Ramu红土镍矿矿浆的生产实践_李丹.pdf

收稿日期2019-10-17 作者简介李丹 （1981） ， 男， 高级工程师， 硕士。 总第 522 期 2019 年第 12 期 金属矿山 METAL MINE Ramu红土镍矿矿浆的生产实践 李丹 1， 21 （1. 中国冶金科工集团公司， 北京 100028； 2. 瑞木镍钴管理 （中冶） 有限公司， 北京 100028） 摘要介绍了 Ramu红土镍矿的矿山工程， 概述了红土镍矿矿浆的生产情况。实践中采用 VOLVO A40E型 运矿车自动卸矿挖掘机加矿的原矿仓给料作业方式， 结构化焊接制备和模块化更换的方法改造顶条格筛， 控制上 游来料中砾石和稀料的下料量， 实现原矿仓的有效给料和下料； 采用铁板给料机给下游稳定有效地输送矿石； 改进 圆筒洗矿机的筛条和衬板， 提高有效运转率； 改进槽式擦洗机， 提升返砂能力和擦洗效果； 采用直线振动筛筛分矿 浆， 使制备的初级矿浆产品粒度达到-3 mm； 采用增大摩擦力， 及对磨损的头轮进行更换的措施， 缓解1号皮带式输 送机雨天打滑的问题， 解决了矿浆生产环节的瓶颈问题， 实现供给湿法冶炼工艺的矿浆产能达产。通过Ramu矿山 水力采矿造浆的规模化生产实践， 实现供给湿法冶炼工艺的矿浆产能超产， Ramu矿山水力采矿单日生产的矿浆量 能占到矿浆生产总量的三分之一以上， 运行成本较低， 特别是能够弥补 Ramu地区常规的机采在雨季作业效能降 低、 产能下降问题， 在Ramu矿山矿浆生产方面有广阔的应用前景。Ramu矿山2019年原矿处理预计达到700万t， 生产矿浆1 600万m3， 折算输送冶炼厂的金属镍量达到41 500 t， 达到设计产能的110， 实现湿法冶炼提取有价金 属镍钴所需矿浆的按需供给。 关键词红土镍矿矿浆原矿仓顶条格筛圆筒洗矿机槽式擦洗机皮带式输送机水力采矿造浆 中图分类号TD864文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -12-026-08 DOI10.19614/ki.jsks.201912004 Practice on Slurry Preparation for Ramu Laterite Nickel Mine Li Dan1， 2 2 （1. China Metallurgical Group Corporation， Beijing 100028， China； 2. Ramu Nico Management （MCC）Limited， Beijing 100028， China） AbstractThe project of Ramu laterite-nickel mine was introduced and the production of laterite-nickel ore slurry are described. In practice， the raw ore bin feeding mode of the of VOLVO A40E type ore auto-unloading trunk excavator was ad- opted，and the structural welding preparation and the modular replacement are used to modify the top bar screen，to control the amount of gravel and thinners from the upstream，and to realize the effective feeding and loading of the raw ore bin； The iron-plate feeder is adopted to stably and effectively transport the ore at