試析提升某選礦廠設(shè)計(jì)水平的對(duì)策

李民才，李 凱

（四川西冶工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，四川 成都 610000）

新建選礦廠要保證各項(xiàng)工作能夠正常展開，就需要提高設(shè)計(jì)水平。在選擇廠址時(shí)須對(duì)地形地貌、采礦條件等因素綜合考慮。根據(jù)相應(yīng)的選礦工藝設(shè)計(jì)和選礦設(shè)備選型。只有設(shè)計(jì)水平提高了，后續(xù)的各項(xiàng)工作才能穩(wěn)定有序地開展起來(lái)[1]。本文的研究是以某選礦廠為例，對(duì)礦石性質(zhì)以及選礦工藝流程進(jìn)行分析，從實(shí)際出發(fā)提出選礦廠提高設(shè)計(jì)水平的有效策略。

1 礦石性質(zhì)

本工程為一個(gè)低品位鐵礦山。礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦。原礦化學(xué)分析及物相分析結(jié)果表明，礦石全鐵品位為22.69%，分布率為51.69%；赤褐鐵礦含鐵品位7.36%，分布率為32.44%；菱鐵礦含鐵品位為1.87%，分布率為8.24%；根據(jù)礦石性質(zhì)項(xiàng)目目的礦物為磁鐵礦。

2 礦石的開采、運(yùn)輸以及尾礦處理

2.1 采礦

根據(jù)資源儲(chǔ)量、礦體賦存條件、礦石性質(zhì)及地形特征，本工程設(shè)計(jì)規(guī)模為300萬(wàn)t/a(即1萬(wàn)t/d)。露天采場(chǎng)穿孔設(shè)備采用牙輪/潛孔鉆機(jī)，鉆孔深度13.5m，孔徑φ200mm，爆破采用多排孔微差爆破，非電微差起爆系統(tǒng)起爆，排間距5.5m，孔間距6m，超深1.5m，鏟裝運(yùn)輸作業(yè)采用挖機(jī)采用4m3電鏟配55t自卸式礦車，排土場(chǎng)廢石堆排采用推土機(jī)、壓路機(jī)堆排。

2.2 運(yùn)輸

對(duì)礦石的運(yùn)輸中，原礦運(yùn)輸和精礦運(yùn)輸之間是存在差別的。具體如下：原礦運(yùn)輸采用公路-汽車+平硐-溜井-電機(jī)車聯(lián)合運(yùn)輸，采出的原礦通過(guò)汽車運(yùn)輸?shù)谷肓锏V井，再用有軌式（翻斗式）礦車將溜井內(nèi)礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至選礦廠[2]。精礦運(yùn)輸采用為載重60噸的汽車將礦粉就近運(yùn)輸?shù)戒撹F廠。

2.3 尾礦處理

以免造成周圍環(huán)境的污染，須建設(shè)尾礦庫(kù)對(duì)尾礦進(jìn)行處理。選礦廠尾礦礦漿經(jīng)80m濃密機(jī)濃密至濃度40%左右后經(jīng)柱塞泵壓力輸送翻越山脊后自流至尾礦庫(kù)堆存。根據(jù)選礦廠尾礦濃密機(jī)標(biāo)高與尾礦庫(kù)山脊高差為180m，尾礦柱塞泵選擇2臺(tái)為5PZNB320～350/3(1用1備)，出口壓力為3.0MPa，流量為320m3/h～350m3/h，能夠滿足尾礦輸送要求。

3 選礦廠的廠址選擇要合理

選礦廠選址位于采場(chǎng)與尾礦庫(kù)之間工程地質(zhì)條件較好的坡地上，自然地形坡度約28%，選礦廠的周圍是面積小的農(nóng)田，這樣不會(huì)影響農(nóng)田水利建設(shè)。尾礦庫(kù)庫(kù)址附近沒(méi)有河流，可以避免尾礦污染到河流。在選擇選礦廠址的時(shí)候，主要考慮原礦、尾礦運(yùn)輸距離和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件。選礦廠所使用的破碎機(jī)、輥壓機(jī)、等均為大型設(shè)備，設(shè)備自重大且振動(dòng)荷載大，選擇巖石地帶，設(shè)備基礎(chǔ)處理安裝更方便，且保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 確定工藝流程

