2.1 大型球磨机节能设计
大型球磨机主要从启动方式、润滑方式、轴承类型、衬板结构及形式、球磨机转速率等方面考虑节能设计。三山岛金矿MQY5. 5 m×8. 5 m球磨机由中信重工机械股份有限公司 ( 原洛阳矿山机械厂) 制造, 在节能设计方面有许多特点, 生产中设备必须保证按照设计要求运行。
1) 启动方式设计: 软启动 - 气动离合器。实现同步电动机—球磨机的分段启动, 并可使电动机实现空载启动, 达到稳定运行速度时, 再使离合器结合, 启动球磨机。这样可使电动机本身启动时间缩短, 启动容易, 减少启动电流对电网的冲击, 也减小球磨机的装机功率。
2) 静压轴承及静动压轴承设计: 以动静压混合润滑轴承代替普通轴承, 这是目前大型球磨机的常用设计。三山岛金矿新立选矿厂MQY5. 5 m×8. 5 m球磨机主轴承采用纯静压轴承。
( 1) 在球磨机启动前, 利用润滑油的高压力将轴颈浮起0. 2 ~ 0. 3 mm, 可大大地降低启动负荷, 然后启动, 这样可使轴颈与轴瓦被外界供给的、具有一定压力的承载油膜完全隔开, 启动以后, 当轴颈达到足够转速时, 即利用动压润滑轴承工作。
( 2) 在球磨机停机时, 让压力油使轴颈浮起缓慢落于轴瓦上, 以免擦伤轴瓦。这样可保证轴颈在纯液体摩擦下启动工作。摩擦阻力小, 功率消耗小, 传动效率高。
3) 衬板结构设计: 螺旋 ( 波形) 衬板替代普通衬板、新型耐磨轻衬板应用、橡胶衬板应用也一定程度体现出节能优势。球磨机的衬板使用寿命与矿石性质、磨矿现场工况、衬板结构及材质等等有很大的关系, 因此同一批次的衬板, 实际使用寿命并不同步。分批次更换衬板更节能。三山岛金矿新立选矿厂MQY5. 5 m×8. 5 m球磨机衬板为厂家配置的波形衬板, 总质量约160 t, 其中筒体衬板约128 t, 筒体3段 ( 以法兰为界) 衬板及端衬板的磨损同期差异较大, 其中一段与三段及出料端衬板相差2个月, 因此一套球磨机衬板分4次更换, 使球磨机整个负荷减少约30 t, 减轻了运转负荷约5. 0 % , 磨机运转功率降低了约1. 5 % 。
2.2.球磨机转速及转速率优化节能
球磨机转速率指球磨机工作转速与其理论临界转速之比。球磨机转速率对磨矿能耗影响较大, 在一定范围内, 球磨机转速率提高, 磨矿能耗增大, 但处理量有一定程度的增加, 如布干维尔铜公司 ( BCL) 5. 5 m×6. 4 m球磨机, 投产初期球磨机转速率为68 % , 1976年将球磨机转速率提高到71 % 。结果表明增加电耗4 % 和在达到同样细度的情况下, 球磨机处理量可提高3 %[9]。因此, 一定范围内提高球磨机转速率在经济上仍然是合算的。同样, 球磨机转速对磨矿生产率的影响, 国内外已进行了很多研究工作。一般当装球率保持一定时, 磨碎矿石的有功功率随球磨机转速率不同而变化, 因而也相应的影响到球磨机生产率。但总的来说, 当前制造规定的球磨机转速率大致在69 % ~ 85 % , 多数在80 % 以下, 球磨机转速偏低, 很难达到很高的生产率。中国某些选矿厂的经验表明, 适当提高球磨机转速, 其产量一定提高, 但增加幅度不大, 而且能耗与衬板的消耗十分严重, 同时球磨机振动也加剧[10]。三山岛金矿新立选矿厂MQY5. 5 m×8. 5 m球磨机转速率为75 % , 因为大型球磨机一经设计制造与安装, 球磨机的转速就已经确定了, 生产中重新调整速比的代价很大, 因此这里只作一个简单的论述。
3 磨矿自动化及磨矿系统最大临界负荷节能
大型球磨机负荷和运行状态是选矿生产最关注的设备信息, 同时也是磨矿控制的关键[11]。磨矿自动化技术能保持球磨机稳定在最佳运行状态, 即最佳球磨机临界负荷, 对于提高大型球磨机运行的稳定性、经济性和节能降耗有着重要意义。三山岛金矿新立选矿厂主要采用了北京矿冶研究总院研究的基于球磨机表面振动检测的球磨机负荷在线分析系统, 该系统可获取转动中球磨机内物料的运动信息, 分析衬板和提升板的磨损, 优化球磨机操作参数, 减少磨矿作业的钢耗及能耗。利用该系统的协助, 选矿厂合理匹配球磨机循环负荷与球磨机能力, 根据工艺要求控制球磨机循环负荷降低10 % ~ 15 % ; 根据当前的工况, 确定了合理的最大磨矿能力时的球荷 - 球磨机临界容积百分数, 球磨机充填率由35 % 降至29. 5 % , 球磨机台效提高约5. 0 % 。
三山岛金矿大型球磨机综合节能工艺研究项目逐步实施, MQY5.5 m×8.5 m球磨机单位能耗由研究应用前的平均10.85 k W·h/t降至研究应用后的平均8.98 k W·h/t, 选矿能耗由原平均23.34 k W·h/t降至19.69 k W·h/t, MQY5.5 m×8.5 m球磨机综合节能研究及应用实际效果明显。
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