试析提升某选矿厂设计水平的对策

李民才，李 凯

（四川西冶工程设计咨询有限公司，四川 成都 610000）

新建选矿厂要保证各项工作能够正常展开，就需要提高设计水平。在选择厂址时须对地形地貌、采矿条件等因素综合考虑。根据相应的选矿工艺设计和选矿设备选型。只有设计水平提高了，后续的各项工作才能稳定有序地开展起来[1]。本文的研究是以某选矿厂为例，对矿石性质以及选矿工艺流程进行分析，从实际出发提出选矿厂提高设计水平的有效策略。

1 矿石性质

本工程为一个低品位铁矿山。矿石中主要金属矿物为磁铁矿。原矿化学分析及物相分析结果表明，矿石全铁品位为22.69%，分布率为51.69%；赤褐铁矿含铁品位7.36%，分布率为32.44%；菱铁矿含铁品位为1.87%，分布率为8.24%；根据矿石性质项目目的矿物为磁铁矿。

2 矿石的开采、运输以及尾矿处理

2.1 采矿

根据资源储量、矿体赋存条件、矿石性质及地形特征，本工程设计规模为300万t/a(即1万t/d)。露天采场穿孔设备采用牙轮/潜孔钻机，钻孔深度13.5m，孔径φ200mm，爆破采用多排孔微差爆破，非电微差起爆系统起爆，排间距5.5m，孔间距6m，超深1.5m，铲装运输作业采用挖机采用4m³电铲配55t自卸式矿车，排土场废石堆排采用推土机、压路机堆排。

2.2 运输

对矿石的运输中，原矿运输和精矿运输之间是存在差别的。具体如下：原矿运输采用公路-汽车+平硐-溜井-电机车联合运输，采出的原矿通过汽车运输倒入溜矿井，再用有轨式（翻斗式）矿车将溜井内矿石转运至选矿厂[2]。精矿运输采用为载重60吨的汽车将矿粉就近运输到钢铁厂。

2.3 尾矿处理

以免造成周围环境的污染，须建设尾矿库对尾矿进行处理。选矿厂尾矿矿浆经80m浓密机浓密至浓度40%左右后经柱塞泵压力输送翻越山脊后自流至尾矿库堆存。根据选矿厂尾矿浓密机标高与尾矿库山脊高差为180m，尾矿柱塞泵选择2台为5PZNB320～350/3(1用1备)，出口压力为3.0MPa，流量为320m3/h～350m3/h，能够满足尾矿输送要求。

3 选矿厂的厂址选择要合理

选矿厂选址位于采场与尾矿库之间工程地质条件较好的坡地上，自然地形坡度约28%，选矿厂的周围是面积小的农田，这样不会影响农田水利建设。尾矿库库址附近没有河流，可以避免尾矿污染到河流。在选择选矿厂址的时候，主要考虑原矿、尾矿运输距离和场地工程地质条件。选矿厂所使用的破碎机、辊压机、等均为大型设备，设备自重大且振动荷载大，选择岩石地带，设备基础处理安装更方便，且保证设备的稳定运行。

4 确定工艺流程

干式预选需要高度重视。在采矿的过程中，原矿中会有围岩掺杂于其中，选矿的工作量增加。所以，在选矿作业之前要进行预选，剔除围岩或其他非磁选矿物。从实际出发，本工程选矿试验报告结果要求粗粒抛尾粒度为-5mm。矿石经过破碎后，要将颗粒度控制在5mm左右。之后，进入到磨矿环节，有助于提高球磨机工作效率，选矿的成本也会大大降低。普通三段一闭路破碎流程破碎后矿石粒度一般在12mm以上，考虑到试验推荐抛尾粒度为-5mm，若采用此破碎方案，粗粒抛尾粒度在12mm以上，从而抛尾量减少，废石入磨量增大，从而球磨机能耗、钢球消耗。衬板消耗均增大，选矿成本较高，本工程首先排除普通三段一闭路破碎方案。本工程碎磨流程可采用有SABC流程和HPGRBall流程。

SABC方案：原矿经一段开路破碎至200mm～250mm，给入半自磨机磨矿和直线振动筛组成的闭路磨矿，砾石返回破碎，矿石磨矿至-5mm后进行粗粒湿式抛尾，湿式抛尾后粗精矿进行二段阶段磨矿阶段磁选流程，最终获得合格铁精矿。

HPGR-Ball方案：原矿经二段一闭路破碎至40mm，给入高压辊磨边聊循环破碎至-5mm进行粗粒干式抛尾，干式抛尾后粗精矿进行二段阶段磨矿阶段磁选流程，最终获得合格铁精矿。

半自磨工艺（SABC）可以缩短生产期，矿石的供给也能够满足需求。但是，该工艺生产成本较高，投资较大，生产尾矿全为湿式尾矿，没有采取有效的处理方式，就会对周围的环境造成污染，还会导致资源浪费。对比可见HPGRBall方案投资较SABC方案低，HPGR-Ball方案投资低原因为经高压辊磨工艺处理后矿石矿石粒度小且表明产生微裂纹从而矿石磨矿功指数下降，球磨机型号较SABC工艺小，从而节约投资。HPGR-Ball方案遵循“多碎少磨”的碎磨原则，降低运行成本。