downstream. Improving the screen and lining plate of the cylinder washing machine can raise the effective operation rate； Improving the trough type scrubbing machine can enhance sand returning capacity and scrubbing effect；The linear vibrating screen was adopted to screen the pulp，and make the particle size of the prepared primary pulp product at -3 mm；By increasing the friction and replacing the worn head pul- ley，the slipping problem of No.1 belt conveyor in rainy days can be alleviated，which breaks the bottleneck at the pulp pro- duction link，and achieves the capacity of pulp supplied to the hydrometallurgy process. Through the large-scale production practice of hydraulic mining and pulping in Ramu mine， the production capacity of slurry supplied to hydrometallurgy process is over produced. The daily production of slurry in hydraulic mining in Ramu mine can account for more than one third of the total production of slurry with relatively low operation cost. Especially it can make up for the operation efficiency reduction of conventional mechanical mining in the rainy season in Ramu area which results in the reduction of production capacity. Hence，there is a broad application prospect in the slurry production of Ramu mine. In 2019，the treatment capacity of raw ore in Ramu mine is expected to reach 7 million tons， and the production of ore slurry will reach 16 million m3. The amount of nickel transferred to the smelter will reach 41 500 tons， with the design capacity of 110， so as to realize the on-demand sup- Series No. 522 December2019 26 ChaoXing ply of ore slurry required for the extraction of valuable nickel and cobalt by hydrometallurgy. KeywordsLaterite-nickel slurry， Raw ore bin， Top bar screen， Drum washer， Scrubber， Belt conveyor， Hydraulic mining and pulping 有色金属镍具有耐腐蚀、 耐高温、 防锈、 可塑性 强的优异性能， 在不锈钢和合金钢等钢铁领域应用 较多， 并在电镀、 飞机、 雷达等各种军工制造， 民用机 械制造中得到广泛的应用。