金鉬股份礦山采選工藝節(jié)能減排技術(shù)探討

王 彧

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心, 陜西西安 710068)

金鉬股份礦山采選工藝節(jié)能減排技術(shù)探討

王 彧

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司技術(shù)中心, 陜西西安 710068)

節(jié)能減排是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式,節(jié)約資源,建設(shè)友好型環(huán)境的重大舉措。在金融危機(jī)日益蔓延的情況下,金鉬股份面臨著市場和生產(chǎn)成本的雙重壓力,節(jié)能減排的任務(wù)非常緊迫。通過對礦山生產(chǎn)能耗的比例分析,指出了礦山采選節(jié)能技術(shù)和礦山固體廢料的綜合利用途徑,為礦山生產(chǎn)節(jié)能減排提出了建設(shè)性的意見和期望。

節(jié)能減排;綜合利用;綠色礦山

礦山節(jié)能減排是指礦山企業(yè)在正常生產(chǎn)的情況下,減少能源浪費和降低廢氣、廢物排放的工作與措施,是礦山企業(yè)不斷追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的重要手段,也是礦山企業(yè)履行社會責(zé)任,構(gòu)建和諧社會的重要內(nèi)容。在當(dāng)今世界能源短缺、環(huán)境惡化與人類自身發(fā)展相互矛盾的嚴(yán)峻形勢下,所有礦山企業(yè)都要貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀,按照中國“十一五”規(guī)劃綱要提出的“單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%”的要求,建設(shè)資源節(jié)約型、社會和諧型、環(huán)境友好型的綠色礦山。

1 節(jié)能減排的緊迫性

2008年,由美國次貸危機(jī)引發(fā)的世界金融危機(jī)愈演愈烈,世界經(jīng)濟(jì)增長劇烈放緩,有色金屬行業(yè)也未能獨善其身,行情一路下滑,市場急劇萎縮,產(chǎn)品價格驟然跌入谷底。金融危機(jī)對金鉬股份的影響存在兩個方面:一方面,鉬、硫、鐵、銅等主要產(chǎn)品呈現(xiàn)價格大幅下跌、需求明顯減弱的嚴(yán)峻局面,國際市場鉬產(chǎn)品銷售價格已跌破金鉬股份盈虧平衡點,產(chǎn)品出口嚴(yán)重受阻,國內(nèi)無序競爭直接加劇;另一方面,金融危機(jī)全方位而又深刻地影響了金鉬股份的發(fā)展。為了應(yīng)對金融危機(jī),實現(xiàn)保本增盈的目標(biāo),金鉬股份務(wù)必要在2008年的基礎(chǔ)上,按同口徑計算,完成節(jié)能總量2020t標(biāo)準(zhǔn)煤。

2 生產(chǎn)能耗分析

根據(jù)近年來的統(tǒng)計資料可以分析得出:在金鉬股份礦山的各種能耗中,采礦能耗占45%,選礦能耗占55%。

2.1 采礦能耗分析

金鉬股份露天礦生產(chǎn)能耗中,穿孔能耗占20%,爆破占15%,鏟裝運輸能耗占40%,排水能耗占5%,生產(chǎn)過程的其他能耗占20%,故礦山開采過程中要在穿孔、爆破、鏟裝運輸方面開展科研攻關(guān),從工藝和技術(shù)上尋找突破,大力節(jié)能。

2.2 選礦能耗分析

金鉬股份選礦廠電耗中,電耗最大的是磨礦工序,占全廠電耗的50%以上,其次尾礦泵送工序占全廠電耗的20%以上,破碎工序,占全廠電耗的10%以上。另外在選礦廠磨礦機(jī)襯板、磨礦介質(zhì)、泵過流件、浮選機(jī)葉輪、蓋板、攪拌槽葉輪、旋流器沉砂口等易損耗件的耗費中,襯板占易損件耗費的60%以上,磨礦介質(zhì)占易損件耗費約30%,故選礦廠節(jié)能降耗應(yīng)注重這些方面。

3 采選工藝節(jié)能的途徑

礦山生產(chǎn)節(jié)能的途徑有兩個方面,一是工藝改進(jìn)節(jié)能,即從礦山的資源情況、礦石性質(zhì)探尋采礦與選礦的科學(xué)規(guī)律,借用其他先進(jìn)技術(shù)千方百計去優(yōu)化工藝,縮短流程,二是進(jìn)行裝備改造,即對現(xiàn)有裝備進(jìn)行改造,采用新材料、節(jié)能技術(shù)延長設(shè)備的使用周期,降低設(shè)備能耗。

3.1 采礦節(jié)能途徑

采礦的主要工藝是穿孔、爆破、鏟裝、運輸,輔助工藝有排水、修路、平整場地。除了優(yōu)化開采境界,減少礦石的損失與貧化,最大限度利用資源外,還可以從以下幾個方面節(jié)能。

(1)穿孔爆破。結(jié)合資源與采場環(huán)境的數(shù)字可視化技術(shù),不斷優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù),采用不同爆速炸藥匹配不同波阻抗的巖體,不斷創(chuàng)新逐孔起爆技術(shù),實現(xiàn)大幅度節(jié)約能耗。

