某鐵礦選廠改擴(kuò)建方案探討

譚燕葵

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司)

某鐵礦選廠改擴(kuò)建方案探討

譚燕葵

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司)

某鐵礦選廠為將處理能力由80萬(wàn)t/a提升為120萬(wàn)t/a，針對(duì)該選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)狀及選廠廠房布置情況，以節(jié)約投資成本、減少停產(chǎn)時(shí)間、縮短施工工期及優(yōu)化工藝流程為原則，對(duì)選廠進(jìn)行了改擴(kuò)建方案探討。經(jīng)對(duì)比分析，最終改擴(kuò)建最佳方案確定為：將原選廠處理能力提升改造為105萬(wàn)t/a，新建一個(gè)處理量15萬(wàn)t/a的小選廠的組合模式進(jìn)行改擴(kuò)建。改擴(kuò)建后，由于廠房生產(chǎn)車間布置集中，順暢合理，既節(jié)省了占地面積，又降低了基建投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

鐵礦選礦廠 改擴(kuò)建 處理能力 工藝流程 生產(chǎn)設(shè)備

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的礦山為增加經(jīng)濟(jì)效益將采、選規(guī)模擴(kuò)大。為此，以一個(gè)正在運(yùn)行選廠的改擴(kuò)建為例，從改擴(kuò)建的工藝流程、設(shè)備選擇和配置、場(chǎng)地利用和廠房布置、新老系統(tǒng)的銜接等幾個(gè)方面探討了選礦廠的擴(kuò)建方案，并確定了合理的改擴(kuò)建方案。

1 原礦性質(zhì)

該選廠礦區(qū)內(nèi)地形起伏較大，溝谷縱橫，山體基本東西走向，最低標(biāo)高159.63 m，最高標(biāo)高北部的帽子棟531.90 m，區(qū)內(nèi)相對(duì)高差372.27 m，礦區(qū)處于山間小盆地之中，屬低山丘陵地貌，侵蝕基準(zhǔn)面高程約160 m。

該鐵礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，少量磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦等。脈石礦物主要有透輝石、石榴子石、透閃石-陽(yáng)起石、角閃石、方解石，次為云母、石英、符山石、長(zhǎng)石等礦物。次生礦物有綠泥石、綠簾石、蛇紋石、滑石、孔雀石、綠高嶺石等。礦石主要呈他形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)，其次為半自形—自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶膠狀結(jié)構(gòu)、嵌晶包含結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)及壓碎結(jié)構(gòu)等。礦石主要呈塊狀、角礫狀、條帶狀構(gòu)造，次為腎球狀、浸染狀、皮殼狀、細(xì)脈構(gòu)造。共生組合類型主要為透輝石-磁鐵礦型，石榴子石-磁鐵礦型，透輝石、石榴子石-磁鐵礦型，透閃石(陽(yáng)起石)-磁鐵礦型。

2 選礦廠現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

原選礦場(chǎng)地緊鄰采礦場(chǎng)地，在采礦場(chǎng)地西側(cè)，由中間礦倉(cāng)、中細(xì)碎車間、干式磁選車間、篩分車間、粉礦倉(cāng)、主廠房、精礦倉(cāng)、選廠辦公室、制樣室、選廠變電站等組成。選礦主要車間連接呈“L”型布置，豎向標(biāo)高中間礦倉(cāng)、中細(xì)碎車間、篩分車間平基標(biāo)高205.0 m，粉礦倉(cāng)194.0 m，主廠房平基標(biāo)高188.0～172.0 m，分5個(gè)臺(tái)階，精礦倉(cāng)平基標(biāo)高為172.0 m，選廠變電站188.0 m，選廠辦公室181.0 m。

原選廠(80萬(wàn)t/a)生產(chǎn)工藝流程比較成熟，生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定。其選礦工藝流程(見(jiàn)圖1)采用3段1閉路(粗碎設(shè)在井下)碎礦流程，閉路篩篩上產(chǎn)物(60～12 mm)進(jìn)干式磁選后返回細(xì)碎，篩下產(chǎn)品(-12 mm)進(jìn)入磨礦；磨選工藝為階段磨礦階段選別，1段磨礦產(chǎn)品(-0.074 mm 50%)經(jīng)粗磁選后拋尾，粗磁精礦再磨后經(jīng)1段精選后拋尾，粗精礦進(jìn)高頻細(xì)篩篩分，篩上產(chǎn)物返回再磨，篩下產(chǎn)物經(jīng)2段磁選精選得到精礦，精礦經(jīng)1段脫水得到鐵精粉。