特别是在电池领域的应 用， 近年来引人注目， 镍和另一种战略金属材料钴构 成的复合三元材料应用到锂电池的正极， 使得充电 电池具有能量密度高， 输出功率大和续航里程长的 优点， 因而在新能源汽车供电电池领域得到了越来 越多的应用。硫化镍矿和氧化型红土镍矿是提取金 属镍和伴生钴的重要资源， 尤其是对占到镍资源储 量约四分之三的氧化型红土镍矿的开发利用， 具有 重要的意义 ［1］。 由于国内镍矿资源储量不能满足需求， 开拓新 的资源地成为必要的战略抉择。中国冶金科工集团 公司大力践行 “一带一路” 倡议， 深入实施 “走出去” 战略， 积极参与了海外Ramu红土镍矿项目的并购。 Ramu矿山位于南北回归线范围， 太平洋西南的巴布 亚新几内亚马当省的Ramu区域， 属于世界级的特大 型氧化型红土镍矿， 矿石储量达到1.4亿t， 资源丰富， 集团公司以此为依托， 建成并运营集采选冶为一体 的世界级的镍钴钪铬矿业冶金项目 ［2-3］。项目采用高 压酸浸湿法冶炼技术从氧化型红土镍矿中提取镍， 并得到附属产品钴、 含有稀土金属钪的粗钪中间 体 ［4］， 以及经过过程选矿后得到的铬铁矿副成品， 生 产的有色金属产品种类多， 数量较大。生产的铬铁 矿约合12万t/a ［5］， 生产的氢氧化镍钴中间产品， 设计 产能折合金属当量约为镍33 kt/a， 钴3.3 kt/a， 占到世 界份额的3以上。以氢氧化镍钴中间产品为基体 制备的复合三元材料被越来越多的应用到了新能源 锂电池方面。由于项目所在地地形复杂、 交通不便， 湿法冶炼提取镍和钴所使用的原矿难以用常规方法 从矿山运输到冶炼厂， 项目在红土镍矿矿浆水力学 特性试验的基础上， 设计以水作为输送矿体的载体， 以水力管道运输的方式， 采用长约135 km矿浆输送 管道把原矿制备得到的红土镍矿矿浆， 通过多级泵 站接力运输， 并结合地形高度差， 最终输送到相距约 90 km的冶炼厂， 实现了矿体的大体量、 长距离、 连续 不停顿的高效输送。Ramu矿山从2012年底正式投 产， 生产负荷由设计产能的35提升到2015年78， 并在2017年达到106 ［2］， 2019年预计能达到110， 实现稳步超产。矿山产能和生产负荷的稳步提升与 红土镍矿矿浆的生产实践中积累的成功经验是离不 开的。总结Ramu矿山工程中的成功经验， 并发现不 足， 提出合理化建议， 为下一步继续挖掘潜力， 对实 现稳定超产的实际工程应用具有较大的指导意义， 并为项目后续二期扩建的设计施工提供了一种可行 的解决方案。 1生产概况 Ramu红土镍矿床由澳大利亚矿物资源勘探局于 1962年发现， 此后， 多家不同公司对矿床进行了不同 程度的地质工作。Ramu镍红土矿床矿石储量大， 并 且赋存于地表， 适宜于露天开采， 具有开发的优越条 件， 但直到中国冶金科工集团获得Ramu镍矿的开采 权等矿山权益后， 采用高压酸浸的湿法冶炼技术提 取镍、 钴有价金属及稀土金属钪， 并经过多方面的努 力实践后， 红土镍矿资源的开发利用才转化为现 实 ［6-8］。Ramu 镍钴项目探矿许可证覆盖面积 249 km2， 采矿许可证覆盖面积60 km2。目前， 经过钻探工 作的约 25 km2， 由 7.2 km2的 KBK区、 3.0 km2的 Ramu 西区、 处于中间及边缘的7.9 km2大 Ramu区组成， 统 称为Ramu矿区。