氧化铝矿石粉磨破碎之“多破少磨”工艺研究

  铝矿石破碎粉磨是氧化铝生产中的重要工艺过程之一，每生产1t的氧化铝大约需破碎粉磨2t左右的铝矿石(依生产方法的不同而不同)。在氧化铝厂，破碎和粉磨系统在生产成本中，占有很大的比重，在基建投资上，约占全厂总投资的15％以上[1J。由于破碎和粉磨作业是相互衔接的，两个系统的单位产品能耗又有很大的差异，现在的工厂中，破碎和粉磨作业在耗电量上比值为1/10～1/17，两部分耗电之和占全厂总用电量的20％一22％.因此，如何确定破碎产品的合理粒度、选择何种破碎粉磨设备，关系到破碎和粉磨系统的能耗和材料消耗。本文提出丁铝矿石“多破少磨”新工艺，该工艺与传统工艺相比，技术先进、节能明显、成本降低，是提高我国氧化铝生产工艺技术装备水平的重要措施之一。
  1破碎与粉磨的能耗分析
  1.1传统磨机及采选生产过程中的能耗分布
  传统磨机是一种高能耗设备，其原因在于设备本身的结构以及在运动过程中的大量的能量被设备和产品所吸收，而这些能量的消耗对物料的粉碎来说毫无意义的。据Anselm对磨机功耗的分配和测定值介绍：输入功中，磨机的轴承、齿轮等纯机械损失占12，3％、随产品散失的热量占47，6％、从磨机筒体散发的辐射热量占6，4％、空气带走的热量占31.4％，有用的物料粉碎理论能量消耗仅占极少数；又根据美国的Allis-Chalmers公司的实测结论：传统磨机的有效功率所占安装功率的比值一般均小于10％，而在破碎作业中，破碎设备的有效功率一般可达其安装功率的50％～60％。资料表明，“矿石的采选生产过程中，矿石粉碎能耗分布大致为：爆破3％一6％、破碎5％一7％、磨矿85％～90％.
  1.2磨机的作业效率与给矿粒度之间的关系
  磨机的作业效率与给矿粒度之间通常存在着一个最佳的给矿粒度。对于硬而难磨的矿石，当给矿粒度超过最佳值，磨机的工作效率将要降低。日本久田铁工株式会社的一项试验表明，给矿粒度对磨机的台时产能影响很大，当给矿粒度由-20mm缩小到--9mm时，磨机生产能力提高17％、缩小到—6mm时，生产能力提高29％。我国某铁矿曾对一段球磨机也做过类似的试验，当给矿粒度由—20mm缩小到-12mm时，磨机生产能力提高了16％。
  1.3“多破少磨”节能效果定量分析
  设有两种碎磨流程：①普通破磨流程；②“多破少磨”流程。
  某种给定的物料以原始粒度-750mm喂入破碎机，经破碎后其出料粒度：①普通破磨破段为—25mm；②“多破少磨”破碎段为-13mm，然后入磨，经过粉磨后，最终物料粒度为-0.075mm。
  再来假定某些条件：
  (1)不论采用何种破碎粉磨流程，当给矿粒度和成品粒度要求一定时，总的碎磨比相同。
  (2)根据Bond理论对功指数的定义看，对于同一种物料的破碎粉磨作业，当给矿粒度和成品粒度要求一定时，不论采用的是何种破碎粉磨流程，其功能数必定相同(即功能数不因采用“多破少磨”流程而发生变化)。
  (3)又根据Bond理论对功指数的定义，破碎和磨矿所需的能量比与其破碎比和磨矿比是成正比的。
  (4)根据本文2.1中，美国的Allis-Chalmers公的实测结论，分别选取破碎机和磨机的有效功率占其安装功率的50％和10％。
  (5)设破碎段和磨矿段所需功率分别以X和Y表示；且根据假定条件2，取破碎和粉磨该物料所需功指数为10kWh/t。
  则：

  破碎段破碎比750/25=30750/13=57.7
  磨矿段磨矿比25/0.075=333.313/0.075=173.3
  总破碎比30X333.3=1000057.7X173.3=10000
  根据假定条件的2、3和5，列出方程：
  普通破磨流程：X1/Y1=0.09
  X1+Y1=10(kWh/t)
  求解：X1=0.83(kWh/t)
  Y1=9.17(kWh/t)
  “多破少磨”流程：X2/Y2=0，33
  X2+Y2=10(kWh/t)
  求解：X2：-2.48(kWh/t)
  Y2-7，52(kWh/t)
  则：
  尽管两种流程的碎磨功指数均为l。kWh/t，但是不同的流程作用于破磨作业的有效功率却有很大差异。在上述假定条件下，采用“多破少磨”流程后，提高有效功率(即节能比例)为：
  [(1.992-1.332)/1.332)x100％=49.5％
  以上虽然仅是依据假定条件进行理论计算的节能数据，在事实上，美国Allis-Chalmers公司破磨流程的能量分配正是以此进行选择分析的。而且经过实践验证，根据上述假设推出的结论是比较符合实际的。