干式預(yù)選需要高度重視。在采礦的過(guò)程中，原礦中會(huì)有圍巖摻雜于其中，選礦的工作量增加。所以，在選礦作業(yè)之前要進(jìn)行預(yù)選，剔除圍巖或其他非磁選礦物。從實(shí)際出發(fā)，本工程選礦試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果要求粗粒拋尾粒度為-5mm。礦石經(jīng)過(guò)破碎后，要將顆粒度控制在5mm左右。之后，進(jìn)入到磨礦環(huán)節(jié)，有助于提高球磨機(jī)工作效率，選礦的成本也會(huì)大大降低。普通三段一閉路破碎流程破碎后礦石粒度一般在12mm以上，考慮到試驗(yàn)推薦拋尾粒度為-5mm，若采用此破碎方案，粗粒拋尾粒度在12mm以上，從而拋尾量減少，廢石入磨量增大，從而球磨機(jī)能耗、鋼球消耗。襯板消耗均增大，選礦成本較高，本工程首先排除普通三段一閉路破碎方案。本工程碎磨流程可采用有SABC流程和HPGRBall流程。

SABC方案：原礦經(jīng)一段開路破碎至200mm～250mm，給入半自磨機(jī)磨礦和直線振動(dòng)篩組成的閉路磨礦，礫石返回破碎，礦石磨礦至-5mm后進(jìn)行粗粒濕式拋尾，濕式拋尾后粗精礦進(jìn)行二段階段磨礦階段磁選流程，最終獲得合格鐵精礦。

HPGR-Ball方案：原礦經(jīng)二段一閉路破碎至40mm，給入高壓輥磨邊聊循環(huán)破碎至-5mm進(jìn)行粗粒干式拋尾，干式拋尾后粗精礦進(jìn)行二段階段磨礦階段磁選流程，最終獲得合格鐵精礦。

半自磨工藝（SABC）可以縮短生產(chǎn)期，礦石的供給也能夠滿足需求。但是，該工藝生產(chǎn)成本較高，投資較大，生產(chǎn)尾礦全為濕式尾礦，沒(méi)有采取有效的處理方式，就會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成污染，還會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。對(duì)比可見HPGRBall方案投資較SABC方案低，HPGR-Ball方案投資低原因?yàn)榻?jīng)高壓輥磨工藝處理后礦石礦石粒度小且表明產(chǎn)生微裂紋從而礦石磨礦功指數(shù)下降，球磨機(jī)型號(hào)較SABC工藝小，從而節(jié)約投資。HPGR-Ball方案遵循“多碎少磨”的碎磨原則，降低運(yùn)行成本。

在磨選工藝流程中采用階段磨礦流程和階段選別流程，能夠減少目的礦物的過(guò)磨和提高下一段球磨的入磨品位和處理能力。對(duì)一段磨礦進(jìn)行分級(jí)之后，就可以解離的部分脈石礦物，在此過(guò)程中采用大筒徑的磁選機(jī)進(jìn)行分離[3]。如果磁鐵礦的單體解離粒度較小，還需將一段磁選粗精礦進(jìn)行再磨礦，通過(guò)前段階磨階拋過(guò)程，使得二段磨機(jī)處理礦石量大大減少，由此提供球磨機(jī)處理能力。所以，采用階段磨礦階段選別工藝流程，使得礦石的分選得以細(xì)化，這樣，選礦廠產(chǎn)能提供，能耗降低。

根據(jù)試驗(yàn)報(bào)告，一段磨礦分級(jí)溢流分級(jí)細(xì)度為-200目60%時(shí)40%以上的脈石礦物就可以單體解離。通過(guò)分析資料可以明確，使用大筒徑磁選機(jī)可以將脈石拋出，拋出率能夠達(dá)到35%，精礦的品位可以達(dá)到48%左右。35%左右脈石礦物被甩出，二段磨機(jī)的負(fù)荷減輕，處理量也大大提高。從經(jīng)濟(jì)角度而言，大筒徑磁選作業(yè)是比較好，磁選的流程簡(jiǎn)單，能保證選別效果。

二段磨礦需要達(dá)到83%的細(xì)度礦物才單體解離。對(duì)二段磨礦進(jìn)行分級(jí)之后，大部分磁鐵礦和脈石礦物都可以單體解離，但還有少數(shù)粗粒磁鐵礦未實(shí)現(xiàn)完全解離，需要進(jìn)一步單體解離，這就需要對(duì)精礦指標(biāo)充分考慮，提高品位[4]。在實(shí)踐中，鐵精礦可通過(guò)磁力脫水槽將大量的細(xì)粒尾礦選出來(lái)。磁力脫水槽的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，使用便利。磁力脫水槽的應(yīng)用，使得精礦的品位提高超過(guò)0.5%。二段階磨階選流程中選用高頻細(xì)篩分級(jí)，使單體解離且比重大的磁鐵礦充分分離，最大限度降低礦物的過(guò)磨，提高二段球磨的能力。分級(jí)之后粗粒返回球磨，細(xì)粒進(jìn)入二段磁選精選。采用這種方法可以獲得的礦石精品位超過(guò)62%，尾礦含量低于5%。

