魏 霞 王星亮

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

近年來，懸浮磁化焙燒選礦項目實施取得了重大技術(shù)突破。焙燒礦采用磨礦后磁選-反浮選工藝，可獲得精礦品位60%以上、回收率85%以上的優(yōu)異指標。該工藝的特點，不僅實現(xiàn)了瞬時磁化焙燒，更重要的是焙燒產(chǎn)品的可選性得到明顯改善，為選礦創(chuàng)造了有利條件，提高了精礦品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，某礦山選礦項目部就尾礦的開發(fā)利用進行研究。該尾礦庫始建于70年代，經(jīng)歷40多年的運轉(zhuǎn)，目前尾礦累計堆存量已達到9 600萬t，尾礦平均含鐵約21%左右，具有較高的回收利用價值。

現(xiàn)以該礦山尾礦年處理量600萬t/a，年產(chǎn)鐵精礦148.26萬t/a的項目為依托，為達到工藝合理，投資及運營成本小效益高的原則，進行詳細的建廠方案比較。方案一為統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案，方案二為預選和磨選分開建設(shè)方案(為方便論述，以下簡稱為方案一、方案二)，對兩方案進行分析對比工作，為開發(fā)利用尾礦庫尾礦資源提供可靠的依據(jù)。

1 工藝流程描述

1.1 尾礦庫尾礦回采及輸送

1.1.1 回采

尾礦庫總尾砂量為9 600 萬t。根據(jù)尾礦再選工藝處理規(guī)模為600 萬t/a，尾礦回采規(guī)模確定為600 萬t/a，服務(wù)年限約16年。

尾礦回采應(yīng)滿足尾礦設(shè)計規(guī)范，保證回采安全，在此前提下結(jié)合尾礦庫區(qū)域自然條件以及后續(xù)尾礦再選生產(chǎn)的供料要求，提出影響尾礦回采工藝的主要因素為：①生產(chǎn)用水影響；②冬季冰凍期影響；③雨季降水影響；④ 尾礦再選工藝的供料要求。

針對尾礦回采的主要影響因素，通過對回采方法進行論證，推薦干式回采工藝。干式回采也叫機械法回采，回采設(shè)備包括挖掘機、鏟裝機等，運輸設(shè)備包括帶式輸送機、汽車等，適用于平地凸起型和已干涸的中、小型山坡型尾礦場。

1.1.2 輸送

尾礦庫與新建尾礦再選廠主廠房距離約5 km，采用泵送方式更為經(jīng)濟合理。尾礦庫壩頂垂直標高約30 m，隨著采掘進度的推進，標高逐年降低，為了穩(wěn)定生產(chǎn)，需要將庫內(nèi)尾礦先輸送至庫外，再通過庫外制漿站將物料泵送至尾礦再選廠。庫內(nèi)回采尾礦采用庫內(nèi)制漿泵送方案，將礦漿通過渣漿泵輸送至庫外制漿站。該方案將尾礦在庫內(nèi)直接造漿，通過泵揚送至庫外制漿站，減少汽車運費，避免二次揚塵。

1.2 尾礦選別

1.2.1 供礦條件

尾礦庫內(nèi)的尾礦采用干式回采-造漿工藝輸送至新建選礦廠。尾礦輸送濃度：30%～35%；尾礦粒度：-0.074 mm 75%；尾礦平均品位：TFe 21.50%；礦石體重：3.272 t/m3；松散密度：1.421 t/m3。

1.2.2 尾礦再選工藝

尾礦選別采用的工藝流程為“總尾礦-強磁預選-濃縮過濾-懸浮焙燒-再磨-磁選”。

尾礦中含有大量的已經(jīng)單體解離的脈石礦物，預先拋除這部分脈石不僅可提高焙燒入爐礦石鐵品位，為順利焙燒創(chuàng)造條件，同時強磁預選也起到脫泥作用，減少細泥含量過高對懸浮焙燒設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)的不利影響?？偽驳V經(jīng)過預富集拋尾試驗，礦樣鐵品位可提高到26%以上，同時可拋除產(chǎn)率32%左右的合格尾礦，尾礦鐵品位不到12%，預富集效果比較明顯，大幅減少入爐礦量，降低焙燒成本。

懸浮焙燒前過濾給礦細度為-0.074 mm 75%，要求過濾水份不高于13%。根據(jù)過濾試驗結(jié)果和現(xiàn)場實際使用情況，此次焙燒前過濾設(shè)備擬選PYNTK-120加壓盤式過濾機。

