云南某磷矿擦洗厂优化设计

蒲雪丽， 余艳平，朱红增

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明650051)

云南某磷矿擦洗厂优化设计

蒲雪丽， 余艳平，朱红增

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明650051)

阐述了某磷矿擦洗厂在厂房搬迁的过程中，对擦洗厂的设备配置及厂房布置进行了相应的优化设计。设计基本原则是在保证流程畅通的前提下，尽量降低投资成本。该擦洗厂原矿最大粒度较小(d≤300 mm)，但相对于粒度而言选厂规模较大(3 333 t/d)，在设计中必须考虑兼顾到这两者的需求，经过方案比较最终确定采用粗碎双系列布置，很好地解决了这一问题。

擦洗厂设计；设备配置；厂房布置；双系列配置；磷矿

0 引 言

磷矿是一种非常重要的非金属矿产资源，在工业生产中具有很多重要的应用价值，同时在农业、医药、生物等方面也有重要用途[1]。世界上90 %左右的磷矿用做磷酸质肥料的原料。肥料是农作物生产不可缺少的物质基础，磷肥作为我国农业生产氮、磷、钾三大基础原料肥之一，是当今世界粮食生产增长不可缺少的物质支持，也是实现国家粮食储备安全的重要保证[2]。

云南是我国的磷矿资源大省，探明资源储量居全国第一位。云南省磷矿资源质优、量大、储量集中、构造简单，矿体埋藏深度一般较浅，富矿多位于当地侵蚀基准面以上，80%的储量可以露采，磷矿上部普遍存在着由风化作用形成的次生富集磷矿。埋藏浅、品质较好的磷矿(P2O5平均含量为22.50 %)，既可做热法生产的中品位高硅磷矿石，也有湿法生产理想的优质磷矿。另外，滇池地区赋存的低镁易洗风化矿，矿石含P2O5达27 %以上，MgO含量<1 %，经擦洗脱泥可获得低镁的优质磷精矿，供湿法磷酸及高浓度磷肥和复肥生产使用，是我国高效磷复肥合格原料的主要供给地[3]。

磷矿矿石性质的不同决定了磷矿擦洗工艺流程的复杂程度，有单一的擦洗工艺也有先擦洗后脱泥工艺，根据供矿物料的物理性质，有些需要破碎，有些无需破碎，视具体矿石性质而定。

1 项目概况

云南某矿业公司地处滇池地区，公司成立以来先后完成了所在磷矿区11个矿权的整合工作。公司对矿山采出的矿石经配矿后分为擦洗用矿、浮选用矿和堆存矿分别供擦洗厂、浮选厂和集中堆存使用。矿石经过擦洗后其精矿质量可满足黄磷及酸法用矿要求；浮选用矿要求27.5 %>P2O5品位≥22 %，浮选后得到合格磷精矿；采出磷矿石P2O5品位<22 %的目前暂不能利用，需要集中堆存。

该矿业公司下属的100万t/a磷矿擦洗厂影响了该地区园区规划建设，因此，需要对其进行搬迁建设，以满足当地磷复肥基地的原料供应。该擦洗厂搬迁后，设计规模维持原擦洗厂的规模。拟搬迁建设的擦洗厂厂址交通便利，公路、铁路纵横交错。厂区距最近的镇6 km，距市区18 km。厂区场地地形由西北向东南倾斜，西北高，东南低。最大相对高差约29 m，场地坡度4°～7°，地形相对平缓，适宜擦洗厂建设。

2 矿石性质

该次设计矿石矿物成分简单，以胶磷矿为主，其次为微晶磷灰石及少量细晶磷灰石；脉石矿物主要有白云石、石英、玉髓，此外还有少量铁泥质(包括褐铁矿)、黄铁矿、有机质、高岭石及少量白云母、电气石、锆石及海绿石。按成因分为内源物质和陆源物质。内源物质有磷酸盐、碳酸盐和硅酸盐。陆源成分主要为砂、泥质物，如石英、长石、云母、锆石、粘土等。

经化学分析，矿石主要成分有P2O5、CaO、SiO2、CO2和MgO；次要成分有Fe2O3、Al2O3、F、K2O、Na2O和MnO；微量元素有TiO2、(Re)2O3和I。经光谱半定量分析，还有Ba、Be、B、Pb、Ga、Cr、Cu、Ni、Y、Yb、La、Zr、Sr等元素。上述各组分在矿石不同类型和品级中含有的种类基本相同，但是其含量是有差异的。

擦洗厂用矿P2O5品位≥28 %，且MgO含量<1.5 %。

3 设计流程

原矿供矿矿石最大粒度为300 mm，最终产品粒度为40 mm，结合该矿石的原矿性质，矿石通过合理的破碎工艺获得合格产品，为下一阶段生产提供原料做好准备。碎矿流程确定为两段开路碎矿，设计考虑在粗碎前设预先筛分，可以减少粗碎通过量，降低设备规格，同时降低擦洗厂的能耗。根据原有擦洗厂的生产实践，结合细碎设备的最大入料粒度，该次设计粗碎前的预先筛分作业可分出70 %的矿量，即仅30 %的矿量需通过粗碎机。

