某礦山尾礦再選建廠分析

魏 霞 王星亮

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

近年來(lái)，懸浮磁化焙燒選礦項(xiàng)目實(shí)施取得了重大技術(shù)突破。焙燒礦采用磨礦后磁選-反浮選工藝，可獲得精礦品位60%以上、回收率85%以上的優(yōu)異指標(biāo)。該工藝的特點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了瞬時(shí)磁化焙燒，更重要的是焙燒產(chǎn)品的可選性得到明顯改善，為選礦創(chuàng)造了有利條件，提高了精礦品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，某礦山選礦項(xiàng)目部就尾礦的開發(fā)利用進(jìn)行研究。該尾礦庫(kù)始建于70年代，經(jīng)歷40多年的運(yùn)轉(zhuǎn)，目前尾礦累計(jì)堆存量已達(dá)到9 600萬(wàn)t，尾礦平均含鐵約21%左右，具有較高的回收利用價(jià)值。

現(xiàn)以該礦山尾礦年處理量600萬(wàn)t/a，年產(chǎn)鐵精礦148.26萬(wàn)t/a的項(xiàng)目為依托，為達(dá)到工藝合理，投資及運(yùn)營(yíng)成本小效益高的原則，進(jìn)行詳細(xì)的建廠方案比較。方案一為統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案，方案二為預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案(為方便論述，以下簡(jiǎn)稱為方案一、方案二)，對(duì)兩方案進(jìn)行分析對(duì)比工作，為開發(fā)利用尾礦庫(kù)尾礦資源提供可靠的依據(jù)。

1 工藝流程描述

1.1 尾礦庫(kù)尾礦回采及輸送

1.1.1 回采

尾礦庫(kù)總尾砂量為9 600 萬(wàn)t。根據(jù)尾礦再選工藝處理規(guī)模為600 萬(wàn)t/a，尾礦回采規(guī)模確定為600 萬(wàn)t/a，服務(wù)年限約16年。

尾礦回采應(yīng)滿足尾礦設(shè)計(jì)規(guī)范，保證回采安全，在此前提下結(jié)合尾礦庫(kù)區(qū)域自然條件以及后續(xù)尾礦再選生產(chǎn)的供料要求，提出影響尾礦回采工藝的主要因素為：①生產(chǎn)用水影響；②冬季冰凍期影響；③雨季降水影響；④ 尾礦再選工藝的供料要求。

針對(duì)尾礦回采的主要影響因素，通過(guò)對(duì)回采方法進(jìn)行論證，推薦干式回采工藝。干式回采也叫機(jī)械法回采，回采設(shè)備包括挖掘機(jī)、鏟裝機(jī)等，運(yùn)輸設(shè)備包括帶式輸送機(jī)、汽車等，適用于平地凸起型和已干涸的中、小型山坡型尾礦場(chǎng)。

1.1.2 輸送

尾礦庫(kù)與新建尾礦再選廠主廠房距離約5 km，采用泵送方式更為經(jīng)濟(jì)合理。尾礦庫(kù)壩頂垂直標(biāo)高約30 m，隨著采掘進(jìn)度的推進(jìn)，標(biāo)高逐年降低，為了穩(wěn)定生產(chǎn)，需要將庫(kù)內(nèi)尾礦先輸送至庫(kù)外，再通過(guò)庫(kù)外制漿站將物料泵送至尾礦再選廠。庫(kù)內(nèi)回采尾礦采用庫(kù)內(nèi)制漿泵送方案，將礦漿通過(guò)渣漿泵輸送至庫(kù)外制漿站。該方案將尾礦在庫(kù)內(nèi)直接造漿，通過(guò)泵揚(yáng)送至庫(kù)外制漿站，減少汽車運(yùn)費(fèi)，避免二次揚(yáng)塵。

1.2 尾礦選別

1.2.1 供礦條件

尾礦庫(kù)內(nèi)的尾礦采用干式回采-造漿工藝輸送至新建選礦廠。尾礦輸送濃度：30%～35%；尾礦粒度：-0.074 mm 75%；尾礦平均品位：TFe 21.50%；礦石體重：3.272 t/m3；松散密度：1.421 t/m3。