Ramu矿区镍金属量超过100万t， 钴金属量超过10万t， 为世界级大型红土镍矿， 设计 利用储量可满足20 a生产， 远景储量可满足40 a以上 生产。Ramu矿山自2012年底实现全面投产以来， 经 过几年的生产实践， 目前生产能力已经超出当初设 计指标， 实现超产运行。2019年原矿处理能力预计 达到700万t， 生产矿浆1 600万m3， 折算输送冶炼厂 的金属镍量达到 41 500 t。随着项目产能的逐步提 升， Ramu项目的直接生产成本始终处于下降的趋势， 与世界上其他采用高压酸浸湿法工艺的红土镍矿项 目相比， 生产成本控制得比较好。集团公司积极践 行 “一带一路” 的国家战略， 加大对红土镍矿项目的 投资， 适时启动二期扩建投资项目， 以期通过项目的 成功运营经验， 进一步发挥扩大规模后产生的边际 效应， 进而降低成本， 实现较好的经济技术效果。 Ramu红土镍矿采用湿法冶炼技术提取镍钴， 对 生产输送的矿浆质量要求比较严格。为此， 采矿按 照矿浆质量要求安排生产 ［9］， 并在配矿实践中进行 科学配矿。通过生产探矿地质模型， 结合地质取样 情况， 确定开采对象和范围， 指导配矿； 在开采过程 中， 对矿石采用褐铁矿层、 残积层及含砾残积层采取 因地制宜， 分采和混采相结合的方案， 同时在矿区内 2019年第12期李丹 Ramu红土镍矿矿浆的生产实践 27 ChaoXing 开拓多个采场进行采矿， 并为运矿车配备GPS车辆 调度系统， 明确出矿位置和装矿数量； 对采点的覆盖 层进行充分剥离， 消除杂质影响； 对配矿的后续过程 矿浆进行实时有序跟踪， 及时调整配矿； 利用矿浆储 槽进行有效配浆； 加强配矿各环节的技术配合和现 场组织管理。通过采用以上科学配矿的措施， 使得 红土镍矿供矿矿浆质量符合要求， 实现供给湿法冶 炼工艺的矿浆质量稳定达标， 解决了冶炼需要什么 质量的矿浆， 矿山就将为冶炼准备什么质量的矿浆 的课题。但Ramu项目是一个采选冶为一体的世界 级矿业项目， 在实现供给矿浆质量合格的条件下， 更 要把供给矿浆的规模提上去， 进一步实现湿法冶炼 需要多少矿浆， 采矿造浆就为冶炼生产多少矿浆的 课题， 通过把产能提上去， 实现规模效应， 降低成本， 提升经营效益。为此， 需要着力打通造浆生产流程 中存在的瓶颈因素。 Ramu矿山矿浆生产工艺流程， 如图1所示 原矿 经过原矿仓下料， 铁板给料机给料后， 采用二段擦洗 一次筛分流程生产矿浆， 分别选出35 mm、 3 mm 的 废石， 制备出-3 mm 初级矿浆。矿浆生产过程分为 三个平行的系列， 每个系列由 1 台仓顶条格筛、 1个 原矿仓、 1 台铁板给料机、 1 台圆筒洗矿机和 2 台槽 式擦洗机组成。每个系列中， 由上部的原矿仓顶条 格筛下料， 进入原矿仓后， 经铁板给料机给料φ3 200 mm9 000 mm圆筒洗矿机， 经洗矿后， 35 mm的粒 级砾石物料通过 1号皮带式输送机输送到1号堆场堆 存， 作为筑路石料； -35 mm 矿石经分矿漏斗自流进入 2台2 500 mm9 200 mm槽式擦洗机进行二段擦洗， 槽式擦洗机返砂 （3 mm） 由4号皮带式输送机输送至 2号堆场堆存， 作为筑路石料； 槽式擦洗机溢流进入贮 槽后， 经振动筛过筛， 筛上料 （3 mm） 通过 1号皮带式 输送机输送到1号堆场堆存， 振动筛筛下料 （-3 mm） 作为生产的初级矿浆， 经渣浆泵输送至选矿车间进一 步回收铬铁矿， 以满足湿法冶炼及矿浆管道的输送要 求， 并进行浓缩矿浆， 制得成品矿浆， 输送到冶炼厂。 2解决矿浆生产产能达标采取的措施 通过洗矿作业对原矿进行处理， 洗出原矿中的 砾石和其他杂质， 产出-3 mm 的初级矿浆， 并进一步 除铬和浓缩， 得到矿浆成品。其中， 生产出初级矿浆 是关键， 打通初级矿浆生产环节中存在的瓶颈问题， 对生产产能的发挥有着十分重要的作用。