云南某磷礦擦洗廠優(yōu)化設(shè)計

蒲雪麗， 余艷平，朱紅增

(昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南 昆明650051)

云南某磷礦擦洗廠優(yōu)化設(shè)計

蒲雪麗， 余艷平，朱紅增

(昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南 昆明650051)

闡述了某磷礦擦洗廠在廠房搬遷的過程中，對擦洗廠的設(shè)備配置及廠房布置進行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計基本原則是在保證流程暢通的前提下，盡量降低投資成本。該擦洗廠原礦最大粒度較小(d≤300 mm)，但相對于粒度而言選廠規(guī)模較大(3 333 t/d)，在設(shè)計中必須考慮兼顧到這兩者的需求，經(jīng)過方案比較最終確定采用粗碎雙系列布置，很好地解決了這一問題。

擦洗廠設(shè)計；設(shè)備配置；廠房布置；雙系列配置；磷礦

0 引 言

磷礦是一種非常重要的非金屬礦產(chǎn)資源，在工業(yè)生產(chǎn)中具有很多重要的應(yīng)用價值，同時在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、生物等方面也有重要用途[1]。世界上90 %左右的磷礦用做磷酸質(zhì)肥料的原料。肥料是農(nóng)作物生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，磷肥作為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氮、磷、鉀三大基礎(chǔ)原料肥之一，是當(dāng)今世界糧食生產(chǎn)增長不可缺少的物質(zhì)支持，也是實現(xiàn)國家糧食儲備安全的重要保證[2]。

云南是我國的磷礦資源大省，探明資源儲量居全國第一位。云南省磷礦資源質(zhì)優(yōu)、量大、儲量集中、構(gòu)造簡單，礦體埋藏深度一般較淺，富礦多位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，80%的儲量可以露采，磷礦上部普遍存在著由風(fēng)化作用形成的次生富集磷礦。埋藏淺、品質(zhì)較好的磷礦(P2O5平均含量為22.50 %)，既可做熱法生產(chǎn)的中品位高硅磷礦石，也有濕法生產(chǎn)理想的優(yōu)質(zhì)磷礦。另外，滇池地區(qū)賦存的低鎂易洗風(fēng)化礦，礦石含P2O5達27 %以上，MgO含量<1 %，經(jīng)擦洗脫泥可獲得低鎂的優(yōu)質(zhì)磷精礦，供濕法磷酸及高濃度磷肥和復(fù)肥生產(chǎn)使用，是我國高效磷復(fù)肥合格原料的主要供給地[3]。

磷礦礦石性質(zhì)的不同決定了磷礦擦洗工藝流程的復(fù)雜程度，有單一的擦洗工藝也有先擦洗后脫泥工藝，根據(jù)供礦物料的物理性質(zhì)，有些需要破碎，有些無需破碎，視具體礦石性質(zhì)而定。

1 項目概況

云南某礦業(yè)公司地處滇池地區(qū)，公司成立以來先后完成了所在磷礦區(qū)11個礦權(quán)的整合工作。公司對礦山采出的礦石經(jīng)配礦后分為擦洗用礦、浮選用礦和堆存礦分別供擦洗廠、浮選廠和集中堆存使用。礦石經(jīng)過擦洗后其精礦質(zhì)量可滿足黃磷及酸法用礦要求；浮選用礦要求27.5 %>P2O5品位≥22 %，浮選后得到合格磷精礦；采出磷礦石P2O5品位<22 %的目前暫不能利用，需要集中堆存。

該礦業(yè)公司下屬的100萬t/a磷礦擦洗廠影響了該地區(qū)園區(qū)規(guī)劃建設(shè)，因此，需要對其進行搬遷建設(shè)，以滿足當(dāng)?shù)亓讖?fù)肥基地的原料供應(yīng)。該擦洗廠搬遷后，設(shè)計規(guī)模維持原擦洗廠的規(guī)模。擬搬遷建設(shè)的擦洗廠廠址交通便利，公路、鐵路縱橫交錯。廠區(qū)距最近的鎮(zhèn)6 km，距市區(qū)18 km。廠區(qū)場地地形由西北向東南傾斜，西北高，東南低。最大相對高差約29 m，場地坡度4°～7°，地形相對平緩，適宜擦洗廠建設(shè)。

2 礦石性質(zhì)

該次設(shè)計礦石礦物成分簡單，以膠磷礦為主，其次為微晶磷灰石及少量細晶磷灰石；脈石礦物主要有白云石、石英、玉髓，此外還有少量鐵泥質(zhì)(包括褐鐵礦)、黃鐵礦、有機質(zhì)、高嶺石及少量白云母、電氣石、鋯石及海綠石。按成因分為內(nèi)源物質(zhì)和陸源物質(zhì)。內(nèi)源物質(zhì)有磷酸鹽、碳酸鹽和硅酸鹽。陸源成分主要為砂、泥質(zhì)物，如石英、長石、云母、鋯石、粘土等。

