选矿企业降低能耗的措施及其理论依据

选矿企业降低能耗的措施及其理论依据

王志

（云南锡业股份有限公司大屯锡矿661000）

摘要：结合选矿企业的生产实际情况，阐述了降低选矿能耗的一些措施及其理论依据。指出选矿企业为减少能耗，达到降低生产成本的目的，应根据自身的具体条件采取一些相应措施：优化工艺条件和生产流程，更新设备，采用新工艺，强化生产管理等。

关键词：选矿；能源消耗；节能措施

目前国内许多选矿企业的主要产品价格已与国际市场价格接近，如何降低生产成本，提高市场竞争力，这是关系到选矿企业兴衰的重大问题。因此，选矿企业应根据自身的条件，实施相应的节能技术，达到降低生产成本的目的。矿物加工过程中40%～80%的能耗消耗于矿石的碎磨作业中，根据统计，全世界每年消耗于碎磨作业的能耗占全世界发电总量的3%～4%。美国和前苏联的磨矿能耗约占其全国发电量的2%～4%。因此降低碎磨作业的能耗是国内外非常重视的研究领域。

1通过降低矿石入磨粒度降低能耗

1.1确定合适的矿石入磨粒度

降低矿石入磨粒度，可以大幅度提高磨矿产量，降低能耗和改善入选条件。实验表明，把入磨粒度由20，15，12mm降低到8，5，3mm以下，就可以降低破磨总能耗的15%～30%段，预计将来一旦应用于实践，会起到很大的作用。

1.2降低入磨粒度的途径

1.2.1试用超细粉碎设备及工艺

经过深入研究比较分析，主要从节能角度考虑，不同规模的企业，可以选择相应的破碎设备，以达到降低入磨粒度的目的。对于大型企业尤其是其矿石较为坚硬的选矿企业，使用高压辊磨机具有优势。在生产实践中，用高压辊磨机取代第三段或第四段破碎，提高后续磨矿机产量和细度，能生产出更适合要求的磨矿产品，因而具有较大的应用前途。

高压辊磨机能大幅度降低能耗是由于在破碎过程中，能量可得到有效的转换，即能量最初从高压辊表面传到颗粒上，然后在颗粒间传递，“实现颗粒间破碎”。在此过程中，起主要作用的是粉碎效率高的压应力。给入高压辊磨机的物料，受到辊子高压作用而被粉碎，物料在下行移程中被压实，轴向力增加，当压力达到或超过颗粒的抗压强度后，颗粒就会发生破裂或产生裂纹，继续下移，压力再升高，大多数物料结成饼状小块，经分散后成为细粒产品。

理论分析和实验表明，压应力料层粉碎与其它破碎方法相比而言，能量损失小且利用率高，并可大大改善物料的可磨性与分选性。

1.2.2试用其它新型破碎方法

目前，所采用的粉碎方法，基本属于机械破碎，这就导致了物料的“穿晶破裂”而不是“沿界面破裂”。因此易产生物料的过粉碎，且设备笨重，部件磨损严重。理想的情况是“沿矿物界面的选择性破裂”。应根据新的物质结构理论研究新的破碎理论，以发展新的、高效的破碎工艺技术。

2降低磨矿能耗的主要措施

2.1应用磨机的超临界转速

除改进现有球磨机自控系统、润滑系统及球磨机质量外，还应努力改善磨机内的工作环境。在球磨机内，钢球落下冲击矿石的能量是它落到终点时的动能。此动能的大小，与钢球落下的高度有关，而钢球落下的高度又取决于磨机的转速。若钢球运动速度慢，在打击过程中，许多能量转化为热能，能耗损失大；钢球速度提高，单位时间内打击矿石的次数增多，磨石效率提高。因而，可以考虑利用磨机的超临界转速运转。众所周知，磨机的处理能力随磨机转速的增大而增加。但超过其临界转速时，磨矿效率反而下降。

2.2开发应用新型磨机及新型衬板

（1）开发应用新型磨机。在选矿企业设备更新的过程中，对搅拌磨机的开发应用应引起足够的重视。搅拌磨主要是通过搅拌研磨介质产生的冲击、摩擦和剪切作用使物料粉碎。在搅拌磨中，研磨介质不是作整体运动，而是作不规则运动，这种不规则运动对物料产生3种作用力：磨介相互之间的冲击力；磨介转动产生的剪切力、摩擦力；磨介填入搅拌臂所留下的空间而产生的冲击力。实践表明，与普通球磨机相比，当磨矿细度为1～100μm时，单位电耗可降低50%～60%。另外还有振动磨、无介质振动式磨机、雷蒙磨、胶体磨、高压辊磨、离心磨等设备在节能降耗方面都有实际意义。

