我國鐵礦山采選工序節(jié)能降耗潛力與現(xiàn)狀分析

李宏明

摘 要：作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈的源頭，同時(shí)是金屬礦山的典型代表，鐵礦企業(yè)如何改變粗放型的資源采選管理模式，加強(qiáng)鐵礦資源節(jié)約利用，降低能耗，對鋼鐵行業(yè)及礦業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要示范意義。因而，鐵礦實(shí)際生產(chǎn)決策中有必要考慮資源節(jié)約與節(jié)能降耗兩個(gè)目標(biāo)。資源節(jié)約，是指盡量減少鐵礦資源在采選過程中的損失，提高鐵礦石的綜合利用率。節(jié)能降耗是指鐵礦采選生產(chǎn)中要盡可能降低對電力等能源的消耗。

關(guān)鍵詞：鐵礦山；節(jié)能降耗；采選工序；潛力；現(xiàn)狀

礦業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢進(jìn)入“低收益、高風(fēng)險(xiǎn)”的新常態(tài)，目前我國鐵礦企業(yè)的發(fā)展步履維艱。鐵礦企業(yè)采選工序能源消耗巨大，節(jié)能降耗是降低礦山生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生存能力和市場競爭力的有效途徑。

1 選礦工序節(jié)能降耗途徑與研究現(xiàn)狀

選礦工序節(jié)能降耗的途徑主要包括：能耗前移（以爆代碎，以碎代磨），多碎少磨，礦石預(yù)處理與預(yù)選拋廢，磨礦工藝與設(shè)備改造、選礦流程優(yōu)化，有些礦業(yè)企業(yè)將這些方法綜合使用，起到更好的節(jié)能效果。

1.能耗前移。G.QI經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)降低最小抵抗線和炮眼間距時(shí)，爆破所得物料的單顆粒沖擊碎裂應(yīng)力和碎裂能降低15%，單顆粒輥碾破碎能耗可降低25%。通過爆破產(chǎn)生的剪切應(yīng)力的作用，使礦塊中顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度減弱，從而降低球磨機(jī)中的磨礦能耗。由于爆破和粗碎能耗比例相對較低，把采場爆破破碎、選廠粗碎、中碎、細(xì)碎、磨礦作為一個(gè)碎磨系統(tǒng)，適當(dāng)增加爆破能耗和粗碎能耗，將整個(gè)碎磨系統(tǒng)的能耗分布前移，降低爆破塊度和粗碎粒度，降低細(xì)碎、磨礦的能耗，可有效降低整個(gè)鐵礦石碎磨系統(tǒng)的能耗。石人溝鐵礦的炸藥單位成本提高0.974元/t，破碎能耗降低8.14（kW·h）/t，鐵礦石粉碎總成本下降了3.84元/t，節(jié)能效果顯著。

2.多碎少磨。磨礦能耗是碎礦能耗的5倍以上，通過降低入磨粒度的方法降低磨礦能耗是備受鐵礦青睞的節(jié)能方法，實(shí)踐證明磨礦能耗隨著入磨粒度的減小而降低，磨礦效率隨著入磨粒度的減小則升高。采用高壓輥磨機(jī)、慣性圓錐破碎機(jī)、立式?jīng)_擊破碎機(jī)和其它超細(xì)碎設(shè)備減小細(xì)碎排礦粒度，得到合適的入磨粒度（5～10mm），從而降低磨礦過程中物料表面積增加值，從而減小磨礦能耗20%。多碎少磨的方法很多，總結(jié)起來主要有開路破碎改閉路破碎、調(diào)整各段破碎機(jī)的破碎比、增加破碎段數(shù)、采用高效節(jié)能的細(xì)碎設(shè)備、以棒磨機(jī)粗磨（3-5mm）代替細(xì)碎機(jī)細(xì)碎。廟溝鐵礦和龍巖馬坑鐵礦分別將入磨粒度降低至-14～-12mm，單位電耗降低量分別為9.25%～14.3%；

