某復(fù)雜難選鉛鋅氧化礦綜合利用項(xiàng)目節(jié)能分析

尹代冬

（湖南有色金屬研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

某銀鉛鋅礦具有5 000 t／d硫化鉛鋅礦采選規(guī)模，隨著礦石開(kāi)采，采礦過(guò)程產(chǎn)出氧化鉛鋅礦石，該礦石屬于復(fù)雜難選氧化鉛鋅礦，若不利用，則造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。與硫化礦相比較，鉛鋅氧化礦的選別，一直是困擾選礦界的難題［1～3］，由于該礦石氧化程度高、泥化嚴(yán)重，且不同礦體采出的礦石氧化程度、品位差異較大，致使鉛鋅氧化礦的回收率較低、電耗較高［4］。針對(duì)此情況，通過(guò)開(kāi)發(fā)和采用效率高、節(jié)能效果好的工藝流程、設(shè)備，對(duì)氧化礦進(jìn)行充分的資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高資源回收率。

1 礦石性質(zhì)

礦石中的Pb、Zn、Ag是選礦回收的主要元素，含量分別為2.57%、9.74%、178.61 g／t，主要化學(xué)組成見(jiàn)表1。其中鉛主要以氧化鉛、硫化鉛、鉛鐵礬形式賦存在礦石中，分別占原礦總鉛的47.98%、30.24%、21.77%；鋅主要以氧化鋅、硫化鋅、鋅鐵尖晶石、硫酸鋅等形式賦存在礦石中，分別占原礦總鋅的59.19%、32.74%、7.86%、0.21%；銀主要以單質(zhì)銀和硫化銀、金屬硫化物的形式賦存于礦石中，分布率合計(jì)為87.68%。Pb、Zn、Ag的主要物相組成見(jiàn)表2、表3、表4。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 鉛化學(xué)物相分析結(jié)果 %

表3 鋅化學(xué)物相分析結(jié)果 %

表4 銀化學(xué)物相分析結(jié)果

2 工藝方案

原礦配礦后經(jīng)過(guò)兩段一閉路破碎篩分、一段閉路磨礦，浮選采用：硫化鉛浮選—鋅硫混合浮選再分離—硫化礦浮選尾礦再優(yōu)先浮選氧化鉛—氧化鉛尾礦脫泥—脫泥尾礦再浮氧化鋅的選礦工藝，精礦采用兩段脫水、尾礦采用兩段脫水、尾礦干堆、選礦作業(yè)分段回水，廢水零排放。工藝流程如圖1所示。

圖1 鉛鋅氧化礦選礦工藝流程圖

3 主要生產(chǎn)指標(biāo)

根據(jù)回水?dāng)U大連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果，該項(xiàng)目總鉛回收率70.00%，總鋅回收率79.00%，銀在鉛、鋅精礦產(chǎn)品中總的回收率為84.09%。主要生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表5。

4 節(jié)能措施分析

4.1 工藝方案節(jié)能分析

選礦工藝采用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的氧化鉛鋅礦優(yōu)先浮選工藝，即先浮選硫化鉛、然后浮選硫化鋅、再浮選氧化鉛、最后浮選氧化鋅的依次浮選工藝流程，可獲得高價(jià)值的鉛、鋅精礦產(chǎn)品，避免浮氧化鉛時(shí)添加大量抑制劑抑制硫化鋅礦物的上浮，降低藥劑成本和處理能耗；破碎采用兩段一閉路流程，多碎少磨，原礦給礦粒度≤500 mm，產(chǎn)品粒度≤12 mm，磨礦采用一段閉路流程，磨礦細(xì)度-0.074 mm占80%，球磨選用優(yōu)質(zhì)耐磨的磨礦機(jī)襯板、磨礦介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)破磨綜合節(jié)能；氧化鉛尾礦脫泥采用高效深錐濃密機(jī)，濃縮效果好，降低后續(xù)生產(chǎn)能耗；脫水采用一次濃縮加一次過(guò)濾（或壓濾）的兩段脫水工藝流程，生產(chǎn)廢水全部處理后回用，選廠大部分水采用回水，最大限度地使用循環(huán)水，節(jié)約新水用量。充分依托地形優(yōu)勢(shì)，利用礦漿自流，做到綜合節(jié)能降耗。

表5 主要生產(chǎn)指標(biāo) %

4.2 平面布置節(jié)能分析

總平面布置遵從物流順向的原則，充分利用礦區(qū)地形和自然高差，按照作業(yè)順序，梯級(jí)緊湊布置，使原礦運(yùn)輸、選礦作業(yè)、尾礦排放和精礦輸送都能順應(yīng)地形，經(jīng)濟(jì)運(yùn)移或者自流而下，減少運(yùn)輸能耗。配電所靠近磨浮車間主要用電負(fù)荷中心，減少供電線路損耗。

4.3 選礦設(shè)備節(jié)能分析

項(xiàng)目主要耗電設(shè)備為破碎機(jī)、球磨機(jī)、浮選機(jī)、渣漿泵、濃密機(jī)、過(guò)濾機(jī)、MVR蒸汽壓縮機(jī)等。