含水13%的精選尾礦由皮帶機輸送至給料倉儲存，經(jīng)倉下電子定量給料機計量后，用特制的給料螺旋送入烘干破碎機。干燥后的礦粉和廢氣在旋風收塵器中分離，氣體去廢氣處理系統(tǒng)，干礦入懸浮磁化焙燒主爐，在580 ℃下完成熱分解反應(yīng)，然后進入反應(yīng)器完成還原反應(yīng)，弱磁性礦物變成強磁性礦物，即焙砂。焙砂進入到余熱鍋爐的過熱段與二次風摻混，經(jīng)水冷壁換熱由580 ℃快速冷卻到400 ℃，再進入到旋風CO1分離，其中氣體去主燃燒站用于助燃，焙砂再進入余熱鍋爐流化床與軟水進行間接換熱，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送到余熱發(fā)電，物料被冷卻到80 ℃后送往下一級工序。磁化焙燒是處理常規(guī)選礦方法難以分選提純的低品位氧化鐵礦石的最有效方法之一[1]。懸浮磁化焙燒后，礦石的顏色發(fā)紅，其中絕大部分鐵礦物已被還原，礦物相發(fā)生轉(zhuǎn)變，原來的鏡(赤)鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦、含鎂錳磁鐵礦(以下統(tǒng)稱為磁鐵礦)。相對來說，褐鐵礦、菱鐵礦相變更完全，均轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦。

尾礦庫內(nèi)尾礦細度約-0.074 mm 75%，設(shè)計最終磨礦細度為-0.037 mm 95%。在此細度時，立磨機較傳統(tǒng)球磨機效率高，能耗低，所以相比三段磨礦工藝，一段立磨減少了流程工藝環(huán)節(jié)，減少旋流器、渣漿泵等工藝設(shè)備臺數(shù)，故該項目采用一段立磨在工藝合理性和磨選系統(tǒng)節(jié)能降耗方面均優(yōu)于三段磨礦工藝。

此次選別精礦品位還相對較低，精礦中雜質(zhì)SiO2含量依然較高，不符合精料方針，需要進一步提質(zhì)降硅，為降低高爐冶煉成本創(chuàng)造條件。但考慮到尾礦再選工程核心為盡可能多地回收尾礦資源，提高資源利用率，故設(shè)計以高回收率為目標，先不增加浮選作業(yè)。待尾礦再選廠生產(chǎn)后，根據(jù)實際需要可能會增加浮選作業(yè)，故要預留浮選場地。

1.2.3 精礦及尾礦處理系統(tǒng)

選廠生產(chǎn)的57%鐵精礦漿首先進入隔渣系統(tǒng)，底流流到Φ40 m濃密機中進行濃縮，濃密機底流直接泵送到輸送主泵進料吸入口，再通過輸送主泵輸送到精礦過濾車間。

選礦產(chǎn)生尾礦干礦量576.33 t/h，濃度約10.86%，進入55 m濃縮機處理后，底流濃度35%。尾礦漿由尾礦濃縮池底流泵站送至尾礦庫尾礦集中泵站，再利用尾礦集中泵站泵送至新建尾礦庫。

1.2.4 余熱回收利用

尾礦進入懸浮磁化焙燒爐磁化焙燒，焙燒后的物料進入余熱鍋爐中冷卻，回收余熱爐中熱量既能提高余熱爐的冷卻能力，又能增加發(fā)電效益，有效的降低企業(yè)運營成本。

1.2.5 懸浮焙燒煙氣脫硫

懸浮磁化焙燒產(chǎn)生的煙氣為達到環(huán)保要求的排放標準，需經(jīng)除塵、脫硫、脫硝后由煙筒排入大氣。此工程脫硫采用石灰-石膏濕法脫硫裝置，三臺鍋爐共用一臺吸收塔；設(shè)計范圍包括煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、脫硫劑制備及供給系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)及公輔系統(tǒng)。

1.2.6 尾礦再選工藝技術(shù)指標

尾礦庫內(nèi)尾礦經(jīng)選別后，可取得較好的工藝技術(shù)指標。如表1所示，尾礦庫內(nèi)原尾礦品位為21.5%，選別后精礦品位為53.50%，回收率為61.50%，選別后尾礦品位為11.48%。

表1 尾礦磁化焙燒選礦工藝指標

2 兩個建廠方案區(qū)別

統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案與預選和磨選分開建設(shè)方案的工藝主流程均如上述1.1 尾礦庫尾礦回采及輸送及1.2尾礦選別所述。兩方案的不同之處在于：

1)方案一，尾礦庫外制漿站將物料泵送尾礦再選廠，所有選別設(shè)施均建在選礦廠區(qū)。各工藝車間集中布置，利于工藝銜接和生產(chǎn)管理。廠址靠近新建尾礦庫，總尾礦輸送距離短[2]。

2)方案二，需要將預選工藝和磨選工藝分開布置為兩個車間，即預選車間和磨選車間。同時將預選車間和預選精礦濃縮等相關(guān)配套車間移至尾礦庫庫外造漿車間附近，其他設(shè)施建在選廠區(qū)域。比方案一增加了預選車間、預選尾礦濃縮和相應(yīng)預選精礦輸送管道。

