半自磨流程应用过程中的预破碎工艺和顽石破碎工艺：
在半自磨流程应用过程中，随着矿山的开采，部分矿山会出现矿石变硬导致半自磨机处理能力下降，或者原矿品位下降导致精矿产量降低等问题。此时需要对半自磨流程进行优化改造，以增加半自磨流程的原矿处理量，从而保证精矿产量的稳定。由于国内半自磨流程的应用时间较短，一些半自磨流程的优化仅仅局限在操作工艺参数的优化方面，尚没有半自磨流程优化改造的案例。国外矿山应用半自磨流程时间较长，一些矿山曾对半自磨流程进行过成功的流程改造，在矿石变硬或者是原矿品位下降的情况下达到了提产增效的目的。
增加预破碎工艺
1 预破碎工艺流程
现有的半自磨流程一般采用粗碎(采用颚式破碎机或者旋回破碎机) —半自磨—球磨的碎磨流程。增加预破碎工艺是指在半自磨机前、粗碎工艺后增加二段破碎工艺，破碎设备为圆锥破碎机。增加二段破碎的目的是将粗碎产品中的中间粒级物料进行破碎，从而降低半自磨机给矿的中间粒级物料含量，以降低半自磨机的破碎单位能耗，提高半自磨机的处理量。由于这部分中间粒级的物料在进入半自磨机前通过二段圆锥破碎机进行破碎，因此将这段破碎工艺称为“预破碎工艺”。增加预破碎工艺的常见工艺流程如图1 所示。
图 1 增加预破碎工艺 (二段破碎) 的工艺流程
2 增加预破碎工艺的研究
增加预破碎工艺后对整个半自磨—球磨流程的影响较大。增加预破碎工艺，首先会增加半自磨机的处理量，降低半自磨机的单位能耗；半自磨机的产品粒度会变粗，振动筛筛下产品粒度P80 值变大，且筛下物料中细粒级含量也下降，同时，半自磨机的筛上物料量增加。采用预破碎工艺打破了原有半自磨机和球磨机的能量负荷平衡，球磨机的负荷增加较快，球磨机处理量的增加以及入料中粗颗粒的增加，使球磨机的循环负荷增大，进入选别工艺的物料粒度变粗。如果进一步增加半自磨机的处理量，则球磨机的处理能力也会成为瓶颈。
采用预破碎工艺后，能够获得较大的处理量，但是在非常高的钢球充填率和比较低的总充填率下获得的，这种充填率的组合很难控制，而且会导致提升条和衬板的消耗过大。因此，在增加预破碎工艺之前需要进行以下研究工作。
(1) 增加预破碎工艺后，整个系统处理量的确定需要考虑球磨机的能力、顽石破碎机的能力和浮选工艺的处理能力，而不是任意放大半自磨机的处理量；
(2) 对预破碎之前的筛机选型进行准确计算，包括筛面尺寸、上下筛孔尺寸；
(3) 对球磨机、顽石破碎机、预破碎的破碎机进行准确的计算和选型。
针对上述几个方面的内容，可以先对矿石进行试验，在掌握矿石的性质参数之后，通过软件模拟，对新的工艺方案进行计算，以确定合理的改造工艺方案。
增加顽石破碎工艺
1 增加圆锥破碎机破碎顽石
在部分选厂，设计碎磨流程为半自磨—球磨流程 (即SAB 流程)，流程中没有顽石破碎机。随着矿石硬度的增加，某些选厂会选择在原有的半自磨流程中，增加圆锥破碎机用以破碎顽石，将原有的 SAB 流程改造为 SABC 流程。这种改造方案对整个工艺流程的改变相对较小，但在流程改造中需要考虑以下问题：
(1) 需要改造半自磨机排料端格子孔和顽石孔的开孔方案，以保证顽石能够及时排出半自磨机；
(2) 计算筛上输送带的输送能力，在顽石量增加后，输送带上的输送量增加，带式输送机的输送能力要得到保证；
