淺談選礦廠工程設(shè)計(jì)新理念及實(shí)踐

蔡小勇，熊 立，方霖

（1.江西省地礦資源勘查開(kāi)發(fā)中心 江西 南昌 330030；2.江西省地礦資源勘查開(kāi)發(fā)有限公司 江西 南昌 330030）

工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)，工業(yè)礦山項(xiàng)目從開(kāi)發(fā)到如今已經(jīng)百余年了，歐美從19世紀(jì)開(kāi)始建設(shè)重選廠，19世紀(jì)末出現(xiàn)了浮選廠以及磁選廠，到了20世紀(jì)40年代出現(xiàn)了化學(xué)選礦,20世紀(jì)60年代以來(lái)發(fā)展出了細(xì)粒重選、微細(xì)粒浮選、濕式強(qiáng)磁選和選冶聯(lián)合流程,選礦廠的發(fā)展迎來(lái)了新的階段。

我國(guó)第一個(gè)重選廠是從1909年開(kāi)始設(shè)計(jì)建成的，建國(guó)之前選礦廠非常少僅有20余座，從新中國(guó)開(kāi)始國(guó)內(nèi)的工業(yè)有了初步的發(fā)展，先后設(shè)計(jì)和建成了千余座選礦廠。到了上世紀(jì)70年代后，國(guó)內(nèi)逐漸興建了數(shù)座大規(guī)模選礦廠,位于江西省的德興銅礦第三選礦廠每日的礦石處理量能夠達(dá)到60000t,這種規(guī)模已經(jīng)在世界范圍內(nèi)領(lǐng)先。

礦業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)在我國(guó)經(jīng)歷了數(shù)個(gè)階段，在建國(guó)初期主要借助蘇聯(lián)來(lái)進(jìn)行，改革開(kāi)放以后積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)并且實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)的自主創(chuàng)新，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展建設(shè)出了金川鎳業(yè)、首鋼大石河、德興銅礦等一批技術(shù)一流的大型礦業(yè)工程項(xiàng)目。伴隨著礦業(yè)項(xiàng)目的持續(xù)發(fā)展，新技術(shù)、新設(shè)備等都實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新和發(fā)展，這些進(jìn)步都源于“新理念”，通過(guò)新的設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)進(jìn)步和發(fā)展。由此可見(jiàn)，選礦廠工程設(shè)計(jì)新理念意義重大。

1 選礦廠工程設(shè)計(jì)新理念及實(shí)踐

1.1 “融新”理念

開(kāi)展選礦廠工程設(shè)計(jì)時(shí)，首先要秉持“融新”理念，也就是要將選礦學(xué)科的新理念、新視野和新技術(shù)融入進(jìn)來(lái)，將選礦事業(yè)發(fā)展的大方向緊緊把握。

（1）對(duì)于“融新”理念的“新理念”，首先要將礦產(chǎn)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)機(jī)遇緊緊的抓住，對(duì)于上級(jí)安排的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方針政策嚴(yán)格貫徹好，確保選礦廠能夠始終依靠先進(jìn)的理念開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，保證設(shè)計(jì)完成的礦廠能夠順利開(kāi)展工作。

（2）對(duì)于“融新”理念的“新視野”，主要體現(xiàn)在當(dāng)前選礦廠規(guī)模越來(lái)越大，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要將視野打開(kāi)，用“新視野”來(lái)創(chuàng)新選礦廠設(shè)計(jì)理念，確保選礦廠在面對(duì)困難的時(shí)候能夠擁有更廣闊的的視野來(lái)解決。

（3）對(duì)于“融新”理念的“新技術(shù)”，主要在于選礦方法、選礦藥劑、選礦機(jī)械等方面的技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新主要在于設(shè)備的高效預(yù)選、高效無(wú)毒新藥劑、高效節(jié)能新型破磨與分級(jí)設(shè)備、礦石綜合分選技術(shù)以及超導(dǎo)磁體選礦技術(shù)等，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)選礦廠工作效率的提高。