针对初级 矿浆生产实践中， 原矿仓吃料暴露出来的问题以及 铁板给料机、 圆筒洗矿机、 槽式擦洗机、 直线振动筛、 1号皮带式输送机设备效能问题而影响对吃料的消 化， 导致矿浆生产产能受限的问题， 采取措施进行了 改进， 以满足连续化大规模生产的需要。 2. 1原矿仓的有效给料和下料 矿仓是Ramu矿山生产系统的重要组成部分， 原 矿是通过原矿仓仓底直接对铁板给料机受料履带铁 板进行给料的， 原矿仓工程性能直接影响矿山的生 产能力。Ramu原矿仓采用地面式的结构形式， 仓体 从仓上到仓下采用了上宽下窄斜坡构造， 加矿口的 尺寸约 6.6 m6.1 m， 仓体有效容积约为 150 m3， 贮 矿时间约为1 h， 以匹配下游的铁板给料机从仓底吃 料的生产要求。原矿仓的两端横梁上安装固定有顶 条格筛， 起到对原矿的初级筛分作用。原矿通过时， 粒度大于 350 mm以上的砾石被截留在筛上， 而小于 350 mm的筛下物料则直接进入原矿仓。在进料过程 中，Ramu红土矿矿石由于湿度较大， 滞留在顶条格 筛上， 堵塞原矿仓； 同时， 原矿中截留在顶条格筛上 的大块砾石如果不及时清理出来， 也能造成下料不 畅， 乃至断料。这些问题， 成为Ramu矿山生产初期 制约产能提升的关键因素。 2. 1. 1原矿仓加料作业方式 针对下料不畅的问题， Ramu矿山经过实践摸索， 改进原矿仓的给料作业， 采用了 VOLVO A40E型铰 接式运矿卡车自动卸矿履带式液压挖掘机加矿的 原矿仓给料作业方式， 通过A40E型铰接式卡车把采 装运输来的原矿自动卸载到矿仓正面的边沿， 用侧 向平台配置的履带式液压挖掘机铲装矿石， 充分利 用挖掘机铲斗容量， 将原矿集中铲起并抛开， 分散进 入原矿仓， 利用挖掘机铲背的压力进行摩擦挤压， 把 粘附在顶条格筛上矿石摩擦挤压下去， 并使用铲斗 甩出不能过筛的大块砾石， 集中堆存起来， 由运矿卡 车将之运回采场回填， 通过以上原矿仓加料作业方 式实现了有效的给料和下料。 2. 1. 2模块化更换破损的顶条格筛 针对挖掘机扒矿给料过程中， 由于矿体和铲斗 对顶条格筛的撞击， 发生格筛破损， 需要对格筛进行 焊接修复而影响连续下矿的情况。实践中采用了耐 金属矿山2019年第12期总第522期 28 ChaoXing 撞击的宽度和厚度为100 mm的 A3型方钢作为格筛 的制作材料， 并分别用13根间距为350 mm的A3型 方钢在现场进行正反面的结构化焊接， 制备出网格 尺寸为350 mm350 mm的顶条格筛。对新的顶条 格筛采用吊装作业， 模块化的方法更换原矿仓上破 损的顶条格筛。通过采用A3型方钢制作的格筛屈服 值能达到235 MPa， 抗撞击强度高， 使用周期显著延 长。此外， 塑性、 焊接性能也较好， 便于现场结构化 的制备， 同时， 采用模块化整体更换的方法， 大幅缩 短检修作业时间， 满足了连续给料和下料的生产需 要。 2. 1. 3实现原矿仓均衡稳定的给料和下料 在原矿仓的下料实践中， 不仅要做好矿仓的下 料作业， 也要对上游采矿作业的来料性状进行控制， 以实现上一道工序为下一道工序的正常工作创造条 件。既要防止连续的含砾石多的原矿从一个原矿仓 下料， 导致堵塞而引起的下料不畅的问题， 也要防止 来料太稀而引起的窜料生产事故。稀料由于含水率 高， 呈稀泥状， 进入原矿仓后， 由于纵深高度差， 能对 后续作业的铁板给料机和圆筒洗矿机， 产生较大的 冲击， 导致矿浆四溅， 特别是在连续供给稀料的下料 情况下， 甚至会造成后续作业的圆筒和1号皮带的堵 塞而不得不停机， 进行长时间清淤。虽然窜料事故的 发生率较低， 但给作业操作过程和设备带来了安全隐 患， 并严重影响生产。因此， 在原矿仓下料的生产实 践中， 对从采场或原矿堆场出矿的来料状况要加以控 制， 既要防止原矿中的砾石量多引起的堵塞事故， 也 要注意控制在雨季生产， 来料过稀， 可能引起的窜料 生产事故， 实现均衡稳定的给料和下料生产。 