試析提升某選礦廠設計水平的對策

李民才，李 凱

（四川西冶工程設計咨詢有限公司，四川 成都 610000）

新建選礦廠要保證各項工作能夠正常展開，就需要提高設計水平。在選擇廠址時須對地形地貌、采礦條件等因素綜合考慮。根據相應的選礦工藝設計和選礦設備選型。只有設計水平提高了，后續的各項工作才能穩定有序地開展起來[1]。本文的研究是以某選礦廠為例，對礦石性質以及選礦工藝流程進行分析，從實際出發提出選礦廠提高設計水平的有效策略。

1 礦石性質

本工程為一個低品位鐵礦山。礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦。原礦化學分析及物相分析結果表明，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%；根據礦石性質項目目的礦物為磁鐵礦。

2 礦石的開采、運輸以及尾礦處理

2.1 采礦

根據資源儲量、礦體賦存條件、礦石性質及地形特征，本工程設計規模為300萬t/a(即1萬t/d)。露天采場穿孔設備采用牙輪/潛孔鉆機，鉆孔深度13.5m，孔徑φ200mm，爆破采用多排孔微差爆破，非電微差起爆系統起爆，排間距5.5m，孔間距6m，超深1.5m，鏟裝運輸作業采用挖機采用4m3電鏟配55t自卸式礦車，排土場廢石堆排采用推土機、壓路機堆排。

2.2 運輸

對礦石的運輸中，原礦運輸和精礦運輸之間是存在差別的。具體如下：原礦運輸采用公路-汽車+平硐-溜井-電機車聯合運輸，采出的原礦通過汽車運輸倒入溜礦井，再用有軌式（翻斗式）礦車將溜井內礦石轉運至選礦廠[2]。精礦運輸采用為載重60噸的汽車將礦粉就近運輸到鋼鐵廠。

2.3 尾礦處理

以免造成周圍環境的污染，須建設尾礦庫對尾礦進行處理。選礦廠尾礦礦漿經80m濃密機濃密至濃度40%左右后經柱塞泵壓力輸送翻越山脊后自流至尾礦庫堆存。根據選礦廠尾礦濃密機標高與尾礦庫山脊高差為180m，尾礦柱塞泵選擇2臺為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與尾礦庫之間工程地質條件較好的坡地上，自然地形坡度約28%，選礦廠的周圍是面積小的農田，這樣不會影響農田水利建設。尾礦庫庫址附近沒有河流，可以避免尾礦污染到河流。在選擇選礦廠址的時候，主要考慮原礦、尾礦運輸距離和場地工程地質條件。選礦廠所使用的破碎機、輥壓機、等均為大型設備，設備自重大且振動荷載大，選擇巖石地帶，設備基礎處理安裝更方便，且保證設備的穩定運行。

4 確定工藝流程

干式預選需要高度重視。在采礦的過程中，原礦中會有圍巖摻雜于其中，選礦的工作量增加。所以，在選礦作業之前要進行預選，剔除圍巖或其他非磁選礦物。從實際出發，本工程選礦試驗報告結果要求粗粒拋尾粒度為-5mm。礦石經過破碎后，要將顆粒度控制在5mm左右。之后，進入到磨礦環節，有助于提高球磨機工作效率，選礦的成本也會大大降低。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：原礦經一段開路破碎至200mm～250mm，給入半自磨機磨礦和直線振動篩組成的閉路磨礦，礫石返回破碎，礦石磨礦至-5mm后進行粗粒濕式拋尾，濕式拋尾后粗精礦進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：原礦經二段一閉路破碎至40mm，給入高壓輥磨邊聊循環破碎至-5mm進行粗粒干式拋尾，干式拋尾后粗精礦進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）可以縮短生產期，礦石的供給也能夠滿足需求。但是，該工藝生產成本較高，投資較大，生產尾礦全為濕式尾礦，沒有采取有效的處理方式，就會對周圍的環境造成污染，還會導致資源浪費。對比可見HPGRBall方案投資較SABC方案低，HPGR-Ball方案投資低原因為經高壓輥磨工藝處理后礦石礦石粒度小且表明產生微裂紋從而礦石磨礦功指數下降，球磨機型號較SABC工藝小，從而節約投資。HPGR-Ball方案遵循“多碎少磨”的碎磨原則，降低運行成本。

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磨和提高下一段球磨的入磨品位和處理能力。對一段磨礦進行分級之后，就可以解離的部分脈石礦物，在此過程中采用大筒徑的磁選機進行分離[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行再磨礦，通過前段階磨階拋過程，使得二段磨機處理礦石量大大減少，由此提供球磨機處理能力。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化，這樣，選礦廠產能提供，能耗降低。