(3) 半自磨机排料端和顽石返料输送带上需要增加除铁装置，以免圆锥破碎机给矿中出现铁块，影响破碎机的正常运行；
(4) 顽石破碎机前需要增加顽石料仓，因为圆锥破碎机需要挤满给矿才能保证破碎效果；
(5) 增加顽石破碎机后，破碎机基本连续运行，但是由于矿仓中的物料给入破碎机是间断性的，因此，顽石破碎机的排矿也是间断性的，这将会造成半自磨机给矿不稳定，需要中控室操作人员适当调整半自磨机的新给矿量，以保证半自磨机的稳定运行。有部分专家曾建议在顽石破碎机后增加料仓，以保证顽石破碎后的物料能够连续返回半自磨机，保证半自磨机给矿的稳定性；
(6) 顽石破碎机设计成1 工1 备，同时在顽石破碎机旁边应有旁路设计，以增加碎磨工艺操作的灵活性；
(7) 由于顽石缺少棱角且含水量较大，因此，通过圆锥破碎机破碎后的效果较原矿石的破碎效果差，顽石破碎机的排矿口尺寸往往较大，在顽石破碎流程改造设计时，顽石破碎产品粒度不可过细；
(8) 增加顽石破碎机后，半自磨机排矿产品粒度变粗，磨矿系统中球磨机的负荷增加，因此，球磨机要有一定的富裕能力。
实践表明，增加顽石破碎机后，半自磨机的处理能力增加10% ~ 20%，矿石的硬度不同，提高幅度亦不同。
2 增加高压辊磨机破碎顽石
在部分选厂，原有碎磨流程设计为SAB 或者SABC 流程，在增加圆锥破碎机破碎顽石或者原有的顽石破碎机破碎顽石效果不理想时，需要在顽石破碎系统中增加高压辊磨机，以强化顽石的破碎效果，因为高压辊磨机的破碎成本更低，处理量更大。改造流程如图2 所示。
图 2 增加高压辊磨机破碎顽石的工艺流程
帝国(Empire) 铁矿采用此改造方案。该矿山随着矿石硬度的增加和矿石品位的降低，需要通过提高磨矿系统原矿的处理量以获得足够的精矿量。流程改造的第一步是在磨矿流程中增加顽石破碎机，顽石破碎机可以将过多的顽石破碎后再返回到自磨机中，更细粒级的顽石返回自磨机后更容易被破碎成所要求的产品粒度，自磨机的功率降低，处理量提高。
帝国铁矿首先引进了140/80 高压辊磨机(辊径1 400 mm，辊宽800 mm)，高压辊磨机安装在顽石破碎机之后，将圆锥破碎机破碎后的顽石通过高压辊磨机进一步破碎后，以更细的粒级返回自磨机中。增加高压辊磨机后，自磨机的处理量由原来的366.6 t/h 增加到429.3 t/h，提高了17%。
3 改造为SABC-B 流程
在一些采用SABC 碎磨流程的矿山，矿石硬度大幅增加后，半自磨机处理能力降低，从而造成整个磨矿系统处理量下降，而由于矿石的可磨性变化不大，造成球磨机的处理能力相对富裕。此时，可以将原有的SABC 流程(半自磨机排出的顽石经过顽石破碎机破碎后再返回半自磨机进行破碎) 改造为SABC-B 流程，即顽石经过顽石破碎机破碎后，不再返回半自磨机，而是先返回振动筛进行筛分，筛下物料进入矿浆池，而后给入球磨机中。这样顽石破碎后返回了球磨机，使球磨机的负荷增加，而半自磨机由于不再处理返回的顽石，负荷降低，处理量大幅提高，从而提高了整个半自磨流程的处理量。SABC-B 流程如图3 所示。
图 3 SABC-B 工艺流程
采用SABC-B 流程的先决条件是球磨机能力较富裕，而且在改造前一定要先进行矿石性质试验，并通过流程计算，选择合适的筛孔尺寸，并对振动筛的筛分面积再次核算，合理分配半自磨机和球磨机的负荷，达到整个磨矿系统提产的目的。