1.破碎設(shè)備。粗碎選用JC1000顎式破碎機(jī)，單位能耗指標(biāo)為0.72 kWh／t，達(dá)到《復(fù)擺顎式破碎機(jī)能耗指標(biāo)》（GB／T 25700-2010）中1級(jí)能耗水平；細(xì)碎選用HP200圓錐破碎機(jī)，單位能耗指標(biāo)為1.056 kWh／t，達(dá)到《圓錐破碎機(jī)能耗指標(biāo)》（GB／T 26965-2011）中1級(jí)能耗水平。

2.球磨設(shè)備。球磨選用MQY2740溢流型球磨機(jī)，單位能耗指標(biāo)為13.39 kWh／t，達(dá)到《溢流型球磨機(jī)能耗指標(biāo)》（GB／T 25703-2010）中1級(jí)能耗水平。

3.細(xì)篩分級(jí)設(shè)備。細(xì)篩分級(jí)采用高頻細(xì)篩分級(jí)，分級(jí)效率可達(dá)80%以上，比旋流器提高20%，減少礦漿循環(huán)負(fù)荷，節(jié)約磨機(jī)設(shè)備功耗。

4.浮選設(shè)備。浮選作業(yè)選用GF浮選機(jī)，相較于同類型浮選機(jī)，可節(jié)省電耗15%～20%，同時(shí)可以吸入足量的空氣和礦漿。

5.脫泥設(shè)備。氧化鉛尾礦脫泥采用高效深錐濃密機(jī)，具有處理量大，濃縮效果好，可獲得底流濃度高，降低后續(xù)生產(chǎn)能耗。

6.渣漿泵。尾礦輸送采用ZJ型渣漿泵，其過(guò)流元件可連續(xù)運(yùn)行3 000～4 000 h，是其它泵的5倍以上，耗電量可節(jié)約6%以上。同時(shí)配備變頻調(diào)速器，根據(jù)實(shí)際工況改變機(jī)組參數(shù)和葉輪轉(zhuǎn)數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定濃度或者高濃度輸送，可節(jié)省電耗30%～50%。

7.濃密機(jī)。濃縮脫水設(shè)備采用傾斜板濃密機(jī)，該設(shè)備具有占地面積小、運(yùn)行成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

8.精礦脫水設(shè)備。采用陶瓷真空過(guò)濾機(jī)，該設(shè)備通過(guò)真空吸力、毛細(xì)作用可實(shí)現(xiàn)固液的高效分離，達(dá)到高效節(jié)能過(guò)濾。

9.廢水處理設(shè)備。廢水處理采用MVR多效蒸發(fā)系統(tǒng)，采用升膜蒸發(fā)濃縮加強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)的結(jié)晶工藝，綜合能耗大幅降低，產(chǎn)生的冷凝水可返回生產(chǎn)工序中回用。

4.4 輔助生產(chǎn)和附屬設(shè)施節(jié)能分析

4.4.1 建筑節(jié)能

1.合理規(guī)劃空間布局及控制體形系數(shù)。項(xiàng)目工業(yè)建筑屬于嚴(yán)寒地區(qū)的二類工業(yè)建筑，通過(guò)優(yōu)化空間布局，合理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)暖通節(jié)能設(shè)計(jì)，控制建筑物的體形系數(shù)小于0.30，減少建筑的采暖和空調(diào)能耗。

2.提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱特性。砌體結(jié)構(gòu)房屋和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋外墻采用370磚墻，內(nèi)墻采用240磚墻。鋼結(jié)構(gòu)廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)：1.2 m高以下為370磚墻，外做保溫，1.2 m高以上為雙層彩板墻，內(nèi)夾巖棉保溫層，以降低散熱損失。

3.優(yōu)化設(shè)計(jì)窗墻比及外窗氣密性。控制窗墻面積比小于0.50，盡可能減少建筑外門窗洞口面積，并采取密封措施，提高外門窗保溫性能。

4.4.2 給排水節(jié)能

1.項(xiàng)目給水充分利用原選廠高位水池高差優(yōu)勢(shì)，采用重力方式輸送給擴(kuò)建選廠，減少了給水電耗。

2.選廠鋅硫混浮尾礦濃縮溢流水、硫化礦精礦濃縮過(guò)濾水、氧化礦精礦濃縮過(guò)濾水、氧化鉛尾礦脫泥濃縮溢流和尾礦水等共2 450.71 m3／d（包含設(shè)備冷卻水、藥劑制備水和地面沖洗水及衛(wèi)生用水）經(jīng)過(guò)處理后全部回用不外排，水循環(huán)利用率達(dá)到91.42%。

3.尾礦輸送采用渣漿泵從礦漿池中把礦漿揚(yáng)送至高位喂?jié){池后由柱塞泵泵至尾礦庫(kù)輸送，各類泵均選用高效節(jié)能設(shè)備，配套變頻調(diào)速節(jié)能，使其工況點(diǎn)保持在高效區(qū)內(nèi)，進(jìn)一步節(jié)約輸送電耗。