通过对原矿仓采取科学合理的给料和下料方 式， 并结合对来料性状的控制， Ramu矿山实现了原矿 的有效下料， 同时抓好原矿仓的生产组织管理工作， 狠抓白班收车时间和夜班接班时间， 在交接班衔接 上， 进行值班查岗的持续化管理， 防止了交接班的空 档期造成的生产缺料； 加强对原矿仓下料的监控， 实 时合理安排3个原矿仓的粉矿和块石矿的下矿； 并通 过在现场新增加维修车间， 及时维修有故障的移动 设备， 提高其运转率， 使得原矿仓能始终满负荷运 行。 通过以上措施， 解决了原矿仓能吃得饱矿、 有效 下矿的问题， 牵住了矿山产能提升的牛鼻子， 调动了 矿山采矿及移动设备的充分运转， 解决了矿山产能 提升的关键瓶颈， 2019年原矿仓处理原矿预计达到 700万t， 这为后续的矿浆制备提供了基础条件。 原矿仓的运行虽然满足了达产要求， 但实践中 还存在着一些安全问题。目前使用的矿仓系列空间 设计上过于紧凑， 造成下料的挖掘机工作平台空间 比较狭小， 挖机不能有效施展开而影响作业效能。 同时， 原矿仓和后续洗矿作业在空间布局上没有预 留安全的缓冲空间， 存在着原矿中碎石坠落到与其 纵深相邻的洗矿作业面上， 造成潜在人身伤害的安 全风险。针对实践中发现的问题， 在后续项目扩建 中的原矿仓设计方面， 要注意矿仓在空间布局上保 持合理的间距， 并与洗矿造浆作业面保持安全的缓 冲距离， 通过科学合理的空间布局来加以解决。 2. 2矿石的稳定有效输送和给料 Ramu 矿山采用 1 800 mm9 500 mm规格的重 型铁板给料机实现从原矿仓受矿和对圆筒洗矿机的 给矿， 原矿仓的原矿直接给料在铁板给料机链板上， 并经过链板运输， 从下料漏斗给料给圆筒洗矿机。 在实践生产中， 铁板给料机给料频率一般保持在40 Hz以满足生产的需要， 但是矿石中砾石较多， 下游作 业负荷重时， 也要适当调低工作频率， 降低工作负 荷， 实现矿石的有效输送。针对铁板给料机承重和 受力大的工作特点， 生产现场及时做好日常的润滑 工作， 并结合检修安排， 更换磨损的铁板和托轮等部 件， 保持了重型铁板给料机的有效运转。 2. 3提高圆筒洗矿机有效运转率 矿石由进料口进入圆筒洗矿机后， 在回转过程 中， 经过筒体洗矿段水的浸泡、 冲击， 以及高压水的 清洗后， 洗下的矿浆从筛分段的筛孔下排出， 大块废 石从下部的排矿端排出。在生产实践中针对块石 多， 造成下游槽式擦洗机处理不过来的问题， 在筛分 段加宽了圆筒洗矿机筛条宽度， 将筛条之间的筛孔 尺寸由50 mm缩短到35 mm， 使尺度大于的35 mm的 块石能分离出来， 以减少槽式擦洗机的处理负荷。 另外， 在洗矿段作为保护圆筒筒体的橡胶衬板， 由于 和矿石的不断击打摩擦， 出现损坏， 每隔3～4个月， 就 需要对 180块橡胶衬板进行更换， 影响了生产。对 此， 实践中， 通过对橡胶衬板重新选型， 选配具有能 较好吸收冲击能力和较高抗磨能力的橡胶衬板， 投 入运行后， 使得橡胶衬板使用寿命提高到当前的7～8 个月， 提高了圆筒洗矿机的有效运转率。 2. 4提升槽式擦洗机返砂能力和擦洗效果 矿浆生产二段擦洗采用槽式双轴擦洗机， 借助 其较强的擦洗作用， 使得胶体状的给料矿浆泥团被 其叶片切割、 擦洗， 使矿和砾石分离， 洗出的小颗粒 矿浆， 从溢流槽排出， 粗颗粒及块石则在叶片的推动 下， 从排矿口排出。但是在使用初期， 槽式双轴擦洗 机由于结构问题， 存在着返砂提升量少， 返砂累积在 2019年第12期李丹 Ramu红土镍矿矿浆的生产实践 29 ChaoXing 槽内， 压轴导致主轴磨损严重， 使用周期短， 甚至发 生轴断裂、 电机烧坏的事故， 严重影响了生产。对 此， 进行了槽式擦洗机的改进， 选用配有叶片座的主 轴， 并装配适当尺寸的叶片， 整改后投入使用， 返砂 能力提升明显， 排料情况良好， 处理量满足了要求， 使用周期也大幅提高。同时对矿体擦洗的效果也有 改善， 能把粒度大于3 mm的物料从返砂段排出， 且排 出的物料中基本不含矿浆， 直接作为废石， 使用4号 皮带运输系统将其输送到2号堆场堆存。