李國(guó)洲 張宇陽(yáng) 莊 磊 王美娜

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引言

在秘魯太平洋沿岸,如西南伊卡省納斯卡縣，蘊(yùn)藏有豐富的鐵礦資源，但是該地由于縱向山脈的阻隔，無(wú)法形成空氣的對(duì)流，該地區(qū)幾乎整年無(wú)降雨，并且蒸發(fā)率很高。10月至次年3月的平均蒸發(fā)量為136 mm/月，而4月至9月為98 mm/月，年度平均蒸發(fā)量為121 mm/月，年平均降水量為6.7 mm[1]。且該地礦石在成礦的地質(zhì)過(guò)程中由于受海水影響較大，其原礦中鉀、納、氯離子含量也相對(duì)較高。因此，在此地開發(fā)礦石資源、建設(shè)選廠，如采用常規(guī)淡水選礦就需要海水淡化來(lái)獲取淡水，海水淡化系統(tǒng)成本為1.494美元/m3，成本較高。若采用海水選礦則海水中以及原礦中帶入的鉀、納、氯離子在環(huán)水中的富集，過(guò)濾后又會(huì)對(duì)精礦產(chǎn)品造成污染[2]，而當(dāng)前為了生產(chǎn)高品質(zhì)的鐵，球團(tuán)作業(yè)對(duì)原料的質(zhì)量要求特別高，如國(guó)內(nèi)某球團(tuán)廠要求原料鐵精粉中氧化鉀和氧化鈉的含量總計(jì)小于0.15%，氯離子的含量小于0.1%，這就需要對(duì)選別出來(lái)的精礦進(jìn)行淡水洗礦從而滿足最終用戶的要求。如此就存在淡水選礦與海水選礦-淡水洗礦的詳細(xì)分析比較，通過(guò)以秘魯某年產(chǎn)鐵精礦1 000萬(wàn)t/a的項(xiàng)目為依托，對(duì)上述方案進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 海水選礦鐵精礦指標(biāo)

從表1中可以看出，采用海水選礦，在原礦為磁鐵礦的前提下，生產(chǎn)的鐵精礦中氧化鉀的含量為0.054%，氧化鈉的含量為0.242%、氧化鉀和氧化鈉的含量總計(jì)0.296%，氯離子的含量為0.281%，氧化鉀、氧化鈉，氯離子含量均遠(yuǎn)超下游球團(tuán)廠對(duì)原料中相應(yīng)離子含量的要求，影響鐵精礦的銷售、降低鐵精礦的售價(jià)，為了提高最終鐵精礦的產(chǎn)品指標(biāo)有必要進(jìn)行淡水選礦作業(yè)或者進(jìn)行海水選礦-淡水洗礦作業(yè)以降低相應(yīng)離子的含量，生產(chǎn)高品質(zhì)的鐵精礦，滿足后續(xù)球團(tuán)作業(yè)對(duì)原料質(zhì)量的苛刻要求。

表1 精礦多元素分析結(jié)果表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

2 海水選礦-淡水洗礦試驗(yàn)

淡水洗礦試驗(yàn)是將礦粉按照一定濃度、一定水溫?cái)嚢枰欢〞r(shí)間，經(jīng)澄清、過(guò)濾、烘干后制樣送檢化驗(yàn)。試驗(yàn)條件為：

濃度條件：60%和72%的濃度兩個(gè)條件；

溫度條件：常溫(約25～27 ℃)和70 ℃2個(gè)條件；

攪拌時(shí)間：為5 min、10 min、15 min共3個(gè)條件。

兩種濃度、兩個(gè)水溫洗礦效果比較表見表2。

表2 兩種濃度、兩個(gè)水溫洗礦效果比較表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表2中數(shù)據(jù)顯示，兩種濃度常溫洗礦效果比高溫好。濃度為60%時(shí)，常溫條件時(shí)Na2O脫除量相對(duì)高溫條件時(shí)高出1～3個(gè)百分點(diǎn)，常溫條件時(shí)Cl離子脫除量相對(duì)高溫條件時(shí)高出4～8個(gè)百分點(diǎn)；濃度為72%時(shí)，常溫條件時(shí)Na2O脫除量相對(duì)高溫條件時(shí)高出12.8個(gè)百分點(diǎn)，常溫條件時(shí)Cl離子脫除量相對(duì)高溫條件時(shí)高出2～3個(gè)百分點(diǎn)。兩種濃度常溫洗礦效果對(duì)Na2O和Cl各不同。濃度60%時(shí)常溫水的Cl脫出量比濃度72%時(shí)常溫水多4～8個(gè)百分點(diǎn)；濃度72%時(shí)常溫水的Na2O脫出量比濃度60%時(shí)常溫水多7～8個(gè)百分點(diǎn)。