（2）积极推广磁性衬板技术。实践表明，在不同型号的磨机内应用磁性衬板可降低能耗5%～10%。

2.3探索在磨矿过程中加入助磨剂

近年来，磨矿时矿物表面所发生的物理化学及力学性质的变化已引起人们日益广泛的关注。在物料内添加某些化学物质以改变组成矿物各自的表面性质，降低矿物的硬度，从而在一定程度上可以降低磨矿能耗，取得较好的磨矿效果。凡是在细粉碎过程中能够显著提高粉碎效率或降低能耗的化学物质，称之为助磨剂。在磨矿过程中颗粒的破裂有两种情况，即晶粒间破裂和晶粒之外的破裂。前者指晶粒内结合键的破裂，后者指晶粒间的破裂。总之，破裂过程包括化学键的断裂及增加新表面。任何一种有利于化学键断裂和阻止表面能重新结合的药剂都有助于磨矿。实验表明，添加助磨剂可降低微粒间的粘附作用。表1列出了某些助磨剂的作用效果。虽然有关化学药剂对磨矿过程的作用机理目前尚处于研究阶段，但从表1的例子可看出，助磨剂的添加对改善磨矿过程和提高磨矿效率及节能降耗有明显的效果。

表1助磨剂作用效果实例

2.4提高磨石效率，降低能耗的其他措施

（1）改善分级作业，提高分级效率。如果磨机的返砂中合适的粒级未被分离出来而又返回磨机中，不但使磨机的磨矿处理量下降，而且还会造成矿物的过粉碎，影响产品质量。因此，研究开发细筛与磨机组成磨矿分级组，提高分级能力和分级效率，对提高处理效率和降低能耗有重要作用。

（2）推广应用选矿自动化。选矿厂靠人工操作很难使生产维持在最优状态，因此必须考虑选矿厂的自动化控制问题。选矿厂的自动化受到选矿数学模型、控制仪表及计算机软件3个条件的约束。从20世纪80年代至今，数学模型的进一步发展，特别是新型、先进控制仪表的出现，推进了选矿厂自动化控制技术的发展。未来矿业发展的趋势是将“专家系统”与最优适时控制结合，达到根据矿石性质变化适时调节生产参数，使选矿生产始终保持在最优状态。目前，在现有的生产技术条件下，大中型企业逐步实现了局部控制或系统控制。选矿自动化，不但投资回收快，见效大，而且可提高处理能力，降低药耗和电耗。

（3）优化和缩短选矿工艺流程。从节能降耗的角度来看，先进的工艺流程也是必不可少的，它是由许多先进的单体技术或设备所组成。如将上述的破磨、分级、分选等先进设备或技术具体运用于实践，合理衔接匹配，充分发挥各单体技术的作用，就能组成既节能又缩短破磨、分级、分选工序的工艺流程。

（4）强化设备管理，为节能降耗创造良好的前提条件。从抓主作业线磨机运转时间入手，不断提高主作业线的有效作业率，推进主要设备功能投入率和精度保持率，对关键设备的停机时间作出明确的考核规定。选矿厂磨机的频繁故障，不但造成整个选矿作业的失控，而且磨机的每次瞬时启动所耗电能巨大，这样会造成电能的巨大浪费。因此，设备的稳定运转是选厂节能降耗的前提条件。

3结束语

节能降耗是选矿企业一项长期而艰巨的任务，应深挖节能潜力，不断开发和应用节能新工艺、新技术和新设备。努力探讨节能降耗的新举措。另外要加强企业的生产经营管理，在各方面进行全面创新，以创新求生存求发展。

参考文献：

[1]李启衡.破碎与磨矿[M].：冶金工业出版社

[2]陈君明.宝钢节能降耗的生产实践与展望[J].中国冶金，

[3]曾凡，胡永林.超细粉碎设备及工艺矿物加工颗粒学[M].徐州：中国矿业大学出版

[4]关微相.粉碎工程学进展[J].有色矿冶

[5]陈可巧.微波能应用研究现状与发展趋势[J].有色矿冶