經(jīng)化學(xué)分析，礦石主要成分有P2O5、CaO、SiO2、CO2和MgO；次要成分有Fe2O3、Al2O3、F、K2O、Na2O和MnO；微量元素有TiO2、(Re)2O3和I。經(jīng)光譜半定量分析，還有Ba、Be、B、Pb、Ga、Cr、Cu、Ni、Y、Yb、La、Zr、Sr等元素。上述各組分在礦石不同類型和品級中含有的種類基本相同，但是其含量是有差異的。

擦洗廠用礦P2O5品位≥28 %，且MgO含量<1.5 %。

3 設(shè)計流程

原礦供礦礦石最大粒度為300 mm，最終產(chǎn)品粒度為40 mm，結(jié)合該礦石的原礦性質(zhì)，礦石通過合理的破碎工藝獲得合格產(chǎn)品，為下一階段生產(chǎn)提供原料做好準(zhǔn)備。碎礦流程確定為兩段開路碎礦，設(shè)計考慮在粗碎前設(shè)預(yù)先篩分，可以減少粗碎通過量，降低設(shè)備規(guī)格，同時降低擦洗廠的能耗。根據(jù)原有擦洗廠的生產(chǎn)實踐，結(jié)合細碎設(shè)備的最大入料粒度，該次設(shè)計粗碎前的預(yù)先篩分作業(yè)可分出70 %的礦量，即僅30 %的礦量需通過粗碎機。

細碎前同樣設(shè)置預(yù)先篩分，作用和目的與粗碎前預(yù)先篩分相同，最終目的都是為了節(jié)約成本，降低能耗，最大限度地提高擦洗廠的經(jīng)濟效益。設(shè)計流程見圖1。

圖1 設(shè)計流程圖

4 設(shè)備選擇

由于原礦粒度不大(d≤300 mm)，而擦洗廠的規(guī)模相對于原礦粒度而言較大，擦洗廠的生產(chǎn)規(guī)模為3 333 t/d。因此，粗碎設(shè)備既要能滿足生產(chǎn)規(guī)模的要求，又要能適應(yīng)給礦最大粒度的需求?？晒┻x擇的破碎機有進口設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備兩大類，進口設(shè)備投資高、設(shè)備的配套程度高、操作維修方便、破碎粒度小且穩(wěn)定。國產(chǎn)設(shè)備投資較低、維修和運輸較為方便，最終破碎產(chǎn)品粒度較粗。結(jié)合項目的實際情況，國產(chǎn)設(shè)備既能保證最終產(chǎn)品的粒度，投資成本相較于進口設(shè)備又低，本著在保證流程暢通的情況下，節(jié)約成本的原則，粗碎作業(yè)選擇國產(chǎn)顎式破碎機。

原有擦洗廠細碎設(shè)備性能穩(wěn)定、運轉(zhuǎn)情況良好，因此，新建擦洗廠細碎設(shè)備盡量考慮利用原有設(shè)備以降低投資成本。

表1碎礦主要設(shè)備及技術(shù)指標(biāo)

5 方案配置

整個擦洗廠廠區(qū)地勢相對平緩，適宜于擦洗廠的建設(shè)。擦洗廠主要設(shè)備的布置一方面與設(shè)備選型密不可分，另外一方面與廠區(qū)的地形地勢密切相關(guān)。依據(jù)破碎流程所選的設(shè)備，整個流程的配置做2個方案進行比較。方案1：粗碎按單系列配置；方案2：粗碎按雙系列配置。細碎作業(yè)配合粗碎流程獲得最終的碎礦產(chǎn)品，細碎作業(yè)按單系列配置，細碎設(shè)備考慮使用原有細碎設(shè)備，見表1。

方案1：單系列粗碎系統(tǒng)。整個擦洗廠的配置最大限度地利用廠區(qū)地勢，粗碎廠房、細碎廠房及產(chǎn)品堆場呈“一字形”配置。粗碎前設(shè)原礦堆場及礦倉，鏟運車將礦石從堆場倒運至粗碎礦倉；粗碎設(shè)備為半地下室配置，粗碎產(chǎn)品經(jīng)膠帶輸送機送至篩分車間，篩上產(chǎn)品進入細碎機，細碎產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品通過膠帶輸送機送至產(chǎn)品堆場。方案1的配置見圖2。