1.2.2 尾礦再選工藝

尾礦選別采用的工藝流程為“總尾礦-強(qiáng)磁預(yù)選-濃縮過(guò)濾-懸浮焙燒-再磨-磁選”。

尾礦中含有大量的已經(jīng)單體解離的脈石礦物，預(yù)先拋除這部分脈石不僅可提高焙燒入爐礦石鐵品位，為順利焙燒創(chuàng)造條件，同時(shí)強(qiáng)磁預(yù)選也起到脫泥作用，減少細(xì)泥含量過(guò)高對(duì)懸浮焙燒設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)的不利影響?？偽驳V經(jīng)過(guò)預(yù)富集拋尾試驗(yàn)，礦樣鐵品位可提高到26%以上，同時(shí)可拋除產(chǎn)率32%左右的合格尾礦，尾礦鐵品位不到12%，預(yù)富集效果比較明顯，大幅減少入爐礦量，降低焙燒成本。

懸浮焙燒前過(guò)濾給礦細(xì)度為-0.074 mm 75%，要求過(guò)濾水份不高于13%。根據(jù)過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，此次焙燒前過(guò)濾設(shè)備擬選PYNTK-120加壓盤式過(guò)濾機(jī)。

含水13%的精選尾礦由皮帶機(jī)輸送至給料倉(cāng)儲(chǔ)存，經(jīng)倉(cāng)下電子定量給料機(jī)計(jì)量后，用特制的給料螺旋送入烘干破碎機(jī)。干燥后的礦粉和廢氣在旋風(fēng)收塵器中分離，氣體去廢氣處理系統(tǒng)，干礦入懸浮磁化焙燒主爐，在580 ℃下完成熱分解反應(yīng)，然后進(jìn)入反應(yīng)器完成還原反應(yīng)，弱磁性礦物變成強(qiáng)磁性礦物，即焙砂。焙砂進(jìn)入到余熱鍋爐的過(guò)熱段與二次風(fēng)摻混，經(jīng)水冷壁換熱由580 ℃快速冷卻到400 ℃，再進(jìn)入到旋風(fēng)CO1分離，其中氣體去主燃燒站用于助燃，焙砂再進(jìn)入余熱鍋爐流化床與軟水進(jìn)行間接換熱，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送到余熱發(fā)電，物料被冷卻到80 ℃后送往下一級(jí)工序。磁化焙燒是處理常規(guī)選礦方法難以分選提純的低品位氧化鐵礦石的最有效方法之一[1]。懸浮磁化焙燒后，礦石的顏色發(fā)紅，其中絕大部分鐵礦物已被還原，礦物相發(fā)生轉(zhuǎn)變，原來(lái)的鏡(赤)鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦、含鎂錳磁鐵礦(以下統(tǒng)稱為磁鐵礦)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，褐鐵礦、菱鐵礦相變更完全，均轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦。

尾礦庫(kù)內(nèi)尾礦細(xì)度約-0.074 mm 75%，設(shè)計(jì)最終磨礦細(xì)度為-0.037 mm 95%。在此細(xì)度時(shí)，立磨機(jī)較傳統(tǒng)球磨機(jī)效率高，能耗低，所以相比三段磨礦工藝，一段立磨減少了流程工藝環(huán)節(jié)，減少旋流器、渣漿泵等工藝設(shè)備臺(tái)數(shù)，故該項(xiàng)目采用一段立磨在工藝合理性和磨選系統(tǒng)節(jié)能降耗方面均優(yōu)于三段磨礦工藝。

此次選別精礦品位還相對(duì)較低，精礦中雜質(zhì)SiO2含量依然較高，不符合精料方針，需要進(jìn)一步提質(zhì)降硅，為降低高爐冶煉成本創(chuàng)造條件。但考慮到尾礦再選工程核心為盡可能多地回收尾礦資源，提高資源利用率，故設(shè)計(jì)以高回收率為目標(biāo)，先不增加浮選作業(yè)。待尾礦再選廠生產(chǎn)后，根據(jù)實(shí)際需要可能會(huì)增加浮選作業(yè)，故要預(yù)留浮選場(chǎng)地。

1.2.3 精礦及尾礦處理系統(tǒng)