在磨选工艺流程中采用阶段磨矿流程和阶段选别流程，能够减少目的矿物的过磨和提高下一段球磨的入磨品位和处理能力。对一段磨矿进行分级之后，就可以解离的部分脉石矿物，在此过程中采用大筒径的磁选机进行分离[3]。如果磁铁矿的单体解离粒度较小，还需将一段磁选粗精矿进行再磨矿，通过前段阶磨阶抛过程，使得二段磨机处理矿石量大大减少，由此提供球磨机处理能力。所以，采用阶段磨矿阶段选别工艺流程，使得矿石的分选得以细化，这样，选矿厂产能提供，能耗降低。

根据试验报告，一段磨矿分级溢流分级细度为-200目60%时40%以上的脉石矿物就可以单体解离。通过分析资料可以明确，使用大筒径磁选机可以将脉石抛出，抛出率能够达到35%，精矿的品位可以达到48%左右。35%左右脉石矿物被甩出，二段磨机的负荷减轻，处理量也大大提高。从经济角度而言，大筒径磁选作业是比较好，磁选的流程简单，能保证选别效果。

二段磨矿需要达到83%的细度矿物才单体解离。对二段磨矿进行分级之后，大部分磁铁矿和脉石矿物都可以单体解离，但还有少数粗粒磁铁矿未实现完全解离，需要进一步单体解离，这就需要对精矿指标充分考虑，提高品位[4]。在实践中，铁精矿可通过磁力脱水槽将大量的细粒尾矿选出来。磁力脱水槽的设计结构简单，操作容易，使用便利。磁力脱水槽的应用，使得精矿的品位提高超过0.5%。二段阶磨阶选流程中选用高频细筛分级，使单体解离且比重大的磁铁矿充分分离，最大限度降低矿物的过磨，提高二段球磨的能力。分级之后粗粒返回球磨，细粒进入二段磁选精选。采用这种方法可以获得的矿石精品位超过62%，尾矿含量低于5%。

对于铁精矿品位的要求比较严格矿山，就要在二段小筒径筛选完成之后，可使用高频细筛对铁精矿进行筛分，筛下精品矿的含量就可以从原有的62%提升到65%以上，当然也需要投入一定的成本。所以，在没有特殊要求的情况下，选矿厂就要更多地从经济方面考虑。

在工艺流程的选择上，要根据企业发展实际以及具体的工作情况进行选择。矿石的品位不同，在工艺流程上也要具有针对性地选择。如果对精矿品位没有很高的要求，采用单一的磁选方式就可以。根据对比分析和“能抛早抛、多碎少磨、阶磨阶选”的选矿原则流程，本工程选矿工艺流程采用二段一闭路破碎——磁滑轮抛尾——高压辊磨边料循环——干式抛尾——两段闭路磨矿—阶磨阶选流程。

5 选择主要设备方法

大型矿山主要设备要求设备性能佳、稳定性好，碎磨设备方面大部分大型矿山首选采用国外进口设备，该设备需要投入大量的资金，但性能稳定。随着中国工业制造技术水平的提高，涌现出一批性能好、价格适中的设备厂家，不仅可以提高生产效率，而且资金投入量也大大降低。根据本工程“技术上可行、经济上合理、选择先进、高效的工艺设备”的设备选择原则。选矿厂在选择设备的时候，需要重点考虑综合成本以及可能获得的经济效益，做到选矿设备的购进科学合理。

碎磨设备选择时，按照“多碎少磨”的原则，使得矿石抛尾效率提高。根据设计规模，粗碎设备选择进口颚式破碎机1台可以满足要求，在大块度矿石破碎上可以获得良好的效果。中碎采用2台多缸液压圆锥破碎机可以满足设计要求。对选矿厂设定参数，参数不同，破碎机的功率也会有所不同、筛网的孔径有所不同，要从实际出发选择满足需要的设备。

在选择磁选设备和脱水设备的时候，磁选设备当优先选择半逆流型磁选机，脱水设备可以选择陶瓷过滤机。半逆流型磁选机和陶瓷过滤机与其他设备比较，操作更为简单一些，成本比较低，而且实现自动化操作，节省了时间，还降低了人力资本。

6 提升选矿厂设计水平所获得的效果

根据上述工艺流程，本工程选矿厂的设备总投资为9800万左右。采场露天剥离和固定资产资金投入总量为19500万，尾矿及辅助系统投资11700万。精矿生产全成本为平均每吨355元。选矿厂建成投产后，年销售收入为27660万元，税前利润总额为11240万元。税后利润为8430万元，工程投资净利润率为18.94%。

7 结语

综上所述，新工艺技术涌现出来，在工业企业中应用，对企业的发展起到了重要的推进作用。选矿厂的设计中，要从企业的实际出发，积极引进新的设计技术，更新设计理念，对设计方案予以完善，不仅可以降低成本，还提高了设计质量和设计效率。用实践对选矿厂工艺流程进行验证，确保流程的可行性和可操作性，选矿效率有所提高，矿石产出也会增加。选矿厂通过提高设计水平，企业转型升级，矿石资源能够满足当前市场的需求，提升行业市场竞争力。