1.2 “效益”理念

作為選礦廠，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要將“效益”理念放在前位，選礦廠建設(shè)的目的在于獲得經(jīng)濟(jì)效益，要想獲得經(jīng)濟(jì)效益就需要選擇高效的設(shè)備、節(jié)能材料等手段，將選礦廠的生產(chǎn)能力有效提高并且減小產(chǎn)品粒度實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。

當(dāng)前大部分的選礦廠較大的能耗單元在于碎磨流程，這一流程屬于高投資、大消耗能量，設(shè)備投資占到了全部投資的一半以上，能耗占到了60%~70%，因此一定要進(jìn)行設(shè)備更新，實(shí)現(xiàn)能耗節(jié)約。

對(duì)于選礦廠來(lái)講，磁選設(shè)備的能耗也是比較高的，因此這一設(shè)備也需要進(jìn)行科學(xué)選擇以獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益。撫順隆基研制的Φ1.5×5.0m特大型磁選機(jī)在能耗方面比較低，適合進(jìn)行微細(xì)顆粒礦物的選別作業(yè),因此建議選擇這一設(shè)備來(lái)為選礦廠增加效益。當(dāng)前針對(duì)磁選設(shè)備的研究發(fā)展到了超導(dǎo)高梯度磁選機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，美國(guó)Eries磁力公司已經(jīng)生產(chǎn)出Φ3.05m的超導(dǎo)高梯度磁選機(jī)，已達(dá)到了應(yīng)用的階段，可以關(guān)注一下。

1.3 “系統(tǒng)”理念

選礦廠在遵循設(shè)計(jì)新理念的過(guò)程中，還需要重點(diǎn)考慮“系統(tǒng)”理念，即將傳統(tǒng)選礦廠工程設(shè)計(jì)的界限打破，朝著深度和廣度這兩個(gè)方向延伸。

對(duì)于廣度的延伸，首先是地質(zhì)與選礦。通過(guò)建立地質(zhì)品位的三維模型，利用模型將地質(zhì)品位與選廠回收率的關(guān)系、礦石位置與選廠處理量的關(guān)系構(gòu)建起來(lái)，提供給礦山選址建設(shè)的最佳方案；其次，聯(lián)合設(shè)計(jì)。在進(jìn)行聯(lián)合系統(tǒng)化設(shè)計(jì)采選工作過(guò)程中，可以選擇將廠子建在地下就可以讓采出的礦石運(yùn)出地表，可以直接在井下開(kāi)展碎磨選別流程處理工作。剩下的尾礦、廢石可以在采空區(qū)進(jìn)行充填，這樣還能夠?qū)⒌乇礤e(cuò)動(dòng)和塌陷范圍的影響有效降低，將征地面積有效減少，同時(shí)可以利用地下涌水做為選廠生產(chǎn)新水的補(bǔ)充用水,有效減少生產(chǎn)工序,明顯降低作業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；最后，選冶聯(lián)合技術(shù)。當(dāng)前礦產(chǎn)資源逐漸出現(xiàn)復(fù)雜共伴生、低品位、微細(xì)嵌布等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)的存在需要借助“選礦—生物冶金,選礦—濕法冶金”等聯(lián)合方法，利用選冶聯(lián)合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)選礦工作的順利進(jìn)行。

對(duì)于選礦廠的設(shè)計(jì)“系統(tǒng)”理念，還要注意深度延伸方面，深度延伸主要是研究礦物物質(zhì)成分以及開(kāi)展選礦試驗(yàn)研究工作，通過(guò)結(jié)合起來(lái)研究并獲取研究結(jié)果，利用研究結(jié)果建立起選礦設(shè)計(jì)模型。當(dāng)前階段比較先進(jìn)的礦物物質(zhì)成分研究?jī)x器由QEMSCAN全自動(dòng)礦物定量分析儀，這一儀器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦石物理性質(zhì)、粒度特性、單體解離度等指標(biāo)得測(cè)定工作，這樣可以獲得最好的磨礦細(xì)度、階段磨礦選礦工藝。只有通過(guò)深入的研究，才能夠更好的保證選礦廠工作的順利開(kāi)展。

