淺談選礦廠工程設計新理念及實踐

蔡小勇，熊 立，方霖

（1.江西省地礦資源勘查開發中心 江西 南昌 330030；2.江西省地礦資源勘查開發有限公司 江西 南昌 330030）

工業經濟的發展推動了礦產資源的開發，工業礦山項目從開發到如今已經百余年了，歐美從19世紀開始建設重選廠，19世紀末出現了浮選廠以及磁選廠，到了20世紀40年代出現了化學選礦,20世紀60年代以來發展出了細粒重選、微細粒浮選、濕式強磁選和選冶聯合流程,選礦廠的發展迎來了新的階段。

我國第一個重選廠是從1909年開始設計建成的，建國之前選礦廠非常少僅有20余座，從新中國開始國內的工業有了初步的發展，先后設計和建成了千余座選礦廠。到了上世紀70年代后，國內逐漸興建了數座大規模選礦廠,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到60000t,這種規模已經在世界范圍內領先。

礦業設計技術在我國經歷了數個階段，在建國初期主要借助蘇聯來進行，改革開放以后積極學習國外先進技術經驗并且實現了國內的自主創新，經過不斷發展建設出了金川鎳業、首鋼大石河、德興銅礦等一批技術一流的大型礦業工程項目。伴隨著礦業項目的持續發展，新技術、新設備等都實現了創新和發展，這些進步都源于“新理念”，通過新的設計理念實現進步和發展。由此可見，選礦廠工程設計新理念意義重大。

1 選礦廠工程設計新理念及實踐

1.1 “融新”理念

開展選礦廠工程設計時，首先要秉持“融新”理念，也就是要將選礦學科的新理念、新視野和新技術融入進來，將選礦事業發展的大方向緊緊把握。

（1）對于“融新”理念的“新理念”，首先要將礦產行業的轉型升級機遇緊緊的抓住，對于上級安排的產業發展方針政策嚴格貫徹好，確保選礦廠能夠始終依靠先進的理念開展設計工作，保證設計完成的礦廠能夠順利開展工作。

（2）對于“融新”理念的“新視野”，主要體現在當前選礦廠規模越來越大，因此在設計過程中要將視野打開，用“新視野”來創新選礦廠設計理念，確保選礦廠在面對困難的時候能夠擁有更廣闊的的視野來解決。

（3）對于“融新”理念的“新技術”，主要在于選礦方法、選礦藥劑、選礦機械等方面的技術創新，技術創新主要在于設備的高效預選、高效無毒新藥劑、高效節能新型破磨與分級設備、礦石綜合分選技術以及超導磁體選礦技術等，通過技術創新實現選礦廠工作效率的提高。

1.2 “效益”理念

作為選礦廠，在進行設計的時候一定要將“效益”理念放在前位，選礦廠建設的目的在于獲得經濟效益，要想獲得經濟效益就需要選擇高效的設備、節能材料等手段，將選礦廠的生產能力有效提高并且減小產品粒度實現節能降耗目標。

當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%，因此一定要進行設備更新，實現能耗節約。

對于選礦廠來講，磁選設備的能耗也是比較高的，因此這一設備也需要進行科學選擇以獲取更多的經濟效益。撫順隆基研制的Φ1.5×5.0m特大型磁選機在能耗方面比較低，適合進行微細顆粒礦物的選別作業,因此建議選擇這一設備來為選礦廠增加效益。當前針對磁選設備的研究發展到了超導高梯度磁選機的開發應用，美國Eries磁力公司已經生產出Φ3.05m的超導高梯度磁選機，已達到了應用的階段，可以關注一下。

1.3 “系統”理念

選礦廠在遵循設計新理念的過程中，還需要重點考慮“系統”理念，即將傳統選礦廠工程設計的界限打破，朝著深度和廣度這兩個方向延伸。

對于廣度的延伸，首先是地質與選礦。通過建立地質品位的三維模型，利用模型將地質品位與選廠回收率的關系、礦石位置與選廠處理量的關系構建起來，提供給礦山選址建設的最佳方案；其次，聯合設計。在進行聯合系統化設計采選工作過程中，可以選擇將廠子建在地下就可以讓采出的礦石運出地表，可以直接在井下開展碎磨選別流程處理工作。剩下的尾礦、廢石可以在采空區進行充填，這樣還能夠將地表錯動和塌陷范圍的影響有效降低，將征地面積有效減少，同時可以利用地下涌水做為選廠生產新水的補充用水,有效減少生產工序,明顯降低作業成本，提高經濟效益；最后，選冶聯合技術。當前礦產資源逐漸出現復雜共伴生、低品位、微細嵌布等特點，這些特點的存在需要借助“選礦—生物冶金,選礦—濕法冶金”等聯合方法，利用選冶聯合技術來實現選礦工作的順利進行。

