗粒压缩试验中完成粉碎任务所需的最小能量,从最粗粒度到最细粒度。式中,粉碎指数,即粉碎产品中粒度小于给矿粒度 的百分含量,;矿石在
9、单次粉碎事件中取得的最大粉碎指数,;矿石强度,();矿石尺寸效应因子,无量纲。)计算能量效率因子。碎磨流程或设备实际消耗的能量与完成同样矿石粉碎任务所需的理论最小能量之比为能量效率因子,如式()所示,以该值与理想值偏离的多少来定量评价能量利用效率的高低。现场单位能耗()理论最小单位能()()结果与分析 碎磨流程能耗分布规律对现场 碎磨流程中的各个设备安装功率及平均运行功率进行了统计分析,得出各作业能耗分布情况如表所示,设备安装功率与运行功率分析如图所示。表 碎磨流程各作业能耗分布情况 项目名称矿石转运系统半自磨机球磨机顽石破碎机振动筛旋流器给矿泵合计安装功率 平均运行功率 功率利用系数 处理量
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