選礦是整個礦產品生產過程中最重要的環節,選礦的成敗關乎著整座礦山的經濟效益。選礦是根據礦石中不同礦物的物理、化學性質,將有用礦物與脈石礦物分開。常見的選礦方法包括重選法、浮選法、磁選法、電選法等。
選礦過程中,礦石首先要經過破磨工藝,使有用礦物與脈石礦物、有用礦物與有用礦物相互間解離。經過破磨工藝的礦石與水混合形成礦漿。礦漿作為一種固液混合體,與選礦設備不斷摩擦沖擊,造成選礦設備經常磨損,需要定期更換,由此形成廣闊的備件市場。根據我們測算,僅考慮磨機襯板、渣漿泵及備件、水力旋流器及備件,全球選礦備件市場規模超過400億元。
根據Fortune business insights,全球磨機襯板市場規模大約19.2億美元(134億人民幣),預計未來復合增速為5.3%。
根據KSB數據,2023年全球渣漿泵及備件市場規模約195億元(25億歐元),預計2030年將達到250億元(3.2億歐元)。
根據Businessresearchinsights數據,2022年水力旋流器市場規模約41.58億元(5.94億美元),預計2031年將達到53.27億元(7.61億美元),預期CAGR為2.8%。這一數字只代表了初次設備銷售市場,沒有考慮備品備件市場。偉爾集團的旋流器的收入中,初次設備銷售占比約30%,70%來自備品備件。因此我們估算,2022年水力旋流器及備品備件市場規模約138億元。2023年水力旋流器及備品備件市場增長至142億元。
圖表:全球渣漿泵及備件市場規模(億元)
數據來源:KSB
當前礦石碎磨作業的主流工藝為SAB(半自磨+球磨)或者SABC工藝(半自磨+球磨+頑石破碎)。以某公司的選礦流程為例,采礦場采回原礦石后,首先通過破碎機進行初次破碎,之后通過半自磨機進行初次磨碎作業,之后小粒徑礦石進入球磨機進行二次研磨,大粒徑的頑石則經過破碎機破碎后再次進入半自磨機。
在使用磨機碎磨的時候,需要往磨機內加入一定比例的鋼球或鋼棒,借助這些磨礦介質將礦石磨碎。由于磨機內部有大量的鋼球、鋼棒,為了保護磨機,需要加入襯板對磨機進行保護。磨機襯板是磨機的主要耗材,襯板按材質可以分為金屬襯板、橡膠襯板、復合襯板。
金屬襯板材質為耐磨合金。耐磨合金發展至今經歷三個階段,代表材料分別為高錳鋼、低合金耐磨鋼、耐磨合金鑄鐵。金屬襯板使用的材料主要包括高錳鋼、合金鋼、白口鑄鐵等材質。
目前行業大型的自磨機和半自磨機直徑已達12.2米,大型球磨機直徑已達8.5米。大直徑半自磨機對襯板提出了新的要求。對小直徑球磨機來說,受到的沖擊力較小,襯板大多是因磨損失效報廢,使用壽命可達1年。而對大直徑半自磨機,其沖擊力大大增加,要求襯板具有更高的抗沖擊性,金屬襯板極易變形破碎。銅陵冬瓜山銅礦Φ8.53×3.96m半自磨機曾試用一套高錳鋼襯板,僅1個月后襯板凸起嚴重變形,斷裂螺栓像子彈一樣射出。
目前常用的半自磨機襯板材料為一般采用60CrMo、70CrMo、85CrMo及悍達板橡膠復合板。例如銅陵冬瓜山選廠Φ8.53m×3.96m半自磨引進了珠光體Cr-Mo合金鋼襯板,使用壽命超過4個月。
純橡膠襯板主要用于直徑小于6.5米的小型磨機,在金屬礦山領域滲透率不超過3%。對大型磨機,橡膠材質無法承受大塊礦石和鋼球的強大沖擊力。即使對于小型球磨機來說,由于橡膠質地較軟,會使磨礦效率下降約10%左右。從20世紀80年代起,橡膠襯板開始在小型球磨機、中型二段球磨機中使用。但是橡膠襯板體積增加、耐磨性差,降低磨機有效容積,影響了產量和使用壽命,同時降本也不太明顯,因此在國內并未推廣。根據《橡膠金屬復合襯板在大型半自磨機中的應用和需要注意的問題》,在金屬礦山行業,國內球磨機使用橡膠襯板不超過總需求量3%。
復合襯板在實際生產中收獲了良好的成效。復合襯板的價格大約3~4萬/噸,金屬襯板的價格大約1.5萬/噸。但由于復合襯板的質量僅為傳統鋼襯板的40%~70%,因此更換為復合襯板的成本增加并不明顯。但復合襯板的壽命、節能優勢明顯,可以顯著增加礦企收益。2016年3月,江西銀山銅礦選礦廠從加拿大引入了中國第一套橡膠復合襯板,并應用于Φ7.0m×3.5m的半自磨機。江西銀山銅礦選礦廠在使用這種復合橡膠襯板期間,沒有任何破裂的跡象,壽命達到11個月。維護工作量大大減少,使用橡膠復合襯板的實際的停車更換襯板時間只需1天(之前更換金屬襯板則需3~4天)。一年約節能128萬度電,可節約鋼球154噸。
海外龍頭看好橡膠(復合)襯板,加碼布局。美卓、FLSmidth都具有自己的橡膠(復合)襯板。2015年,美卓就將復合襯板Poly-met系列應用于智利國家銅礦。2023年,美卓將原來的橡膠襯板SKEGA Classic升級為SKEGA Life,壽命提升25%。FLSmidth提供的復合襯板PulpMax系列,采用金屬、橡膠、陶瓷三種材料復合而成,平均重量降低50%,使用壽命更長。