在此基础 上， 结合检修安排， 及时更换磨损严重的叶片， 使槽 式擦洗机保持良好的工况， 满足了生产的需要。 2. 5制备粒度-3 mm的初级矿浆产品 矿浆粒度是衡量产出的初级矿浆质量情况的重 要指标， 若矿浆中含有硬质大颗粒， 则会明显增大对 输送矿浆的管道及后续湿法冶炼的高压酸浸给料泵 的磨损， 影响稳定生产。而从槽式双轴擦洗机溢流 端自流进入矿浆储槽内的矿浆， 以及水力采矿 （见3.1 节） 造浆输送到储槽的矿浆， 有时还存在着粗颗粒， 以及夹带着其他杂质， 使矿浆粒度达不到要求。对 此， 实践中Ramu矿山利用渣浆泵把储槽内的矿浆泵 入管道， 采用直线振动筛进一步过滤筛分矿浆， 分离 出的3 mm的粗颗粒筛上物经过下料漏斗， 合并到1 号皮带并输送到 1 号堆场堆存， 振动筛筛下料 （-3 mm） 作为生产的初级矿浆产品， 通过采取以上措施， 实现生产的初级矿浆粒度达标。 2. 6缓解1号皮带式输送机雨天打滑 1号皮带式输送机在矿浆生产中的作用， 是把圆 筒洗矿机分离出的大块废石和直线振动筛的大颗粒 筛上物， 输送到1号堆场进行集中堆存。根据最近2 年来的生产实践， 该皮带存在着在雨季工作时， 出现 皮带与主动轮打滑的问题， 特别是在连续的雨天， 出 现皮带与主动轮打滑的现象更频繁， 导致废石排不 出， 不得不停车。在实践中， 确认由以下二方面的原 因造成 一方面由于雨天天气， 空气湿度大， 导致1号 皮带的背面有水， 水膜导致摩擦力减小而引起上述 问题； 另一方面， 该机头轮滚筒衬胶面在工作数年 后， 磨损严重， 也会导致摩擦力减小。经过摸索， 在 现场采用在1号皮带式输送机头部撒细沙等简便的 办法， 增加运行时的摩擦力， 同时对磨损的头轮进行 更换的办法， 取得一定的效果， 缓解了1号皮带式输 送机雨天打滑的问题。由于进一步扩大产能规模 后， 块石处理量将会大幅增加， 会导致1号皮带式输 送机的实际载荷量高于设计值， 因而在以后的工作 中， 需要考虑提高1号皮带式输送机的功率， 从当前 的DTⅡ型带式输送机 （宽1 200 mm、 速度1.5 m/s、 坡 度12） 功率37 kW， 提高到50 kW， 并配置相应的50 kW功率驱动组合， 满足大规模生产的需要。 此外， 1号皮带式输送机连续作业时， 输送的废 石堆积起来， 会形成一定高度的锥形废石堆。目前 废石卸料点只有1个， 挖掘机或铲车进行废石装运作 业时， 不断有废石跌落， 存在作业安全隐患。因此， 在以后的工作中， 还需要考虑增加卸料转换装置， 使 废石卸料点由1个调整为2个。同时， 在以后的设计 中， 要考虑增加可逆皮带， 以便根本性地解决这一问 题。 2. 7小结 Ramu矿山通过采取措施实现原矿仓的有效给料 和下料； 控制铁板给料机运行频率， 实现矿石的稳定 有效输送和给料； 改进圆筒洗矿机的筛条和衬板， 提 高有效运转率； 通过改进槽式擦洗机， 提升返砂能力 和擦洗效果； 采用直线振动筛筛分矿浆， 制备粒度-3 mm的初级矿浆产品； 采取措施缓解1号皮带式输送 机雨天打滑的问题。以上措施的实施， 保障了洗矿 造浆设备的运转率， 保证了矿浆生产的连续稳定运 行， 满足大规模矿浆生产的需要。为了进一步满足 产能提升的需要， 在原来3个系列设计的基础上， 增 加了第 4个备用生产系列， 以实现一个系列停工检 修， 仍能保持3个系列运行， 使原矿的处理能力达到 700万t， 实现供给湿法冶炼工艺的矿浆产能达产。 3水力采矿造浆规模化生产存在的问题和解 决措施 水力采矿是指用高压水枪产生的高速水流冲射 在矿床壁上， 使矿石崩碎落下来， 并成为具有流动性 的水矿混合物矿浆的过程。