圖2 單系列粗碎系統(tǒng)配置圖

方案2：雙系列粗碎系統(tǒng)。在方案1的基礎(chǔ)上，粗碎車間的設(shè)備配置為2套系統(tǒng)，相應(yīng)的原礦倉亦為獨立的2個礦倉。該方案充分體現(xiàn)了2套粗碎系統(tǒng)獨立、靈活的特點，便于生產(chǎn)的靈活調(diào)配，為生產(chǎn)管理帶來了更多的便利。結(jié)合設(shè)備選型的結(jié)論，方案2為最終施工方案。配置方案見圖3。

圖3 雙系列粗碎系統(tǒng)配置圖

6 設(shè)計特點

云南某礦業(yè)公司100萬 t/a擦洗廠項目，廠區(qū)地勢較為平緩，對整個擦洗廠的布置非常有利。因為擦洗廠最終產(chǎn)品的堆存需要較大的場地，該擦洗廠廠區(qū)所在地區(qū)地勢較平緩，有利于擦洗產(chǎn)品的堆存。設(shè)計過程中面臨的問題是原礦粒度較小，但相對于原礦粒度而言設(shè)計規(guī)模較大，因此，在設(shè)備選型時需要考慮這2個方面的需求?？偨Y(jié)一下，該擦洗廠有以下設(shè)計特點：

1)粗碎前采用預(yù)先篩分工藝，減少了粗碎機的通過量，降低了設(shè)備規(guī)格、節(jié)約了投資成本、減少了能耗；

2)采用小規(guī)模的顎式破碎機，規(guī)格滿足最大給礦粒度的要求，雙系列滿足規(guī)模的要求，提高了設(shè)備的工作效率，降低了設(shè)備的能耗；

3)粗碎采用小規(guī)模設(shè)備，相應(yīng)的最大排礦粒度相對較小，經(jīng)篩分后合格產(chǎn)品送至堆場，篩上產(chǎn)品進原有的圓錐破碎機，在節(jié)省了投資成本的同時，也提高了設(shè)備的利用率；

4)粗碎采用雙系列布置，提高了原礦向原礦倉內(nèi)裝礦的靈活性，提高了裝礦的效率；

5)雙系列布置給生產(chǎn)管理帶來了極大的靈活性，可以適應(yīng)原礦的粒度和產(chǎn)量變化，可供生產(chǎn)組織者靈活地通過調(diào)整單、雙系列的生產(chǎn)來適應(yīng)原料的變化。

7 結(jié) 語

1)該擦洗廠項目為搬遷項目，在維持原有規(guī)模的前提下，盡可能利用原有設(shè)備以減少投資成本。優(yōu)化原有生產(chǎn)流程、淘汰陳舊設(shè)備以降低能耗；

2)該次設(shè)計流程沿用原有的生產(chǎn)流程，在工藝配置中優(yōu)化粗碎作業(yè)，進行雙系列配置，為生產(chǎn)管理帶來便利；

3)該項目已于2012年建成并投產(chǎn)，投產(chǎn)至今生產(chǎn)運行穩(wěn)定，處理能力達標(biāo)。

[1] 鄭水林，袁繼祖.非金屬礦加工技術(shù)與應(yīng)用手冊[S].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2] 任清宇，姚金蕊.中國磷礦資源的特點與開發(fā)策略[J].礦業(yè)快報，2006(2)：1-4.

[3] 呂海青，劉峰.云南省磷礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與綜合利用建議[J].云南冶金，2015(5)：86-89.

[4] 《選礦設(shè)計手冊》編委會.選礦設(shè)計手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[3] 高云川.云錫卡房二選廠技改擴建工程碎礦系統(tǒng)設(shè)計[J].有色金屬設(shè)計，2014(2)：6-10.

Optimization Design of A Phosphorite Scrubbing Plant in Yunnan Province

Pu Xueli, Yu Yanping，Zhu Hongzeng

(Kunming engineering & Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.,Kunming 650051,China)

The optimization design concerning the equipment configuration and plant layout of a phosphorite scrubbing plant in the relocation was described in this paper. The basic principle of this design is to reduce the investment costs as much as possible on the premise of smooth process flow. The maximum size of feed into this scrubbing plant is small (-300 mm) while the throughput is relatively large (3 333 t/d). The requirements of the two sides should be taken into account in design. The arrangement of double-set coarse crushing was adopted after the multi-proposal comparison, giving consideration to both.

scrbbing plant design;equipment arrangement;plant layout;double-set arrangement;phosphorite

2016-01-28.

蒲雪麗(1981-)，女，甘肅人，工程師.主要研究方向：選礦設(shè)計.E-mail:puxl@163.com.

TD97

B

1004-2660(2016)01-0010-04