對(duì)于鐵精礦品位的要求比較嚴(yán)格礦山，就要在二段小筒徑篩選完成之后，可使用高頻細(xì)篩對(duì)鐵精礦進(jìn)行篩分，篩下精品礦的含量就可以從原有的62%提升到65%以上，當(dāng)然也需要投入一定的成本。所以，在沒(méi)有特殊要求的情況下，選礦廠就要更多地從經(jīng)濟(jì)方面考慮。

在工藝流程的選擇上，要根據(jù)企業(yè)發(fā)展實(shí)際以及具體的工作情況進(jìn)行選擇。礦石的品位不同，在工藝流程上也要具有針對(duì)性地選擇。如果對(duì)精礦品位沒(méi)有很高的要求，采用單一的磁選方式就可以。根據(jù)對(duì)比分析和“能拋早拋、多碎少磨、階磨階選”的選礦原則流程，本工程選礦工藝流程采用二段一閉路破碎——磁滑輪拋尾——高壓輥磨邊料循環(huán)——干式拋尾——兩段閉路磨礦—階磨階選流程。

5 選擇主要設(shè)備方法

大型礦山主要設(shè)備要求設(shè)備性能佳、穩(wěn)定性好，碎磨設(shè)備方面大部分大型礦山首選采用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，該設(shè)備需要投入大量的資金，但性能穩(wěn)定。隨著中國(guó)工業(yè)制造技術(shù)水平的提高，涌現(xiàn)出一批性能好、價(jià)格適中的設(shè)備廠家，不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且資金投入量也大大降低。根據(jù)本工程“技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、選擇先進(jìn)、高效的工藝設(shè)備”的設(shè)備選擇原則。選礦廠在選擇設(shè)備的時(shí)候，需要重點(diǎn)考慮綜合成本以及可能獲得的經(jīng)濟(jì)效益，做到選礦設(shè)備的購(gòu)進(jìn)科學(xué)合理。

碎磨設(shè)備選擇時(shí)，按照“多碎少磨”的原則，使得礦石拋尾效率提高。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模，粗碎設(shè)備選擇進(jìn)口顎式破碎機(jī)1臺(tái)可以滿足要求，在大塊度礦石破碎上可以獲得良好的效果。中碎采用2臺(tái)多缸液壓圓錐破碎機(jī)可以滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)選礦廠設(shè)定參數(shù)，參數(shù)不同，破碎機(jī)的功率也會(huì)有所不同、篩網(wǎng)的孔徑有所不同，要從實(shí)際出發(fā)選擇滿足需要的設(shè)備。

在選擇磁選設(shè)備和脫水設(shè)備的時(shí)候，磁選設(shè)備當(dāng)優(yōu)先選擇半逆流型磁選機(jī)，脫水設(shè)備可以選擇陶瓷過(guò)濾機(jī)。半逆流型磁選機(jī)和陶瓷過(guò)濾機(jī)與其他設(shè)備比較，操作更為簡(jiǎn)單一些，成本比較低，而且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，節(jié)省了時(shí)間，還降低了人力資本。

6 提升選礦廠設(shè)計(jì)水平所獲得的效果

根據(jù)上述工藝流程，本工程選礦廠的設(shè)備總投資為9800萬(wàn)左右。采場(chǎng)露天剝離和固定資產(chǎn)資金投入總量為19500萬(wàn)，尾礦及輔助系統(tǒng)投資11700萬(wàn)。精礦生產(chǎn)全成本為平均每噸355元。選礦廠建成投產(chǎn)后，年銷售收入為27660萬(wàn)元，稅前利潤(rùn)總額為11240萬(wàn)元。稅后利潤(rùn)為8430萬(wàn)元，工程投資凈利潤(rùn)率為18.94%。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新工藝技術(shù)涌現(xiàn)出來(lái)，在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用，對(duì)企業(yè)的發(fā)展起到了重要的推進(jìn)作用。選礦廠的設(shè)計(jì)中，要從企業(yè)的實(shí)際出發(fā)，積極引進(jìn)新的設(shè)計(jì)技術(shù)，更新設(shè)計(jì)理念，對(duì)設(shè)計(jì)方案予以完善，不僅可以降低成本，還提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。用實(shí)踐對(duì)選礦廠工藝流程進(jìn)行驗(yàn)證，確保流程的可行性和可操作性，選礦效率有所提高，礦石產(chǎn)出也會(huì)增加。選礦廠通過(guò)提高設(shè)計(jì)水平，企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，礦石資源能夠滿足當(dāng)前市場(chǎng)的需求，提升行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。