圖1 原選廠(80萬(wàn)t/a)選礦工藝流程

原選廠自2008年建成投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行暢通，但每年的雨季，井下開(kāi)采的礦石含水含泥量很大，礦石經(jīng)常堵死在中間礦倉(cāng)，致使整個(gè)碎礦系統(tǒng)不能運(yùn)行；但到了干燥季節(jié)，整個(gè)選廠碎礦車間內(nèi)粉塵很大，除塵設(shè)備均不起作用；選別段選用的高頻細(xì)篩 GPS(SB)-6 使用不暢，若原礦品位不大于25%時(shí)尚可使用，若原礦品位大于25%，便不能使用，且篩分效率很低，只有44%；另外，部分設(shè)備能力不足，由于原礦品位有所下降，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)指標(biāo)要求。

3 擴(kuò)建方案探討及結(jié)果

為擴(kuò)大處理能力，全面提升選礦裝備水平，降低單位能耗，提高生產(chǎn)指標(biāo)，對(duì)選廠進(jìn)行了合理的改造方案。

3.1 改造方案

根據(jù)井建專業(yè)提供的主、副井改造措施和系統(tǒng)可知，礦山120萬(wàn)t/a的提升能力必須以主井提升達(dá)到105萬(wàn)t/a和副井提升達(dá)到15萬(wàn)t/a的組合模式才能實(shí)現(xiàn)。主井礦石提升經(jīng)過(guò)井下破碎，出礦塊度可控制在-210 mm，主井提升出來(lái)的105 萬(wàn)t/a礦石可通過(guò)改造原選廠，使其滿足其處理能力。但副井產(chǎn)出的礦石在井下難以進(jìn)行破碎，需提升至地面后使用粗碎機(jī)進(jìn)行破碎，如何處理該部分礦石，特進(jìn)行了以下3個(gè)方案的比較。

(1)方案1。副井產(chǎn)出的礦石經(jīng)地面粗碎后采用汽車或高傾角膠帶運(yùn)至原選廠中間礦倉(cāng)，進(jìn)入原選廠的碎礦系統(tǒng)。故需對(duì)原選廠碎礦設(shè)施進(jìn)行改造，主廠房增加1個(gè)磨選系列等改造，但此方案改造工程量大，停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，將嚴(yán)重影響選廠的正常生產(chǎn)。

(2)方案2。利用礦山現(xiàn)有的業(yè)主自建的試驗(yàn)廠處理副井產(chǎn)出的礦石。但由于試驗(yàn)廠與副井相距較遠(yuǎn)，必須用汽車將礦石運(yùn)至試驗(yàn)廠；雖然試驗(yàn)廠有處理15萬(wàn)t/a的磨選能力，但碎礦系統(tǒng)卻不能滿足要求，必須改造或新建。為了使流程暢通和得到合格的碎礦產(chǎn)品，試驗(yàn)廠的碎礦系統(tǒng)采用了3段1閉路外加洗礦進(jìn)行配置。此方案的礦石和廢石均需用汽車運(yùn)輸，運(yùn)行成本較高，且安全系數(shù)低。

(3)方案3。在原選廠東側(cè)(副井西側(cè))新建一個(gè)小選廠，小選廠的碎礦系統(tǒng)采用3段1閉路外加洗礦進(jìn)行配置，磨磁車間在原選廠的主廠房東側(cè)進(jìn)行擴(kuò)建，并與原選廠共用精礦脫水車間。

經(jīng)比較，按方案3布置，車間集中且管理方便，運(yùn)行成本低，最終確定改擴(kuò)建按方案3進(jìn)行改造，即主井出礦105萬(wàn)t/a通過(guò)改造原選廠來(lái)完成，副井出礦15萬(wàn)t/a通過(guò)新建小選廠來(lái)完成。

3.2 工藝流程改造

為使整個(gè)碎礦系統(tǒng)暢通，在中碎前增設(shè)了洗礦系統(tǒng)，閉路篩分改為雙層濕式洗礦篩，對(duì)篩中產(chǎn)物(5～12 mm)設(shè)置了干式磁選，即由原來(lái)的1次干式磁選(篩上產(chǎn)物)改成2次干選，磨選流程保持不變。擴(kuò)建改造后工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 擴(kuò)建改造后選廠(105萬(wàn)t/a)工藝流程