對于選礦廠的設計“系統”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成分以及開展選礦試驗研究工作，通過結合起來研究并獲取研究結果，利用研究結果建立起選礦設計模型。當前階段比較先進的礦物物質成分研究儀器由QEMSCAN全自動礦物定量分析儀，這一儀器可以實現對礦石結構構造、礦石物理性質、粒度特性、單體解離度等指標得測定工作，這樣可以獲得最好的磨礦細度、階段磨礦選礦工藝。只有通過深入的研究，才能夠更好的保證選礦廠工作的順利開展。

1.4 “集成”理念

當前選礦廠逐漸向著自動化方向發展，選礦自動化主要是利用現代化的信息檢測技術實現選礦各作業流程的自動化控制。選礦廠在進行設計工作時，也要秉持“集成”理念，利用先進控制儀表來提升選礦工作自動化水平。當前集成化程度較高的控制系統有專家型控制系統，能夠對選礦過程中的各項因素進行綜合考慮，可以隨著入選礦石性質的變化實現各變量的自動控制，讓選礦指標能夠達到一個最佳的數值。通過搜集相關的數據資料能夠看出，通過選擇集成化的自動控制技術可以提高選礦廠的生產能力、勞動生產率，降低選礦廠的生產成本、能源消耗。

現階段，選礦廠對于自動化控制系統的實現重點放在了以下三點：首先，第一點為破碎自動控制。自動化控制主要借助的儀器為破碎機，利用破碎機來進行負荷檢測、負荷分析，確保破碎機能夠實現優化給礦控制；自動布料的實現利用料倉料位的檢測和各破碎機能力的分析，實現破碎機負荷優化平衡控制工作。其次，第二點的磨礦分級自動控制。選礦廠自動控制系統的實現還包括磨礦分級的自動控制，利用磨機自動化控制系統優化控制磨機給礦、磨礦濃度、分級溢流濃度和粒度等工作，確保這項工作的順利完成。還有第三點，浮選過程的自動控制。這一過程對于選礦廠的工作比較重要，通過自動化控制可以很好的提高工作效率。自動化控制在選礦廠的應用還存在一些問題，這些問題主要包括自動化投入資金較大，企業投資積極性程度不高；自動化控制系統的設計、開發水平還需要進步，當前只能局部性的提高自動化水平；專業技能人員較少，不能及時的維修保養設備。

伴隨著當前科學技術快速進步和發展，面對激烈的市場競爭，企業需要進行創新升級來實現更多的經濟效益，面對當前快速發展的選礦自動化設備更新換代，未來的趨勢為智能化、集成化、網絡化，選礦廠在選擇自動化系統的時候，應該緊跟時代發展，借助先進的物聯網技術監控、管理整個生產作業流程，幫助選礦廠各項生產指標實現判斷、調節、智能化運行。

1.5 “清潔”理念

在進行選礦廠設計工作過程中，還要融入“清潔”理念，確保設計建設出的選礦廠能夠節能、安全并且環保。“清潔”理念要將尾礦無公害化循環利用這一原則堅持下去，研究設計“無尾工藝”或“無廢工藝”，保證選礦廠的環保循環利用。“清潔”理念的貫徹需要借助技術創新，例如可以選擇預先拋廢、多碎少磨、高效過濾脫水等手段來將能源消耗有效降低。

2 結語

當前階段經濟發展是第一要務，作為經濟發展的重要基礎，工業建設項目對整個經濟都起著非常直接的作用。選礦廠作為經濟發展的重要參與，在進行設計建設的過程中一定要秉持“新理念”，針對礦業結構調整的方向來進行設計，當前礦業結構調整方向逐漸向效益節能型進行，因此設計選礦廠時要結合“融新”理念、“效益”理念、“系統”理念、“集成”理念、“清潔”理念等，為礦業轉型升級作出貢獻。