劉志偉（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

昭通鉛鋅選礦廠的優(yōu)化設(shè)計

劉志偉（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

系統(tǒng)介紹了昭通鉛鋅礦的礦石性質(zhì)、設(shè)計流程、主要設(shè)備的選擇和廠房配置特點。昭通鉛鋅選礦廠的順利投產(chǎn)表明，工藝流程的合理選擇和優(yōu)化設(shè)計是項目成功的關(guān)鍵。

鉛鋅礦石；選礦廠；優(yōu)化設(shè)計；設(shè)備選擇；配置

1 前言

昭通鉛鋅礦是一個富含鉛、鋅、硫，并伴生有金、銀、鎘、鍺等稀貴金屬的多金屬礦床。在20世紀(jì)50年代就建設(shè)了第一座鉛鋅選礦廠，處理能力150t/d，后經(jīng)多次改造，處理能力達(dá)到300t/d。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，礦山出礦能力不斷擴大，礦山新建一座2 000t/d的鉛鋅選礦廠。新建選礦廠磨礦浮選分兩個系列，每個系列各1 000t/d，一個系列處理自有礦山出礦，另一個系列處理民采礦點出礦。選礦廠在設(shè)計過程中充分吸收了老選礦廠生產(chǎn)經(jīng)驗及技術(shù)革新成果，并將近幾年鉛鋅選礦新技術(shù)融入到設(shè)計之中。整個工程自2006年底開始建設(shè)，2009年8月初投料試生產(chǎn)，2009年10月投產(chǎn)一個多月后就達(dá)到生產(chǎn)穩(wěn)定，各項考核指標(biāo)合格，金屬回收率達(dá)到甚至超過了試驗所獲得的最好指標(biāo)。昭通鉛鋅選礦廠的順利投產(chǎn)說明了優(yōu)化設(shè)計是工程項目成功的關(guān)鍵。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦物組成

礦石中礦物組成復(fù)雜，金屬氧化率低，主要金屬礦物有：方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、灰硫銻鉛礦、灰硫砷鉛礦和少量黃銅礦；主要非金屬礦物有：方解石、白云石、含鐵白云石、石英、絹云母，少量螢石、磷灰石、粘土礦物等。礦石中主要礦物含量見表1。礦石多元素分析結(jié)果見表2。

2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

方鉛礦：在礦石中沿閃鋅礦裂隙充填交代，呈脈狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，其形狀和大小隨閃鋅礦裂隙而變化，部分粗粒方鉛礦中包含有閃鋅礦，或包含黃鐵礦晶體。

表1 原礦主要礦物含量 %

表2 礦石多元素分析結(jié)果 %

閃鋅礦：主要呈塊狀、不規(guī)則粒狀產(chǎn)出。閃鋅礦在應(yīng)力作用下，產(chǎn)生大量的張性裂隙，沿閃鋅礦裂隙有方鉛礦和方解石充填交代。閃鋅礦中常包含有早期結(jié)晶的自形～半自形粒狀黃鐵礦。

黃鐵礦：主要呈晶粒狀集合體分布，在黃鐵礦晶粒間和碎裂隙中，常有方鉛礦、閃鋅礦等充填交代。在粗粒方鉛礦或閃鋅礦中，常包含有黃鐵礦殘晶。

礦石中的鎘和鍺基本上都富集在閃鋅礦中，閃鋅礦含鎘量達(dá)到0.15%、含鍺量0.012%，都已達(dá)到工業(yè)要求，可綜合回收。其它礦物基本不含鎘和鍺。

3 工藝流程的確定

3.1 碎磨工藝流程的選擇

昭通鉛鋅礦為井下采礦，粉礦碎礦多，老選廠生產(chǎn)實踐證明原礦中缺少大塊磨礦介質(zhì)，并且電價較高，所以排除自磨流程和半自磨流程。綜合比較后認(rèn)為，中碎前帶有預(yù)先篩分的碎磨節(jié)能工藝流程最大可能地利用了破碎機的破碎產(chǎn)能，最大限度地降低了破碎粒度，降低了球磨機的能耗。所以，碎磨工藝流程確定采用中碎前帶預(yù)先篩分的碎磨節(jié)能工藝流程。投產(chǎn)后的生產(chǎn)實踐證明，破碎能力和破碎產(chǎn)品粒度都能很好的滿足設(shè)計要求。

