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

工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展推動了礦產(chǎn)資源的開發(fā)，工業(yè)礦山項目從開發(fā)到如今已經(jīng)百余年了，歐美從19世紀開始建設重選廠，19世紀末出現(xiàn)了浮選廠以及磁選廠，到了20世紀40年代出現(xiàn)了化學選礦,20世紀60年代以來發(fā)展出了細粒重選、微細粒浮選、濕式強磁選和選冶聯(lián)合流程,選礦廠的發(fā)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(nèi)的工業(yè)有了初步的發(fā)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(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到60000t,這種規(guī)模已經(jīng)在世界范圍內(nèi)領(lǐng)先。

礦業(yè)設計技術(shù)在我國經(jīng)歷了數(shù)個階段，在建國初期主要借助蘇聯(lián)來進行，改革開放以后積極學習國外先進技術(shù)經(jīng)驗并且實現(xiàn)了國內(nèi)的自主創(chuàng)新，經(jīng)過不斷發(fā)展建設出了金川鎳業(yè)、首鋼大石河、德興銅礦等一批技術(shù)一流的大型礦業(yè)工程項目。伴隨著礦業(yè)項目的持續(xù)發(fā)展，新技術(shù)、新設備等都實現(xiàn)了創(chuàng)新和發(fā)展，這些進步都源于“新理念”，通過新的設計理念實現(xiàn)進步和發(fā)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(shù)融入進來，將選礦事業(yè)發(fā)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(chǎn)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級機遇緊緊的抓住，對于上級安排的產(chǎn)業(yè)發(fā)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(xiàn)在當前選礦廠規(guī)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(chuàng)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(shù)”，主要在于選礦方法、選礦藥劑、選礦機械等方面的技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新主要在于設備的高效預選、高效無毒新藥劑、高效節(jié)能新型破磨與分級設備、礦石綜合分選技術(shù)以及超導磁體選礦技術(shù)等，通過技術(shù)創(chuàng)新實現(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(jīng)濟效益，要想獲得經(jīng)濟效益就需要選擇高效的設備、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)品粒度實現(xiàn)節(jié)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(xiàn)能耗節(jié)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(jīng)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(yè),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(fā)展到了超導高梯度磁選機的開發(fā)應用，美國Eries磁力公司已經(jīng)生產(chǎn)出Φ3.05m的超導高梯度磁選機，已達到了應用的階段，可以關(guān)注一下。

1.3 “系統(tǒng)”理念

選礦廠在遵循設計新理念的過程中，還需要重點考慮“系統(tǒng)”理念，即將傳統(tǒng)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(zhì)與選礦。通過建立地質(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，提供給礦山選址建設的最佳方案；其次，聯(lián)合設計。在進行聯(lián)合系統(tǒng)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(qū)進行充填，這樣還能夠?qū)⒌乇礤e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(chǎn)新水的補充用水,有效減少生產(chǎn)工序,明顯降低作業(yè)成本，提高經(jīng)濟效益；最后，選冶聯(lián)合技術(shù)。當前礦產(chǎn)資源逐漸出現(xiàn)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(lián)合方法，利用選冶聯(lián)合技術(shù)來實現(xiàn)選礦工作的順利進行。

對于選礦廠的設計“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)成分以及開展選礦試驗研究工作，通過結(jié)合起來研究并獲取研究結(jié)果，利用研究結(jié)果建立起選礦設計模型。當前階段比較先進的礦物物質(zhì)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(xiàn)對礦石結(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(fā)展，選礦自動化主要是利用現(xiàn)代化的信息檢測技術(shù)實現(xiàn)選礦各作業(yè)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(tǒng)有專家型控制系統(tǒng)，能夠?qū)x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(zhì)的變化實現(xiàn)各變量的自動控制，讓選礦指標能夠達到一個最佳的數(shù)值。通過搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)資料能夠看出，通過選擇集成化的自動控制技術(shù)可以提高選礦廠的生產(chǎn)能力、勞動生產(chǎn)率，降低選礦廠的生產(chǎn)成本、能源消耗。

現(xiàn)階段，選礦廠對于自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化給礦控制；自動布料的實現(xiàn)利用料倉料位的檢測和各破碎機能力的分析，實現(xiàn)破碎機負荷優(yōu)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(tǒng)的實現(xiàn)還包括磨礦分級的自動控制，利用磨機自動化控制系統(tǒng)優(yōu)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(yè)投資積極性程度不高；自動化控制系統(tǒng)的設計、開發(fā)水平還需要進步，當前只能局部性的提高自動化水平；專業(yè)技能人員較少，不能及時的維修保養(yǎng)設備。

伴隨著當前科學技術(shù)快速進步和發(fā)展，面對激烈的市場競爭，企業(yè)需要進行創(chuàng)新升級來實現(xiàn)更多的經(jīng)濟效益，面對當前快速發(fā)展的選礦自動化設備更新?lián)Q代，未來的趨勢為智能化、集成化、網(wǎng)絡化，選礦廠在選擇自動化系統(tǒng)的時候，應該緊跟時代發(fā)展，借助先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控、管理整個生產(chǎn)作業(yè)流程，幫助選礦廠各項生產(chǎn)指標實現(xiàn)判斷、調(diào)節(jié)、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(jié)能、安全并且環(huán)保。“清潔”理念要將尾礦無公害化循環(huán)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(huán)保循環(huán)利用。“清潔”理念的貫徹需要借助技術(shù)創(chuàng)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(jié)語

當前階段經(jīng)濟發(fā)展是第一要務，作為經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎，工業(yè)建設項目對整個經(jīng)濟都起著非常直接的作用。選礦廠作為經(jīng)濟發(fā)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(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向來進行設計，當前礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向逐漸向效益節(jié)能型進行，因此設計選礦廠時要結(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)型升級作出貢獻。