细碎前同样设置预先筛分，作用和目的与粗碎前预先筛分相同，最终目的都是为了节约成本，降低能耗，最大限度地提高擦洗厂的经济效益。设计流程见图1。

图1 设计流程图

4 设备选择

由于原矿粒度不大(d≤300 mm)，而擦洗厂的规模相对于原矿粒度而言较大，擦洗厂的生产规模为3 333 t/d。因此，粗碎设备既要能满足生产规模的要求，又要能适应给矿最大粒度的需求。可供选择的破碎机有进口设备和国产设备两大类，进口设备投资高、设备的配套程度高、操作维修方便、破碎粒度小且稳定。国产设备投资较低、维修和运输较为方便，最终破碎产品粒度较粗。结合项目的实际情况，国产设备既能保证最终产品的粒度，投资成本相较于进口设备又低，本着在保证流程畅通的情况下，节约成本的原则，粗碎作业选择国产颚式破碎机。

原有擦洗厂细碎设备性能稳定、运转情况良好，因此，新建擦洗厂细碎设备尽量考虑利用原有设备以降低投资成本。

表1碎矿主要设备及技术指标

5 方案配置

整个擦洗厂厂区地势相对平缓，适宜于擦洗厂的建设。擦洗厂主要设备的布置一方面与设备选型密不可分，另外一方面与厂区的地形地势密切相关。依据破碎流程所选的设备，整个流程的配置做2个方案进行比较。方案1：粗碎按单系列配置；方案2：粗碎按双系列配置。细碎作业配合粗碎流程获得最终的碎矿产品，细碎作业按单系列配置，细碎设备考虑使用原有细碎设备，见表1。

方案1：单系列粗碎系统。整个擦洗厂的配置最大限度地利用厂区地势，粗碎厂房、细碎厂房及产品堆场呈“一字形”配置。粗碎前设原矿堆场及矿仓，铲运车将矿石从堆场倒运至粗碎矿仓；粗碎设备为半地下室配置，粗碎产品经胶带输送机送至筛分车间，筛上产品进入细碎机，细碎产品和筛下产品通过胶带输送机送至产品堆场。方案1的配置见图2。

图2 单系列粗碎系统配置图

方案2：双系列粗碎系统。在方案1的基础上，粗碎车间的设备配置为2套系统，相应的原矿仓亦为独立的2个矿仓。该方案充分体现了2套粗碎系统独立、灵活的特点，便于生产的灵活调配，为生产管理带来了更多的便利。结合设备选型的结论，方案2为最终施工方案。配置方案见图3。

图3 双系列粗碎系统配置图

6 设计特点

云南某矿业公司100万 t/a擦洗厂项目，厂区地势较为平缓，对整个擦洗厂的布置非常有利。因为擦洗厂最终产品的堆存需要较大的场地，该擦洗厂厂区所在地区地势较平缓，有利于擦洗产品的堆存。设计过程中面临的问题是原矿粒度较小，但相对于原矿粒度而言设计规模较大，因此，在设备选型时需要考虑这2个方面的需求。总结一下，该擦洗厂有以下设计特点：

1)粗碎前采用预先筛分工艺，减少了粗碎机的通过量，降低了设备规格、节约了投资成本、减少了能耗；

2)采用小规模的颚式破碎机，规格满足最大给矿粒度的要求，双系列满足规模的要求，提高了设备的工作效率，降低了设备的能耗；

3)粗碎采用小规模设备，相应的最大排矿粒度相对较小，经筛分后合格产品送至堆场，筛上产品进原有的圆锥破碎机，在节省了投资成本的同时，也提高了设备的利用率；

4)粗碎采用双系列布置，提高了原矿向原矿仓内装矿的灵活性，提高了装矿的效率；

5)双系列布置给生产管理带来了极大的灵活性，可以适应原矿的粒度和产量变化，可供生产组织者灵活地通过调整单、双系列的生产来适应原料的变化。

7 结 语

1)该擦洗厂项目为搬迁项目，在维持原有规模的前提下，尽可能利用原有设备以减少投资成本。优化原有生产流程、淘汰陈旧设备以降低能耗；

2)该次设计流程沿用原有的生产流程，在工艺配置中优化粗碎作业，进行双系列配置，为生产管理带来便利；

3)该项目已于2012年建成并投产，投产至今生产运行稳定，处理能力达标。

[1] 郑水林，袁继祖.非金属矿加工技术与应用手册[S].北京：冶金工业出版社，2005.

[2] 任清宇，姚金蕊.中国磷矿资源的特点与开发策略[J].矿业快报，2006(2)：1-4.

[3] 吕海青，刘峰.云南省磷矿资源开发利用现状与综合利用建议[J].云南冶金，2015(5)：86-89.

[4] 《选矿设计手册》编委会.选矿设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1988.

[3] 高云川.云锡卡房二选厂技改扩建工程碎矿系统设计[J].有色金属设计，2014(2)：6-10.

Optimization Design of A Phosphorite Scrubbing Plant in Yunnan Province

Pu Xueli, Yu Yanping，Zhu Hongzeng

(Kunming engineering & Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.,Kunming 650051,China)

The optimization design concerning the equipment configuration and plant layout of a phosphorite scrubbing plant in the relocation was described in this paper. The basic principle of this design is to reduce the investment costs as much as possible on the premise of smooth process flow. The maximum size of feed into this scrubbing plant is small (-300 mm) while the throughput is relatively large (3 333 t/d). The requirements of the two sides should be taken into account in design. The arrangement of double-set coarse crushing was adopted after the multi-proposal comparison, giving consideration to both.

scrbbing plant design;equipment arrangement;plant layout;double-set arrangement;phosphorite

2016-01-28.

蒲雪丽(1981-)，女，甘肃人，工程师.主要研究方向：选矿设计.E-mail:puxl@163.com.

TD97

B

1004-2660(2016)01-0010-04