3.2 選別工藝流程的確定

昭通鉛鋅礦原有選礦廠經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，生產(chǎn)工藝流程幾經(jīng)改造，不斷完善，確定了鉛硫混合浮選—鉛硫分選—鉛硫混合浮選尾礦選鋅的工藝流程作為300t/d選礦廠的實際生產(chǎn)流程。并取得了較好的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。為了獲得更為充分的設(shè)計依據(jù)，昭通鉛鋅礦先后委托研究院對昭通鉛鋅礦進(jìn)行了選礦小型試驗研究工作。

研究院所做試驗采用優(yōu)先浮選流程，依次產(chǎn)出鉛精礦、鋅精礦，然后浮鋅尾礦脫水，硫酸銅調(diào)漿浮硫產(chǎn)出硫精礦。另一院所進(jìn)行的試驗采用鉛硫混合浮選—再磨脫鋅—鉛硫分選—混合浮選尾礦選鋅的浮選工藝流程，流程結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有300t/d選礦廠生產(chǎn)浮選流程相一致。綜合比較后認(rèn)為，后一試驗金屬回收率稍好，并且選硫作業(yè)無需濃縮脫水，選別流程相對簡單。并且選礦廠工人有多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，易操作好管理。因此以此選礦試驗作為昭通2 000t/d選礦廠的設(shè)計依據(jù)。選礦廠設(shè)計指標(biāo)：原礦含鉛4.22%，鋅13.04%，硫31.28%；鉛精礦含鉛58.04%，鋅3.90%；鋅精礦含鋅55.01%，鉛0.49%。硫精礦含硫45%，鉛精礦鉛回收率85%，鋅精礦鋅回收率91%，硫精礦硫回收率68%。投產(chǎn)后生產(chǎn)指標(biāo)為：原礦含鉛3.72%，鋅10.17%，硫11.18%；鉛精礦含鉛62.45%,鋅3.35%；鋅精礦含鋅52.37%,鉛0.47%。鉛精礦鉛回收率88.40%，鋅精礦鋅回收率91.19%。

生產(chǎn)原則流程見圖1。

圖1 昭通選礦廠原則流程圖

3.3 精礦脫水工藝的選擇

昭通鉛鋅礦選礦廠精礦過濾幾十年來一直采用圓盤式真空過濾機，設(shè)備笨重，更換濾布困難，濾餅水分高，而且工作環(huán)境差，勞動強度大。設(shè)計考慮到凡口鉛鋅礦于1995年從芬蘭引進(jìn)第一臺陶瓷過濾機，安裝于鋅精礦過濾系統(tǒng)，不僅單位面積處理能力有大幅度的提高，同時濾餅水分達(dá)到9%～10%，比當(dāng)時用的盤式真空過濾機降低了3%～4%。而后，該礦又引進(jìn)了3臺陶瓷過濾機，分別用于鉛精礦和硫精礦過濾系統(tǒng)，同樣得到比當(dāng)時用的盤式真空過濾機低3%～4%水分的精礦濾餅。近年來一些大型礦山對陶瓷過濾機都有了一些成功的應(yīng)用，同時進(jìn)行了陶瓷過濾機和壓濾機的方案比較后，決定采用陶瓷過濾機，即濃縮+過濾兩段脫水工藝。

4 主要設(shè)備的選擇

4.1 設(shè)備選擇原則

設(shè)備選擇的正確與否是選礦廠能否順利投產(chǎn)的關(guān)鍵，因此設(shè)備選擇的原則是首選國內(nèi)生產(chǎn)的技術(shù)先進(jìn)且已生產(chǎn)證明穩(wěn)定可靠的設(shè)備。中國尚不能制造或設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備則從國外引進(jìn)或合作制造，以確保整個工程的質(zhì)量和投產(chǎn)后正常持續(xù)高效生產(chǎn)。按照這個原則整個選礦廠的設(shè)備選擇進(jìn)行了多方案比較，確保了所選設(shè)備的先進(jìn)性。

4.2 碎磨設(shè)備的選擇

為了貫徹“多碎少磨”的設(shè)計原則，經(jīng)過多方案比較，中碎采用了C80顎式破碎機，細(xì)碎采用了GP11F圓錐破碎機，篩分采用了2YAH2148圓振動篩，一段磨礦采用了Φ3.2m×4.0m格子型球磨機，一段磨礦分級采用了Φ2.4m沉沒式雙螺旋分級機。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，防止過磨，再磨采用了Φ2.7m×3.6m格子型球磨機，再磨分級采用了6-Φ200旋流器組。其中中碎和細(xì)碎為引進(jìn)設(shè)備，這有效地保證了破碎細(xì)度，達(dá)到了“多碎少磨”節(jié)能的要求。其它設(shè)備為國產(chǎn)設(shè)備，在保證設(shè)備高技術(shù)性能的前提下，有效降低了設(shè)備投資。實踐證明碎磨設(shè)備的選擇完全能滿足所設(shè)計的破碎粒度和磨礦細(xì)度。