4.4.3 供配電節(jié)能

1.合理選用變壓器臺(tái)數(shù)和容量，選用高效節(jié)能型Dyn1l聯(lián)結(jié)組別的三相配電變壓器。

2.合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)及配電電壓，降低配電級(jí)數(shù)，選擇合理的導(dǎo)線截面，將電壓變化控制在±5%以內(nèi)。

3.變電所高壓側(cè)采取集中補(bǔ)償，自動(dòng)投切，提高功率因數(shù)，降低電力消耗。

4.采用新型高效率電動(dòng)機(jī)，降低設(shè)備消耗。

5.合理設(shè)計(jì)照明配電線路，嚴(yán)格控制功率密度值，照明燈具采用新型節(jié)能燈、節(jié)能型LED燈或金鹵燈等，達(dá)到節(jié)能目的。

4.4.4 通風(fēng)除塵節(jié)能

1.原礦倉(cāng)采用高壓水霧抑塵，該裝置避免造成礦體冬季凍結(jié)，降低物料濕度增加的重量比，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制和穩(wěn)定運(yùn)行。

2.破碎車間、篩分車間、粉礦倉(cāng)等主要采用低壓脈沖袋式除塵，低壓脈沖袋式除塵是應(yīng)用最廣泛的收塵方式，其優(yōu)點(diǎn)主要有濾袋更換方便、收塵效率高、耗電小、清灰能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高。

3.浮選車間、藥劑車間等采用機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)的方式，能起到較好的通風(fēng)效果。

4.5 能源管理和計(jì)量

4.5.1 建立能源管理體系

根據(jù)國(guó)家能源管理體系相關(guān)要求，建立健全能源管理體系，通過(guò)采用先進(jìn)節(jié)能管理辦法、技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)能源利用的全過(guò)程管理，形成有效的節(jié)能管理機(jī)制。

4.5.2 加強(qiáng)能源計(jì)量和統(tǒng)計(jì)

根據(jù)《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》和《用能單位能源計(jì)量管理要求》的要求，建立能源三級(jí)計(jì)量系統(tǒng)，見(jiàn)表6，配備專職能源統(tǒng)計(jì)人員，實(shí)現(xiàn)能源計(jì)量數(shù)據(jù)的在線采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

5 用能總量及主要用能工序分析

5.1 用能總量及結(jié)構(gòu)分析

項(xiàng)目消耗的能源種類主要為電、褐煤、柴油，年消耗電力1 663.31萬(wàn)kWh、褐煤3 018.29 t、柴油36.74 t，根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》（GB／T 2589-2020），對(duì)該項(xiàng)目實(shí)際消耗的各種能源進(jìn)行折算，按當(dāng)量折標(biāo)共計(jì)折合標(biāo)準(zhǔn)煤3 390.17 t，按等價(jià)折標(biāo)共計(jì)折合標(biāo)準(zhǔn)煤6 568.75 t。項(xiàng)目消耗能源以電力為主，約占總能耗的60.30%；其次為褐煤消耗（暖通），約占用能總量的38.12%；再次為柴油消耗，約占用能總量的1.58%。項(xiàng)目能源消費(fèi)折算表見(jiàn)表7。

表6 項(xiàng)目能源三級(jí)計(jì)量器具配備

表7 項(xiàng)目能源消費(fèi)折算表

5.2 主要用能工序分析

項(xiàng)目主要生產(chǎn)工序有破碎篩分、磨礦分級(jí)、硫化礦浮選、氧化礦浮選、精礦脫水，各生產(chǎn)工序用電情況見(jiàn)表8。

6 能效水平分析

氧化鉛鋅礦選廠規(guī)模為500 t／d，屬于小型選廠，選廠各工序電耗及綜合能耗主要對(duì)比相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范和行業(yè)規(guī)范，對(duì)比指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表9。

表8 項(xiàng)目主要生產(chǎn)工序用電情況表

表9 項(xiàng)目各工序電耗及綜合能耗標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

該項(xiàng)目為處理復(fù)雜難選的氧化礦，廢水處理后全部回用，通過(guò)表9對(duì)比可知，項(xiàng)目各能源消耗指標(biāo)均達(dá)到三級(jí)以上，部分指標(biāo)達(dá)到一級(jí)，選礦綜合能耗、廢水循環(huán)利用率均符合《鉛鋅行業(yè)規(guī)范條件》新建準(zhǔn)入要求。

7 結(jié) 論

對(duì)該項(xiàng)目的綜合利用和節(jié)能分析可知，開(kāi)發(fā)和采用效率高、節(jié)能效果好的工藝流程、設(shè)備，合理利用地形進(jìn)行平面布置，并做好建筑、給排水、供配電、通風(fēng)除塵等輔助和附屬設(shè)施的節(jié)能，同時(shí)加強(qiáng)能源管理和計(jì)量，對(duì)氧化礦進(jìn)行充分的資源綜合利用，可有效提高資源回收率，降低生產(chǎn)能耗。