(2)礦巖運輸。隨著金鉬股份深凹露天礦的繼續(xù)延伸,運輸?shù)哪芎暮统杀疽苍絹碓礁?礦石成本將難以承受,目前解決這一問題的最有效方法是汽車加膠帶輸送機(jī)聯(lián)合工藝。初步測算,膠帶運輸?shù)慕?jīng)營成本只相當(dāng)于汽車運輸?shù)?0%,也可以在采礦場建立移動式膠帶+汽車運輸+采場上部破碎站+鐵路運輸或者膠帶運輸,以上兩種訪客都可以起到大幅度降低運輸能耗的作用。

(3)采場排水。通過不斷優(yōu)化排水系統(tǒng)線路,減少明渠的開挖工程,或者通過坑內(nèi)排水,聯(lián)合坑下深井降低地下水位的排水方式進(jìn)行節(jié)能。

(4)廢石分離。礦石在運往選廠前,可以利用俄羅斯生產(chǎn)的XRF熒光分選機(jī)將礦石和部分廢石分離,減少廢石入選所產(chǎn)生的能耗。

(5)原地溶浸采礦新技術(shù)。原地溶浸采礦將適當(dāng)溶浸液注入礦床就地溶解其中有用組分,再將浸出液抽至地表處理以獲得金屬產(chǎn)品。通過采用細(xì)菌堆浸以及離子交換技術(shù),在貧礦區(qū)或者廢石區(qū)可以進(jìn)行溶浸回收鉬精礦以及其他硫化礦的工作,顯而易見,溶浸也是一個非常不錯的節(jié)能途徑。

3.2 選礦節(jié)能途徑

3.2.1 磨 礦

礦石在磨礦前,可利用微波照射礦石助磨,達(dá)到消解礦石的目的,微波助磨可以節(jié)能15%～20%。優(yōu)化破碎機(jī)腔型,降低產(chǎn)品粒度。強(qiáng)化磨礦分級,提高分級效率。在自磨機(jī)回路中,優(yōu)化篩分后的塊礦返回回路;礦石硬度較小時,采用高壓輥磨機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的棒磨-球磨,具有顯著的節(jié)能效果。

由于球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)離心力的作用,大塊物料分布于磨機(jī)外圈,內(nèi)圈細(xì)小物料在水流和重物料的作用下自動流動,保證了被研磨物料的不斷送進(jìn)和輸出。參考螺旋形分級機(jī)將沙石自然分級的原理,一種表面形狀按規(guī)律排列帶有一定突起或者斜角可以起到螺旋分級效果的溝槽分級襯板(見圖1),可以節(jié)約磨礦能耗的10%～15%。

圖1 溝槽分級襯板表面形狀及螺旋分級曲線

研發(fā)顯著改善磨礦效果的助磨劑是節(jié)能的另一種途徑。在水泥工業(yè)中,胺、有機(jī)硅、乙二醇、碳黑、瀝青烯、硫酸鈣、尿素等助磨劑已經(jīng)廣泛適用于水泥熟料的磨碎;在濕磨流程中,水本身就被認(rèn)為是一種助磨劑,因為濕磨流程比干磨流程有較高的效益和較大的處理能力。由此可以得出:最佳粘度和高表面張力的有機(jī)液體在濕磨礦過程中會更有效,如正已烷、油類和高梁等。

在磨礦過程中,隨著不同的給礦粒度及磨礦時間,采用合適尺寸鋼球及精確的加球方式,也可以提高磨礦效率30%,降低能耗15%。

3.2.2 選礦藥劑

在浮選工藝中,選礦藥劑具有極其重要的作用。高效選礦藥劑可節(jié)省藥劑用量1/3～1/2,改善精礦的品位,提高金屬回收率3%～5%。例如金鉬股份技術(shù)中心研制的磁化YC藥劑在保證原YC藥劑的回收率的基礎(chǔ)上,每噸鉬精礦可以節(jié)約藥劑20g。

3.2.3 鉬精礦干燥

鉬精礦的干燥最好采用自動壓濾機(jī)和圓桶離心干燥機(jī),將精礦的脫水工藝從三段縮減為兩段,將水分脫至1%～7%,再用微波加熱脫水、脫油,并利用油回收可再生捕收劑,年可以節(jié)約20%的捕收劑。

3.2.4 礦漿運輸

選礦節(jié)能的另一項重要措施是提高礦漿輸送濃度,據(jù)測算,尾礦礦漿輸送濃度從40%提高到60%,能耗降低為原來的25%。盡管金鉬股份完成尾礦高濃度輸送的技術(shù)改造,尾礦輸送濃度提高了40%以上,但是尾礦濃縮仍有可提高的空間。