3.磨礦工藝與設(shè)備改造。我國鐵礦石貧礦占總儲(chǔ)量的97.5%，球磨機(jī)是我國鐵礦企業(yè)選礦廠不可缺少的重要設(shè)備。磨礦工序能耗占全廠的50%以上，因此磨礦節(jié)能是礦山節(jié)能降耗研究的重點(diǎn)。磁鐵礦硬度較大，可通過添加適當(dāng)?shù)闹┨岣吣サV效率。前蘇聯(lián)和保加利亞添加助磨劑脂肪酸磨礦，提高了鐵精礦的品位和回收率；印度采用CaO做為助磨劑，降低磨礦能耗13%；我國在這方面的研究尚以實(shí)驗(yàn)室為主，還沒有大面積推廣應(yīng)用。近年來，球磨機(jī)向高效節(jié)能的方向改進(jìn)，如我國自主研發(fā)的靜動(dòng)壓軸承球磨機(jī)與同類型普通球磨機(jī)相比，提高礦石處理能力7%～10%，降低單位能耗15%～20%，降低單位鋼好5%左右；隴南福利選礦廠Φ1500×3000中心傳動(dòng)球磨機(jī)與同類型普通球磨機(jī)相比，降低單位能耗32.51%。另外，改進(jìn)磨機(jī)襯板也可有效降低磨機(jī)能耗，目前經(jīng)改進(jìn)使用并達(dá)到節(jié)能效果的襯板有橡膠襯板（節(jié)電10%～30%）、磁性襯板（節(jié)電6.22%～10%，降低球耗22.8%）和角螺旋襯板（節(jié)電10%～20%）。另外優(yōu)化控制磨礦工藝參數(shù)和操作功指數(shù)、調(diào)節(jié)球磨機(jī)充填率和鋼球級配關(guān)系、優(yōu)化礦漿停留時(shí)間、采用高效分級設(shè)備減少過磨、實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)的自動(dòng)化控制等方法都可以提高磨機(jī)效率、降低磨機(jī)能耗。

4.選礦流程優(yōu)化與其它節(jié)能方法。研究鐵礦石動(dòng)力礦物學(xué)特征和物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合“能耗前移、多碎少磨、預(yù)選拋廢”的路線和方法，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)優(yōu)化選礦工藝流程可有效降低選礦工序能耗。在選礦過程中降低用水量，提高循環(huán)水利用率，減少新水泵送耗電。

2 我國鐵礦企業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)存在的問題與幾點(diǎn)建議

國內(nèi)鐵礦山存在的能耗過大、分布不合理、利用效率低的情況，必須經(jīng)過科技創(chuàng)新，改進(jìn)設(shè)備之間、設(shè)備和生產(chǎn)工藝之間的協(xié)調(diào)性，提高采、選設(shè)備利用效率，通過采選設(shè)備的智能化、精細(xì)化、集約化控制，系統(tǒng)降低鐵礦山整體能量消耗，控制鐵礦山企業(yè)生產(chǎn)成本，解決國內(nèi)鐵礦山能耗過高、分布不合理的問題。對此提出以下幾點(diǎn)建議：

1.重視礦山整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的整體能耗分布優(yōu)化問題。以鐵礦山主體工序中礦巖粉碎過程和采選設(shè)備精細(xì)化、集約化管理控制為主線，依據(jù)采選各工藝環(huán)節(jié)能量利用率存在明顯的差別，對生產(chǎn)工藝過程和參數(shù)的改造和優(yōu)化，建立能量合理分布體系，提高設(shè)備利用率，形成一整套解決鐵礦山生產(chǎn)能耗過高問題的成熟技術(shù)，為鐵礦山企業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)保障和支持。

2.重視礦山設(shè)備能耗管理的精細(xì)化和智能化。分析礦山整體能耗分布規(guī)律，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化主體工序能耗分布，建立科學(xué)合理的各工藝環(huán)節(jié)能耗指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)采選工序能耗的聯(lián)動(dòng)調(diào)解和精細(xì)化管理。同時(shí)，應(yīng)重視能耗調(diào)節(jié)優(yōu)化的智能化管理，結(jié)合采選大型設(shè)備的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)主題工序之間能耗調(diào)節(jié)管理的智能化。比如在礦石加工粉碎過程中，通過精確分級溢流粒度預(yù)報(bào)和分級控制，可大幅提高大型磨機(jī)分級系統(tǒng)效率，顯著降低磨礦能耗。

總之，從根本上降低我國鐵礦企業(yè)的單位產(chǎn)品能耗，需要探索采選工序中高能耗產(chǎn)生的客觀原因和變化規(guī)律，形成科學(xué)的采選工序整體能耗優(yōu)化控制技術(shù)與管理體系，加快建立合理的鐵礦企業(yè)各工序能耗標(biāo)準(zhǔn)，建立鐵礦行業(yè)范圍內(nèi)能耗遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)控平臺(tái)，加強(qiáng)政府能耗管理與支持力度，將鐵礦企業(yè)生產(chǎn)能耗降低并控制在合理的范圍內(nèi)，使鐵礦企業(yè)更好地應(yīng)對新形勢下的市場經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，使之更好地為國民經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐宏宇，國內(nèi)外金屬礦選礦廠電耗剖析與對策.2017.

[2]王小蓓.淺談我國鐵礦山采選工序節(jié)能降耗潛力與現(xiàn)狀分析.2018.