新建小選廠碎礦工藝流程為3段1閉路流程，篩分采用濕篩，破碎最終產(chǎn)品經(jīng)1段干選后進(jìn)入磨礦。磨選脫水流程與原選廠磨選脫水流程一致。其選礦工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 新建小選廠選礦工藝流程

3.3 改造后工藝設(shè)備選擇方案

針對(duì)一期選廠改擴(kuò)建和新建小選廠的特點(diǎn)，在核實(shí)各設(shè)備生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上，在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)中能力偏緊或不能滿足擴(kuò)建要求的設(shè)備進(jìn)行更換或新增。

由于原80萬(wàn)t/a選廠破碎篩分系統(tǒng)設(shè)備具有一定的富余能力，流程中增加1段干式磁選拋廢，整個(gè)選廠處理原礦能力大幅提高。改造前1段干拋廢石產(chǎn)率約13%，改造后2段干拋廢石總產(chǎn)率約為30%，當(dāng)處理規(guī)模從80萬(wàn)t/a擴(kuò)至105萬(wàn)t/a時(shí)，進(jìn)入磨選系統(tǒng)的礦石量實(shí)際增加很少，由于高頻細(xì)篩更換為進(jìn)口設(shè)備，磨選能力略有提高，因此能滿足規(guī)模要求。該選廠只需進(jìn)行中碎機(jī)、3號(hào)膠帶的更換和第2段干選拋廢作業(yè)的改造。中碎機(jī)原采用GP100S型，現(xiàn)更換為GP200S型；脫水車間原有3臺(tái)GPT20-4盤式過(guò)濾機(jī)，能力不能滿足120萬(wàn)t/a的處理量，現(xiàn)增加2臺(tái)以滿足設(shè)計(jì)需要。除此之外，因原GPS(SB)-6高頻細(xì)篩的篩分效率太低，現(xiàn)改用2SG48-60W-5STK德瑞克高頻振動(dòng)細(xì)篩。另外為解決雨季礦石含泥多的問(wèn)題，增加了一套洗礦系統(tǒng)和濕篩所需的配套設(shè)備，其他設(shè)備均沿用原有的。

新建小選廠處理規(guī)模為15萬(wàn)t/a，考慮到將來(lái)整個(gè)選廠的生產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到150萬(wàn)t/a，由于改造后原選廠為105萬(wàn)t/a，小選廠能力應(yīng)達(dá)到45萬(wàn)t/a，應(yīng)業(yè)主要求，小選廠設(shè)備選擇以45萬(wàn)t/a的規(guī)模選擇。為節(jié)省投資，同時(shí)考慮到原選廠原有中碎機(jī)GP100S仍可滿足小選廠的中碎處理能力，故在小選廠設(shè)計(jì)中仍保留使用，其他磨磁設(shè)備按45萬(wàn)t/a選擇。

3.4 改造效果

改造后原選廠除增設(shè)了洗礦系統(tǒng)配置(位于主井的東側(cè))和選廠試化驗(yàn)室(位于精礦脫水車間東側(cè))外，其他廠房均沿用原選廠的；新建小選廠現(xiàn)位于原選廠主廠房的東南側(cè)，為便于集中管理操作，將粗碎車間、中細(xì)碎車間、篩分車間、磨磁車間等主要廠房集中布置在一起；粗碎車間布置在出礦口副井旁邊。小選廠的脫水與原選廠合并，在原有脫水車間的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建。改擴(kuò)建后選廠廠區(qū)平面布置見(jiàn)圖4。

圖4 改擴(kuò)建后選廠廠區(qū)平面布置

4 結(jié) 語(yǔ)

某選廠為將處理能力由80萬(wàn)t/a提升為120萬(wàn)t/a，從改擴(kuò)建的工藝流程、設(shè)備選擇和配置、場(chǎng)地利用和廠房布置、新老系統(tǒng)的銜接等幾個(gè)方面探討了該選礦廠的擴(kuò)建方案。經(jīng)比較，確定改擴(kuò)建的最佳方案為主井105萬(wàn)t/a通過(guò)改造原選廠來(lái)完成，副井15萬(wàn)t/a通過(guò)新建小選廠來(lái)完成，為其他選礦廠改擴(kuò)建提供了參考借鑒。

2015-02-16)

譚燕葵(1980—)，女，工程師，330031 江西省南昌市紅谷灘新區(qū)前湖大道888號(hào)。