李民才，李 凱

（四川西冶工程設(shè)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(shè)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(jù)相應(yīng)的選礦工藝設(shè)計和選礦設(shè)備選型。只有設(shè)計水平提高了，后續(xù)的各項工作才能穩(wěn)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(zhì)以及選礦工藝流程進行分析，從實際出發(fā)提出選礦廠提高設(shè)計水平的有效策略。

1 礦石性質(zhì)

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(xué)分析及物相分析結(jié)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(jù)礦石性質(zhì)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(jù)資源儲量、礦體賦存條件、礦石性質(zhì)及地形特征，本工程設(shè)計規(guī)模為300萬t/a(即1萬t/d)。露天采場穿孔設(shè)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(tǒng)起爆，排間距5.5m，孔間距6m，超深1.5m，鏟裝運輸作業(yè)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(lián)合運輸，采出的原礦通過汽車運輸?shù)谷肓锏V井，再用有軌式（翻斗式）礦車將溜井內(nèi)礦石轉(zhuǎn)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?shù)戒撹F廠。

2.3 尾礦處理

以免造成周圍環(huán)境的污染，須建設(shè)尾礦庫對尾礦進行處理。選礦廠尾礦礦漿經(jīng)80m濃密機濃密至濃度40%左右后經(jīng)柱塞泵壓力輸送翻越山脊后自流至尾礦庫堆存。根據(jù)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(zhì)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(nóng)田，這樣不會影響農(nóng)田水利建設(shè)。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(zhì)條件。選礦廠所使用的破碎機、輥壓機、等均為大型設(shè)備，設(shè)備自重大且振動荷載大，選擇巖石地帶，設(shè)備基礎(chǔ)處理安裝更方便，且保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。

4 確定工藝流程

干式預(yù)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(yè)之前要進行預(yù)選，剔除圍巖或其他非磁選礦物。從實際出發(fā)，本工程選礦試驗報告結(jié)果要求粗粒拋尾粒度為-5mm。礦石經(jīng)過破碎后，要將顆粒度控制在5mm左右。之后，進入到磨礦環(huán)節(jié)，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(jīng)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(jīng)二段一閉路破碎至40mm，給入高壓輥磨邊聊循環(huán)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(chǎn)期，礦石的供給也能夠滿足需求。但是，該工藝生產(chǎn)成本較高，投資較大，生產(chǎn)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(huán)境造成污染，還會導(dǎo)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(jīng)高壓輥磨工藝處理后礦石礦石粒度小且表明產(chǎn)生微裂紋從而礦石磨礦功指數(shù)下降，球磨機型號較SABC工藝小，從而節(jié)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(chǎn)能提供，能耗降低。

根據(jù)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(jīng)濟角度而言，大筒徑磁選作業(yè)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(shù)粗粒磁鐵礦未實現(xiàn)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(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，使用便利。磁力脫水槽的應(yīng)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(jīng)濟方面考慮。

在工藝流程的選擇上，要根據(jù)企業(yè)發(fā)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(jù)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(huán)——干式拋尾——兩段閉路磨礦—階磨階選流程。

5 選擇主要設(shè)備方法

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

碎磨設(shè)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(jù)設(shè)計規(guī)模，粗碎設(shè)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(shè)計要求。對選礦廠設(shè)定參數(shù)，參數(shù)不同，破碎機的功率也會有所不同、篩網(wǎng)的孔徑有所不同，要從實際出發(fā)選擇滿足需要的設(shè)備。

在選擇磁選設(shè)備和脫水設(shè)備的時候，磁選設(shè)備當優(yōu)先選擇半逆流型磁選機，脫水設(shè)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(shè)備比較，操作更為簡單一些，成本比較低，而且實現(xiàn)自動化操作，節(jié)省了時間，還降低了人力資本。

6 提升選礦廠設(shè)計水平所獲得的效果

根據(jù)上述工藝流程，本工程選礦廠的設(shè)備總投資為9800萬左右。采場露天剝離和固定資產(chǎn)資金投入總量為19500萬，尾礦及輔助系統(tǒng)投資11700萬。精礦生產(chǎn)全成本為平均每噸355元。選礦廠建成投產(chǎn)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(jié)語

綜上所述，新工藝技術(shù)涌現(xiàn)出來，在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用，對企業(yè)的發(fā)展起到了重要的推進作用。選礦廠的設(shè)計中，要從企業(yè)的實際出發(fā)，積極引進新的設(shè)計技術(shù)，更新設(shè)計理念，對設(shè)計方案予以完善，不僅可以降低成本，還提高了設(shè)計質(zhì)量和設(shè)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(chǎn)出也會增加。選礦廠通過提高設(shè)計水平，企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，礦石資源能夠滿足當前市場的需求，提升行業(yè)市場競爭力。