3.2.5 回水利用

選礦廠是用水大戶,其用于提水的能耗在選礦廠單位總成本中也占較大比例,節(jié)約用水和回水再用對選礦廠節(jié)能降耗有明顯的效果。

金鉬股份中廠、大廠回水和大壩滲水的黃藥含量檢測結(jié)果分別為0.45,0.53,0.42ppm,從檢測結(jié)果看,不論是大廠回水,中廠回水還是大壩滲水,黃藥含量都是極微量,不會給鉬精選造成任何影響;也可以通過管式無定型碳過濾器將黃藥除掉。從尾礦庫利用虹吸現(xiàn)象導(dǎo)水也可以節(jié)能50%。

3.3 采選設(shè)備的變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)是自動控制系統(tǒng)中最為常用的調(diào)節(jié)控制方式,不僅可以實現(xiàn)精確、定量的控制,而且可節(jié)能降耗。目前,在采選工程中應(yīng)用的電機(jī)絕大部分是籠型電機(jī),總裝機(jī)容量大,電量消耗大,其中一部分電能是由于設(shè)備效率低,調(diào)節(jié)流量方法不當(dāng)而白白消耗掉的,沒有發(fā)揮其應(yīng)有的效益。對能耗較大的環(huán)節(jié),尤其是供礦設(shè)備和漿體輸送設(shè)備,采用變頻調(diào)速可顯著降低電能消耗,一般節(jié)能在20%～55%左右,因此在采選所有籠型電機(jī)上均采用變頻調(diào)速技術(shù),其效益是相當(dāng)可觀的。而且,變頻器還帶有軟啟動功能,對電機(jī)設(shè)備具有保護(hù)作用,可延長電機(jī)使用壽命。

4 礦山固體廢棄物綜合利用

尾礦庫是礦山的二次資源,其綜合利用的意義是延長了產(chǎn)業(yè)鏈條、延長尾礦庫的服務(wù)年限、降低尾礦庫的年維護(hù)費用,實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能減排。尾礦綜合利用主要有兩個途徑,即尾礦中有價元素的回收和尾礦的整體利用。

金鉬股份年開采礦石1000萬t,年產(chǎn)在線尾礦996萬t,建礦以來,兩個尾礦庫已堆積尾礦1.3億m3。由于選礦技術(shù)進(jìn)步的漸進(jìn)性,兩個尾礦庫潛在資源總量為磁性鐵291萬t,銅8.1萬t,長石與石英總量為:2.5億t,尾礦成分見表1。

表1 鉬尾礦化學(xué)分析

4.1 尾礦有價元素的再回收

金鉬股份已經(jīng)掌握了低品位銅鐵綜合回收技術(shù)。目前每年從含銅0.027%、磁性鐵0.97%的在線尾礦中回收銅1000t,精礦品位18%;磁鐵3.6萬t,精礦品位60%?，F(xiàn)在有能力對堆積尾礦中的銅、鐵進(jìn)行回收。長石、石英可采用無氟浮選以及陰陽離子電位浮選等工藝進(jìn)行回收。

4.2 尾礦的整體利用

4.2.1 制作建材產(chǎn)品

表1表明,金鉬股份尾礦具有硅高、鋁高、硫高、鈣鎂及其它元素含量普遍低的特點,以石英、長石為主體,與陶瓷工業(yè)材料的成分相類似,因此,其適合制作的產(chǎn)品有:泡沫陶瓷、磚、微晶玻璃、商品砂漿,并根據(jù)尾礦鉬及微量元素在制作水泥過程中,對碳酸鈣與尾礦中的硅快速形成硅酸鈣三鈣的催化作用,提出了尾礦整體利用制作水泥。通過市場容量及利潤率的調(diào)查及多目標(biāo)決策運算,表明尾礦制作CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)的微晶玻璃與高標(biāo)號水泥是可行的。目前,金鉬股份技術(shù)中心聯(lián)合中國地質(zhì)科學(xué)院尾礦綜合利用中心已經(jīng)制作成功黑色及無色微晶玻璃板材,尾礦利用率均達(dá)到50%左右,水泥小試制作也已成功。

4.2.2 制作添加劑

細(xì)粒級的尾礦磨至800～1000目可以充填塑料制作包裝紙或者城市井蓋,利用尾礦中某些具有纖維性質(zhì)的礦物,加入納米級的石灰粉也可以生產(chǎn)紙張。

5 建 議

金鉬股份目前面臨的成本和效益壓力仍然很大,在成本方面,只有節(jié)能減排才能度過經(jīng)濟(jì)危機(jī)寒冬,節(jié)能也意味減排,減排也會促進(jìn)節(jié)能。盡管節(jié)能已初見成效,但縱觀全局,仍處于長途發(fā)韌之始,任重道遠(yuǎn),前程多艱。茲就今后礦山節(jié)能減排提出以下建議:

(1)要下大力氣從工藝、技術(shù)、設(shè)備上進(jìn)行節(jié)能突破,加強(qiáng)節(jié)能管理,杜絕無效能耗;

(2)開展尾礦庫和排廢場綜合地質(zhì)勘查工作,大力開展固體廢棄物的綜合利用。

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2010-03-21)

王 彧(1976-),男,工程師,主要從事礦冶技術(shù)研發(fā)工作,Email:wyjdc2000@163.com。