兩方案的最終產(chǎn)品工藝指標可視為相同，不參與方案比較。

3 方案可比投資及經(jīng)營費比較

兩方案雖然主流程相同，但是由于建廠方案不同，配套的建構(gòu)筑物、輸送系統(tǒng)、給排水、供配電、管道系統(tǒng)、生活辦公區(qū)域等，均會有不同之處?，F(xiàn)對兩方案的可比項進行技術(shù)經(jīng)濟比較分析[3]。

3.1 可比投資

兩建廠方案可比投資比較表見表2。

表2 建廠方案可比投資比較表 萬元

從表2可以看出，方案一可比投資為74 128.8萬元，方案二可比投資為80 998.0萬元，方案二即預選和磨選分開建設(shè)方案可比投資比方案一高6 869萬元。方案二可比投資較高主要是由于將預選工藝和磨選工藝分開布置為兩個車間，導致建筑費用，輸送、管道系統(tǒng)費用，通信及道路鋪設(shè)費用等增加。

3.2 可比經(jīng)營費

兩建廠方案在計算期(即服務(wù)年限)內(nèi)可比經(jīng)營費比較表見表3。

表3 可比經(jīng)營費比較表

表3數(shù)據(jù)顯示，在計算期內(nèi)，方案一、方案二經(jīng)營費合計分別為112 747萬元，111 664萬元。經(jīng)營費合計方案二較方案一低1 083萬元。可見，方案二分開建設(shè)較方案一耗電較低但人工定員、耗水及修理費較多，整體比較，經(jīng)營費略低于方案一。

3.3 建廠方案可比投資經(jīng)營費比較

該工程兩個方案建設(shè)期都按3年考慮，在16年的服務(wù)年限內(nèi)，將各年可比投資和經(jīng)營費進行計算并折現(xiàn)[4](折現(xiàn)率按8%計)后，比較結(jié)果見表4。

表4 建廠方案可比投資經(jīng)營費比較表 萬元

由表4結(jié)果可知，建廠方案中統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案投資現(xiàn)值為65 625萬元，預選和磨選分開建設(shè)方案比統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案多6 081萬元；統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案經(jīng)營費現(xiàn)值為49 235萬元，預選和磨選分開建設(shè)方案比統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案少461萬元；投資經(jīng)營費現(xiàn)值合計預選和磨選分開建設(shè)方案比統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案多5 620萬元。預選和磨選分開建設(shè)方案較統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案的費用現(xiàn)值差額百分比分別為4.89%。說明統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案在經(jīng)濟上優(yōu)于預選和磨選分開建設(shè)方案。

4 技術(shù)經(jīng)濟分析

4.1 推薦建廠方案

通過該礦山尾礦再選工程建廠分析，推薦采用統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案，并以該方案為基礎(chǔ)進行工程的技術(shù)經(jīng)濟分析。

4.2 工程投資估算

工程建設(shè)投資范圍包括：工程費用、工程建設(shè)其他費用、基本預備費[5]。

工程內(nèi)容主要包括：尾礦庫尾礦回采系統(tǒng)，尾礦制漿系統(tǒng)，尾礦預選及過濾系統(tǒng)，懸浮磁化焙燒系統(tǒng)，磨礦選別系統(tǒng)，尾礦處理系統(tǒng)，精礦處理系統(tǒng)，給排水工藝設(shè)施，余熱發(fā)電系統(tǒng)，懸浮爐脫硫系統(tǒng)等。

該項目總投資177 257萬元，其中工程建設(shè)投資170 293萬元，建設(shè)期利息5 931萬元，鋪底流動資金1 032萬元。

4.3 職工定員

合計職工定員為548人，其中生產(chǎn)人員496人，管理服務(wù)人員52人。這包括：尾礦回采職工定員為88人，其中生產(chǎn)人員80人，管理服務(wù)人員8人；選廠職工定員為460人，其中生產(chǎn)人員416人，管理服務(wù)人員44人。

4.4 技術(shù)經(jīng)濟評價

由表5可知，項目投資財務(wù)內(nèi)部收益率(所得稅后)為9.06%，高于現(xiàn)階段鋼鐵行業(yè)一般可以達到的收益率，項目的投資回收期10.97年，說明項目的投資效益好。該項目年均利潤總額10 851萬元，利稅總額16 025萬元，稅后利潤8 138萬元，說明獲利能力較強，經(jīng)濟效益好。

表5 主要經(jīng)濟指標匯總表

5 結(jié)語

1)尾礦回采及選別符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策，且技術(shù)先進、可靠，能得到較好的鐵精礦產(chǎn)品。

2)采用統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案比預選和磨選分開建設(shè)方案減少了預選車間、預選尾礦濃縮和相應(yīng)預選精礦輸送管道。

3)經(jīng)可比投資及經(jīng)營費比較，統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案在經(jīng)濟上優(yōu)于預選和磨選分開建設(shè)方案。

4)統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析，認為項目獲利能力較強，經(jīng)濟效益好，在財務(wù)上是可行的。

5)綜合分析后，推薦統(tǒng)一建設(shè)在新廠區(qū)方案。