4.3 選別及脫水設(shè)備的選擇

選別及過濾設(shè)備經(jīng)方案比較后分別選用了BF-16、BF-8浮選機，TT-60、TT-45、TT-30陶瓷過濾機。BF自吸式浮選機比充氣式浮選機綜合能耗降低5%以上，設(shè)備臺數(shù)更少。陶瓷過濾機比板框壓濾機投資少，能耗更低。這些大型高效設(shè)備的選用，使選礦廠管理更加方便，生產(chǎn)成本更低，顯著提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，并為選礦廠順利投產(chǎn)提供了保證。

5 配置

5.1 總體方案的優(yōu)化

選礦廠位于彝良縣洛澤河?xùn)|側(cè)的山坡上，總體采用臺階式布置方式，整個廠區(qū)分為5個臺階，高差控制在10m以內(nèi)，尾礦庫在選礦廠下游方向布置，廠房內(nèi)部和廠房間主礦漿以及尾礦輸送全部實現(xiàn)了自流。考慮地形特點，盡可能減少占地，減少粉塵污染，設(shè)計采用粉礦倉而不是粉礦堆。

5.2 廠房配置特點

碎磨流程采用中碎前帶有預(yù)先篩分的工藝流程。中碎顎式破碎機給料設(shè)備采用棒條式振動給料機，此設(shè)備兼有篩分和給料的功能，從而省去一臺預(yù)先篩分振動篩和一臺帶式輸送機，篩分廠房配置更加緊湊，占地更少。實際生產(chǎn)表明，棒條式振動給料機能預(yù)先篩分掉原礦中絕大部分粉料，有效減小中碎顎式破碎機負(fù)荷，使中碎排礦粒度更小。

粉礦倉的配置采用兩個直徑10m的圓形礦倉，礦倉頂部水平布置一條可逆皮帶，這樣通過生產(chǎn)調(diào)度可實現(xiàn)同一套破碎篩分設(shè)備分別處理企業(yè)自有礦山出礦和民采礦點出礦。設(shè)備利用率實現(xiàn)最大化。

6 改進(jìn)措施及建議

昭通鉛鋅礦選礦廠一次磨礦分級設(shè)備幾十年來一直采用螺旋分級機，在2 000t/d選礦廠的設(shè)計過程中，考慮選礦廠工人的操作經(jīng)驗，采用螺旋分級機。螺旋分級機構(gòu)造簡單，工作可靠，操作方便，但分機效率低，增大磨礦系統(tǒng)功耗，并且占地面積大。建議采用旋流器作為磨礦分級設(shè)備，分級效率更高，能耗更低。

選礦廠濃密脫水部分的配置是濃密機底流管將精礦給入到高濃度攪拌槽，再用渣漿泵揚送至陶瓷過濾機。配置簡單明了，易操作好管理，但每種精礦產(chǎn)品配置上需增加一臺高濃度攪拌槽，設(shè)備投資增加，能耗增加，泵房建筑面積增加。可采用將濃密機底流管直接接渣漿泵，配置更優(yōu)化。并且根據(jù)精礦沉降試驗可知，這樣的配置不會有精礦濃度過高、管道堵塞情況的發(fā)生。

7 結(jié)語

昭通鉛鋅選礦廠的設(shè)計通過方案優(yōu)化，確定了更為合理的工藝流程和更為合理的設(shè)備選型，配置上的精心布局，有效保證了一次投產(chǎn)成功，為業(yè)主創(chuàng)造了更好的經(jīng)濟效益，贏得了業(yè)主的好評。

Optimum design of Zhaotong lead-zinc concentrator

This paper systematically introduces the property of Zhaotong lead-zinc ore,selected technology and main equipment selection,as well as characteristics of the workshop disposition.Successful commissioning of the concentrator shows that reasonable technology selection and optimum design are the key of a successful project.

lead-zinc ore;concentrator;optimum design;equipment selection;disposition

1672-609X（2010）06-0015-03

TD928.1

B

2010-06-25

劉志偉（1979-），男，河北正定縣人，工程師，從事選礦工程設(shè)計工作。