對(duì)海水選礦鐵精礦，采用濃度60%常溫淡水，不同攪拌時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。

表3中數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)濃度60%常溫淡水不同攪拌時(shí)間過(guò)濾試驗(yàn)，大多數(shù)元素或化合物變化很小。變化比較大的是Na2O和Cl，且比較明顯、減少量比較大，3個(gè)攪拌時(shí)間條件下的減少值基本相同。Na2O減少80.6%～86.4%;Cl減少87.2%～91.5%。通過(guò)淡水洗礦，可以有效提高最終鐵精礦的質(zhì)量。濃度60%常溫淡水?dāng)嚢?5 min時(shí)，過(guò)濾產(chǎn)品中氧化鉀和氧化鈉的含量總計(jì)為0.074%，氯離子的含量為0.024%，遠(yuǎn)低于前述球團(tuán)廠對(duì)原料鐵精粉中氧化鉀和氧化鈉的含量總計(jì)小于0.15%，氯離子的含量小于0.1%的要求，獲得了高質(zhì)量的鐵精礦，保障了鐵精礦的售價(jià)，擴(kuò)展了鐵精礦的銷售渠道。

表3 濃度60%常溫淡水不同攪拌過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)果表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

3 工藝流程描述

3.1 概述

淡水選礦和海選選礦-淡水洗礦兩種工藝在精礦過(guò)濾之前的主流程均為粗破碎-中破碎-大粒度干選-篩分-高壓輥磨-3 mm篩分-濕式預(yù)先弱磁選-一段球磨旋流器閉路-一段弱磁選-二段球磨旋流器閉路-連續(xù)兩段弱磁精選-脫硫浮選，最終磨礦細(xì)度為D80=40～50 μm，精礦鐵品位為68%～70%，含硫量為0.15%，流程視為相同，不參與方案比較。

淡水選礦方案，當(dāng)?shù)貛谉o(wú)降雨，蒸發(fā)量卻很大，尾礦庫(kù)回水率低，選廠的新水補(bǔ)充可以視作等于尾礦庫(kù)蒸發(fā)的水加上鐵精礦帶走的水減去原礦帶入的水，所以為了最大程度的降低選廠的新水消耗，需要最大限度的提高尾礦濃縮池的底流濃度，以最大程度降低給入尾礦庫(kù)的尾礦中蒸發(fā)損失的水。為此，結(jié)合該項(xiàng)目3 μm大粒度濕式預(yù)選的流程，將3 mm-0的大粒度濕式預(yù)選的尾礦和后面一段弱磁選、二段弱磁選和脫硫浮選的尾礦一并給入尾礦濃縮池，如此尾礦濃縮池的綜合給礦粒度較粗，有利于高濃度濃縮，最終尾礦濃縮底流濃度為65%，尾礦帶走的淡水較少，最大限度的降低了尾礦庫(kù)的水損耗量，降低了新水消耗。經(jīng)計(jì)算，尾礦濃縮底流濃度為65%時(shí)，淡水選礦的新淡水總消耗量與需要補(bǔ)加淡水?dāng)嚢韬筮M(jìn)行洗礦的海水選礦-淡水洗礦方案相當(dāng)。

淡水選礦和海選選礦-淡水洗礦兩種工藝流程只針對(duì)過(guò)濾作業(yè)和濃縮作業(yè)進(jìn)行方案比較。

3.2 淡水選礦

采用淡水為選礦介質(zhì)，工藝為：鐵精礦-濃縮-過(guò)濾，尾礦-濃縮。

采用淡水作為選礦介質(zhì)，最終脫硫浮選的鐵精礦給入精礦濃縮機(jī)，濃縮機(jī)的65%質(zhì)量濃度的底流泵送至設(shè)置于過(guò)濾車間的每個(gè)系列的10管礦漿分配器后(共2個(gè)系列)，礦漿自流給入每個(gè)系列的9工1備的真空盤式過(guò)濾機(jī)，真空盤式過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)品經(jīng)每個(gè)系列的集料帶式輸送機(jī)(共2個(gè)系列)給入轉(zhuǎn)運(yùn)帶式輸送機(jī)輸送至精礦堆場(chǎng)儲(chǔ)存，最終精礦產(chǎn)品水分9.5%，兩個(gè)系列的過(guò)濾機(jī)的濾液和溢流自流至各自的泵池后經(jīng)泵輸送至每個(gè)系列各自的精礦濃縮池，精礦濃縮池的溢流作為環(huán)水使用。選別作業(yè)的尾礦自流給入每個(gè)系列各自的尾礦濃縮池后(共2個(gè)系列)，尾礦濃縮池的溢流作為環(huán)水使用，尾礦濃縮的濃度為65%的底流給入尾礦攪拌槽后經(jīng)泵輸送至尾礦庫(kù)，較高濃度的底流濃度可以減少尾礦庫(kù)蒸發(fā)損失的淡水量，從而降低新淡水的用量。