根據試驗報告，一段磨礦分級溢流分級細度為-200目60%時40%以上的脈石礦物就可以單體解離。通過分析資料可以明確，使用大筒徑磁選機可以將脈石拋出，拋出率能夠達到35%，精礦的品位可以達到48%左右。35%左右脈石礦物被甩出，二段磨機的負荷減輕，處理量也大大提高。從經濟角度而言，大筒徑磁選作業是比較好，磁選的流程簡單，能保證選別效果。

二段磨礦需要達到83%的細度礦物才單體解離。對二段磨礦進行分級之后，大部分磁鐵礦和脈石礦物都可以單體解離，但還有少數粗粒磁鐵礦未實現完全解離，需要進一步單體解離，這就需要對精礦指標充分考慮，提高品位[4]。在實踐中，鐵精礦可通過磁力脫水槽將大量的細粒尾礦選出來。磁力脫水槽的設計結構簡單，操作容易，使用便利。磁力脫水槽的應用，使得精礦的品位提高超過0.5%。二段階磨階選流程中選用高頻細篩分級，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磨，提高二段球磨的能力。分級之后粗粒返回球磨，細粒進入二段磁選精選。采用這種方法可以獲得的礦石精品位超過62%，尾礦含量低于5%。

對于鐵精礦品位的要求比較嚴格礦山，就要在二段小筒徑篩選完成之后，可使用高頻細篩對鐵精礦進行篩分，篩下精品礦的含量就可以從原有的62%提升到65%以上，當然也需要投入一定的成本。所以，在沒有特殊要求的情況下，選礦廠就要更多地從經濟方面考慮。

在工藝流程的選擇上，要根據企業發展實際以及具體的工作情況進行選擇。礦石的品位不同，在工藝流程上也要具有針對性地選擇。如果對精礦品位沒有很高的要求，采用單一的磁選方式就可以。根據對比分析和“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——干式拋尾——兩段閉路磨礦—階磨階選流程。

5 選擇主要設備方法

大型礦山主要設備要求設備性能佳、穩定性好，碎磨設備方面大部分大型礦山首選采用國外進口設備，該設備需要投入大量的資金，但性能穩定。隨著中國工業制造技術水平的提高，涌現出一批性能好、價格適中的設備廠家，不僅可以提高生產效率，而且資金投入量也大大降低。根據本工程“技術上可行、經濟上合理、選擇先進、高效的工藝設備”的設備選擇原則。選礦廠在選擇設備的時候，需要重點考慮綜合成本以及可能獲得的經濟效益，做到選礦設備的購進科學合理。

碎磨設備選擇時，按照“多碎少磨”的原則，使得礦石拋尾效率提高。根據設計規模，粗碎設備選擇進口顎式破碎機1臺可以滿足要求，在大塊度礦石破碎上可以獲得良好的效果。中碎采用2臺多缸液壓圓錐破碎機可以滿足設計要求。對選礦廠設定參數，參數不同，破碎機的功率也會有所不同、篩網的孔徑有所不同，要從實際出發選擇滿足需要的設備。

在選擇磁選設備和脫水設備的時候，磁選設備當優先選擇半逆流型磁選機，脫水設備可以選擇陶瓷過濾機。半逆流型磁選機和陶瓷過濾機與其他設備比較，操作更為簡單一些，成本比較低，而且實現自動化操作，節省了時間，還降低了人力資本。

6 提升選礦廠設計水平所獲得的效果

根據上述工藝流程，本工程選礦廠的設備總投資為9800萬左右。采場露天剝離和固定資產資金投入總量為19500萬，尾礦及輔助系統投資11700萬。精礦生產全成本為平均每噸355元。選礦廠建成投產后，年銷售收入為27660萬元，稅前利潤總額為11240萬元。稅后利潤為8430萬元，工程投資凈利潤率為18.94%。

7 結語

綜上所述，新工藝技術涌現出來，在工業企業中應用，對企業的發展起到了重要的推進作用。選礦廠的設計中，要從企業的實際出發，積極引進新的設計技術，更新設計理念，對設計方案予以完善，不僅可以降低成本，還提高了設計質量和設計效率。用實踐對選礦廠工藝流程進行驗證，確保流程的可行性和可操作性，選礦效率有所提高，礦石產出也會增加。選礦廠通過提高設計水平，企業轉型升級，礦石資源能夠滿足當前市場的需求，提升行業市場競爭力。