選廠生產(chǎn)的57%鐵精礦漿首先進(jìn)入隔渣系統(tǒng)，底流流到Φ40 m濃密機(jī)中進(jìn)行濃縮，濃密機(jī)底流直接泵送到輸送主泵進(jìn)料吸入口，再通過(guò)輸送主泵輸送到精礦過(guò)濾車間。

選礦產(chǎn)生尾礦干礦量576.33 t/h，濃度約10.86%，進(jìn)入55 m濃縮機(jī)處理后，底流濃度35%。尾礦漿由尾礦濃縮池底流泵站送至尾礦庫(kù)尾礦集中泵站，再利用尾礦集中泵站泵送至新建尾礦庫(kù)。

1.2.4 余熱回收利用

尾礦進(jìn)入懸浮磁化焙燒爐磁化焙燒，焙燒后的物料進(jìn)入余熱鍋爐中冷卻，回收余熱爐中熱量既能提高余熱爐的冷卻能力，又能增加發(fā)電效益，有效的降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

1.2.5 懸浮焙燒煙氣脫硫

懸浮磁化焙燒產(chǎn)生的煙氣為達(dá)到環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，需經(jīng)除塵、脫硫、脫硝后由煙筒排入大氣。此工程脫硫采用石灰-石膏濕法脫硫裝置，三臺(tái)鍋爐共用一臺(tái)吸收塔；設(shè)計(jì)范圍包括煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、脫硫劑制備及供給系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)及公輔系統(tǒng)。

1.2.6 尾礦再選工藝技術(shù)指標(biāo)

尾礦庫(kù)內(nèi)尾礦經(jīng)選別后，可取得較好的工藝技術(shù)指標(biāo)。如表1所示，尾礦庫(kù)內(nèi)原尾礦品位為21.5%，選別后精礦品位為53.50%，回收率為61.50%，選別后尾礦品位為11.48%。

表1 尾礦磁化焙燒選礦工藝指標(biāo)

2 兩個(gè)建廠方案區(qū)別

統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案與預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案的工藝主流程均如上述1.1 尾礦庫(kù)尾礦回采及輸送及1.2尾礦選別所述。兩方案的不同之處在于：

1)方案一，尾礦庫(kù)外制漿站將物料泵送尾礦再選廠，所有選別設(shè)施均建在選礦廠區(qū)。各工藝車間集中布置，利于工藝銜接和生產(chǎn)管理。廠址靠近新建尾礦庫(kù)，總尾礦輸送距離短[2]。

2)方案二，需要將預(yù)選工藝和磨選工藝分開布置為兩個(gè)車間，即預(yù)選車間和磨選車間。同時(shí)將預(yù)選車間和預(yù)選精礦濃縮等相關(guān)配套車間移至尾礦庫(kù)庫(kù)外造漿車間附近，其他設(shè)施建在選廠區(qū)域。比方案一增加了預(yù)選車間、預(yù)選尾礦濃縮和相應(yīng)預(yù)選精礦輸送管道。

兩方案的最終產(chǎn)品工藝指標(biāo)可視為相同，不參與方案比較。

3 方案可比投資及經(jīng)營(yíng)費(fèi)比較

兩方案雖然主流程相同，但是由于建廠方案不同，配套的建構(gòu)筑物、輸送系統(tǒng)、給排水、供配電、管道系統(tǒng)、生活辦公區(qū)域等，均會(huì)有不同之處?，F(xiàn)對(duì)兩方案的可比項(xiàng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析[3]。

3.1 可比投資

兩建廠方案可比投資比較表見(jiàn)表2。

表2 建廠方案可比投資比較表 萬(wàn)元

從表2可以看出，方案一可比投資為74 128.8萬(wàn)元，方案二可比投資為80 998.0萬(wàn)元，方案二即預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案可比投資比方案一高6 869萬(wàn)元。方案二可比投資較高主要是由于將預(yù)選工藝和磨選工藝分開布置為兩個(gè)車間，導(dǎo)致建筑費(fèi)用，輸送、管道系統(tǒng)費(fèi)用，通信及道路鋪設(shè)費(fèi)用等增加。

3.2 可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)

兩建廠方案在計(jì)算期(即服務(wù)年限)內(nèi)可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)比較表見(jiàn)表3。