3.3 海水選礦-淡水洗礦

采用海水作為選礦介質(zhì)，其中尾礦濃縮的底流濃度為38%。工藝為：精礦濃縮-一次過(guò)濾-淡水?dāng)嚢?二次過(guò)濾，尾礦-濃縮，減半時(shí)間為15 min。

最終脫硫浮選的鐵精礦給入精礦濃縮機(jī)，濃縮機(jī)的65%質(zhì)量濃度的底流泵送至設(shè)置于過(guò)濾車間的10管礦漿分配器后(共2個(gè)系列)，礦漿自流給入每個(gè)系列的9工1備的一次過(guò)濾的真空盤式過(guò)濾機(jī)，真空盤式過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)品經(jīng)每個(gè)系列的集料帶式輸送機(jī)給入各自的攪拌槽，攪拌槽中添加淡水將鐵精粉配置成60%～65%的礦漿濃度后泵送至洗礦車間的的每個(gè)系列的10管礦漿分配器后，礦漿自流給入每個(gè)系列(共2個(gè)系列)的9工1備的二次過(guò)濾的真空盤式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行脫水，洗礦脫水后的真空盤式過(guò)濾機(jī)的產(chǎn)品經(jīng)各自集料帶式輸送機(jī)給至轉(zhuǎn)運(yùn)帶式輸送機(jī)輸送至精礦堆場(chǎng)儲(chǔ)存，最終精礦產(chǎn)品水分9.5%，所有過(guò)濾機(jī)的濾液和溢流自流至各自系列的泵池后經(jīng)泵輸送至精礦濃縮池，精礦濃縮池的溢流作為環(huán)水使用。選別作業(yè)的尾礦自流給入每個(gè)系列的尾礦濃縮池后(共2個(gè)系列)，尾礦濃縮池的溢流作為環(huán)水使用，尾礦濃縮的濃度為38%的底流給入各自系列的泵輸送至尾礦庫(kù)。

4 方案比較

4.1 職工定員

職工定員明細(xì)表見表4、5。

表4 淡水選礦職工定員

表5 海水選礦-淡水洗礦職工定員

4.2 可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)

可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)計(jì)算表見表6、7。

表6 淡水選礦方案可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)計(jì)算表

續(xù)表

表7 海水選礦-淡水洗礦方案可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)計(jì)算表

4.3 可比投資

可比投資明細(xì)見表8、9。

表8 淡水選礦可比投資 美元

表9 海水選礦-淡水洗礦可比投資 美元

4.4 比較結(jié)果

從表10中可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)按照10年合計(jì)，由上表方案比較可知，淡水選礦方案的可比投資投資現(xiàn)值比海水選礦-淡水洗礦方案少2 202萬(wàn)美元，且淡水選礦方案的可比經(jīng)營(yíng)費(fèi)現(xiàn)值比淡水洗礦方案少8 302萬(wàn)美元，淡水選礦方案可比投資經(jīng)營(yíng)費(fèi)現(xiàn)值合計(jì)比淡水洗礦方案少10 503萬(wàn)美元，差額百分比為63.66%，從經(jīng)濟(jì)上比較，可認(rèn)為，淡水選礦方案優(yōu)于海水選礦-淡水洗礦方案。

表10 比較結(jié)果 萬(wàn)美元

5 結(jié)語(yǔ)

1)采用淡水選礦，海水選礦-淡水洗礦都能獲得優(yōu)秀的鐵精礦指標(biāo)。

2)從投資及經(jīng)營(yíng)費(fèi)用上看，淡水選礦方案優(yōu)于海水選礦-淡水洗礦方案。

3)從職工定員上看，淡水選礦方案相對(duì)于海水選礦-淡水洗礦方案可減少12人。

4)淡水選礦相對(duì)于海水選礦-淡水洗礦方案省去了第二次淡水過(guò)濾的車間，減少了占地。

5)綜合考慮，選擇淡水選礦方案。