1.4 “集成”理念

當(dāng)前選礦廠逐漸向著自動(dòng)化方向發(fā)展，選礦自動(dòng)化主要是利用現(xiàn)代化的信息檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)選礦各作業(yè)流程的自動(dòng)化控制。選礦廠在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，也要秉持“集成”理念，利用先進(jìn)控制儀表來(lái)提升選礦工作自動(dòng)化水平。當(dāng)前集成化程度較高的控制系統(tǒng)有專家型控制系統(tǒng)，能夠?qū)x礦過(guò)程中的各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合考慮，可以隨著入選礦石性質(zhì)的變化實(shí)現(xiàn)各變量的自動(dòng)控制，讓選礦指標(biāo)能夠達(dá)到一個(gè)最佳的數(shù)值。通過(guò)搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)資料能夠看出，通過(guò)選擇集成化的自動(dòng)控制技術(shù)可以提高選礦廠的生產(chǎn)能力、勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低選礦廠的生產(chǎn)成本、能源消耗。

現(xiàn)階段，選礦廠對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)放在了以下三點(diǎn)：首先，第一點(diǎn)為破碎自動(dòng)控制。自動(dòng)化控制主要借助的儀器為破碎機(jī)，利用破碎機(jī)來(lái)進(jìn)行負(fù)荷檢測(cè)、負(fù)荷分析，確保破碎機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化給礦控制；自動(dòng)布料的實(shí)現(xiàn)利用料倉(cāng)料位的檢測(cè)和各破碎機(jī)能力的分析，實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)負(fù)荷優(yōu)化平衡控制工作。其次，第二點(diǎn)的磨礦分級(jí)自動(dòng)控制。選礦廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)還包括磨礦分級(jí)的自動(dòng)控制，利用磨機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化控制磨機(jī)給礦、磨礦濃度、分級(jí)溢流濃度和粒度等工作，確保這項(xiàng)工作的順利完成。還有第三點(diǎn)，浮選過(guò)程的自動(dòng)控制。這一過(guò)程對(duì)于選礦廠的工作比較重要，通過(guò)自動(dòng)化控制可以很好的提高工作效率。自動(dòng)化控制在選礦廠的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，這些問(wèn)題主要包括自動(dòng)化投入資金較大，企業(yè)投資積極性程度不高；自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)水平還需要進(jìn)步，當(dāng)前只能局部性的提高自動(dòng)化水平；專業(yè)技能人員較少，不能及時(shí)的維修保養(yǎng)設(shè)備。

伴隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)步和發(fā)展，面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)需要進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)效益，面對(duì)當(dāng)前快速發(fā)展的選礦自動(dòng)化設(shè)備更新?lián)Q代，未來(lái)的趨勢(shì)為智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化，選礦廠在選擇自動(dòng)化系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)該緊跟時(shí)代發(fā)展，借助先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控、管理整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)流程，幫助選礦廠各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)判斷、調(diào)節(jié)、智能化運(yùn)行。

1.5 “清潔”理念

在進(jìn)行選礦廠設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，還要融入“清潔”理念，確保設(shè)計(jì)建設(shè)出的選礦廠能夠節(jié)能、安全并且環(huán)保?！扒鍧崱崩砟钜獙⑽驳V無(wú)公害化循環(huán)利用這一原則堅(jiān)持下去，研究設(shè)計(jì)“無(wú)尾工藝”或“無(wú)廢工藝”，保證選礦廠的環(huán)保循環(huán)利用?！扒鍧崱崩砟畹呢瀼匦枰柚夹g(shù)創(chuàng)新，例如可以選擇預(yù)先拋廢、多碎少磨、高效過(guò)濾脫水等手段來(lái)將能源消耗有效降低。

2 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展是第一要?jiǎng)?wù)，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)都起著非常直接的作用。選礦廠作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要參與，在進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)的過(guò)程中一定要秉持“新理念”，針對(duì)礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)前礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向逐漸向效益節(jié)能型進(jìn)行，因此設(shè)計(jì)選礦廠時(shí)要結(jié)合“融新”理念、“效益”理念、“系統(tǒng)”理念、“集成”理念、“清潔”理念等，為礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)作出貢獻(xiàn)。