表3 可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)比較表

表3數(shù)據(jù)顯示，在計(jì)算期內(nèi)，方案一、方案二經(jīng)營(yíng)費(fèi)合計(jì)分別為112 747萬(wàn)元，111 664萬(wàn)元。經(jīng)營(yíng)費(fèi)合計(jì)方案二較方案一低1 083萬(wàn)元?？梢?jiàn)，方案二分開建設(shè)較方案一耗電較低但人工定員、耗水及修理費(fèi)較多，整體比較，經(jīng)營(yíng)費(fèi)略低于方案一。

3.3 建廠方案可比投資經(jīng)營(yíng)費(fèi)比較

該工程兩個(gè)方案建設(shè)期都按3年考慮，在16年的服務(wù)年限內(nèi)，將各年可比投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)進(jìn)行計(jì)算并折現(xiàn)[4](折現(xiàn)率按8%計(jì))后，比較結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 建廠方案可比投資經(jīng)營(yíng)費(fèi)比較表 萬(wàn)元

由表4結(jié)果可知，建廠方案中統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案投資現(xiàn)值為65 625萬(wàn)元，預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案比統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案多6 081萬(wàn)元；統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案經(jīng)營(yíng)費(fèi)現(xiàn)值為49 235萬(wàn)元，預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案比統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案少461萬(wàn)元；投資經(jīng)營(yíng)費(fèi)現(xiàn)值合計(jì)預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案比統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案多5 620萬(wàn)元。預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案較統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案的費(fèi)用現(xiàn)值差額百分比分別為4.89%。說(shuō)明統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.1 推薦建廠方案

通過(guò)該礦山尾礦再選工程建廠分析，推薦采用統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案，并以該方案為基礎(chǔ)進(jìn)行工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

4.2 工程投資估算

工程建設(shè)投資范圍包括：工程費(fèi)用、工程建設(shè)其他費(fèi)用、基本預(yù)備費(fèi)[5]。

工程內(nèi)容主要包括：尾礦庫(kù)尾礦回采系統(tǒng)，尾礦制漿系統(tǒng)，尾礦預(yù)選及過(guò)濾系統(tǒng)，懸浮磁化焙燒系統(tǒng)，磨礦選別系統(tǒng)，尾礦處理系統(tǒng)，精礦處理系統(tǒng)，給排水工藝設(shè)施，余熱發(fā)電系統(tǒng)，懸浮爐脫硫系統(tǒng)等。

該項(xiàng)目總投資177 257萬(wàn)元，其中工程建設(shè)投資170 293萬(wàn)元，建設(shè)期利息5 931萬(wàn)元，鋪底流動(dòng)資金1 032萬(wàn)元。

4.3 職工定員

合計(jì)職工定員為548人，其中生產(chǎn)人員496人，管理服務(wù)人員52人。這包括：尾礦回采職工定員為88人，其中生產(chǎn)人員80人，管理服務(wù)人員8人；選廠職工定員為460人，其中生產(chǎn)人員416人，管理服務(wù)人員44人。

4.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

由表5可知，項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率(所得稅后)為9.06%，高于現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)一般可以達(dá)到的收益率，項(xiàng)目的投資回收期10.97年，說(shuō)明項(xiàng)目的投資效益好。該項(xiàng)目年均利潤(rùn)總額10 851萬(wàn)元，利稅總額16 025萬(wàn)元，稅后利潤(rùn)8 138萬(wàn)元，說(shuō)明獲利能力較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益好。

表5 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總表

5 結(jié)語(yǔ)

1)尾礦回采及選別符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策，且技術(shù)先進(jìn)、可靠，能得到較好的鐵精礦產(chǎn)品。

2)采用統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案比預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案減少了預(yù)選車間、預(yù)選尾礦濃縮和相應(yīng)預(yù)選精礦輸送管道。

3)經(jīng)可比投資及經(jīng)營(yíng)費(fèi)比較，統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于預(yù)選和磨選分開建設(shè)方案。

4)統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，認(rèn)為項(xiàng)目獲利能力較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益好，在財(cái)務(wù)上是可行的。

5)綜合分析后，推薦統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案。