Ramu红土镍矿是含铁 镁的橄榄岩、 及部分硅酸盐矿物的超镁铁质岩经长 期的雨水浸淋、 蚀变、 富集风化变质， 分解和浸出形 成的氧化型镍矿， 特别是在Ramu矿山雨量充沛， 年 平均降雨量在3 000 mm以上， 饱和的二氧化碳以及 赤道气候的季节降雨方式加速了风化过程， 铁镁质 硅酸盐矿物被地下水浸出和弱酸性降雨的过滤形成 了由铁、 铝、 硅、 镁、 镍等含水氧化物组成的疏松黏土 状镍钴残留矿物； 同时， 由于地处 Bismach山脉丘陵 地带， 起伏较大， 矿浆能从高到低形成自流。以上 Ramu红土镍矿的成矿特点， 和 Ramu矿山的气候和 地貌特点， 决定了其适合于水力采矿造浆。 3. 1 水力采矿造浆实现矿浆产能超产 Ramu矿山水力开采流程， 如图2所示。通过采 用多级输水泵， 把从标准高度800 m的高位水池的来 水， 打入到880 m标高的水枪， 并利用产生的高压水 流， 喷射红土矿矿层， 使其成为可流动的矿浆， 再因 金属矿山2019年第12期总第522期 30 ChaoXing 地制宜利用地形的高度差， 将矿浆引入矿浆廊道， 自 流进入积浆池， 通过安装在积浆池底的潜水渣浆泵 抽取矿浆并输送到加强泵， 经加压后输送到矿浆管 道。Ramu矿山水力采矿造浆经过2016年试验运行 后， 反馈效果较好， 在2017年正式推广， 进行规模化 生产， 产能得到迅速提升。经过实践摸索， 工作装置 不断改进， 性能不断提升， 形成了一套较有效的水力 采矿造浆运行装置和一套较成熟的开采技术。目 前， 在 Ramu矿山 KBK矿区西部的 12号采场及东南 部的16号采场同时进行大规模水力采矿造浆作业， 其单日生产的矿浆量能占到矿浆生产总量的三分之 一以上， 实现了供给湿法冶炼工艺的矿浆产能超产。 水力开采直接形成矿浆， 不需要机采运矿车的 装矿运矿、 更不需要原矿仓给料下料及后续的造浆 过程， 只需要采用管道运输， 并对产出的矿浆按 2.5 节进行过筛处理， 运行成本较低， 特别是能够弥补 Ramu地区常规的机采方法在雨季作业效能降低带来 的产能下降问题， 其独特的优势， 在Ramu矿山矿浆 生产方面有广阔的应用前景。Ramu矿山的水力开采 造浆的生产实践， 为水力采矿技术的开发应用， 提出 了一条切实可行的技术思路。 3. 2水力采矿核心装备存在问题的解决措施 Ramu矿山水力采矿造浆的实践中， 要充分发挥 其作业效能， 还需要解决相关的问题。在用水方面， Ramu矿山所在的地区虽然雨量充沛， 但80以上的 降雨量集中在雨季， 而旱季的降雨量偏少， 这就使得 在旱季的水力采矿造浆作业， 因为用水量不足而引 起产能受限的问题。对此， Ramu矿山采取了对生产 过程溢流水的回收利用措施， 通过对回水的综合利 用来保障水力采矿造浆的用水问题。在回收率方 面， 水力采矿造浆作业对粉矿的开采十分有效， 但是 对块石矿及粉矿开采过程中形成的砾石层， 处理较 为低效， 导致水力采矿对矿体回收率偏低的问题， 因 此在生产实践中， 还需要摸索把机采结合到水采中 去， 协助进行块石矿的开采转运， 以达到应采尽采， 充分利用矿体资源， 提高资源回收率的目的。在水 力采矿造浆作业的生产装备方面， 大量的使用到渣 浆泵设备， 进行矿浆的抽取提送， 是作业流程的核心 设备。目前， 该设备采用的是国外厂家生产的潜水 渣浆泵， 售价高， 且运行质量不太稳定， 维修也较为 复杂， 一旦出现问题， 就会影响了水力采矿造浆作业 的正常进行。对此， Ramu矿山组织了渣浆泵设备的 选型论证， 使用国产品牌的潜水渣浆泵， 通过试验运 行的反馈效果来看， 运行质量稳定， 可靠性好， 且价 格不到国外产品的五分之一， 具有性价比高的特点， 因而完全有必要在水力采矿造浆作业中推广， 让价 廉质优的国产渣浆泵成为核心装备， 实现降本增效 的目的。 4矿浆生产过程平衡水使用采取的措施 在使固态原矿转化为水矿混合物的矿浆生产过 程中， 用水量很大， 每处理1份干矿， 平均需要使用约 5份以上的水， Ramu红土矿虽然属于湿型红土矿， 在 旱季矿床含水率能达到40％的水平， 矿床开挖后， 作 业面原矿受降雨影响， 含水率更能达到60％ ［10］。原 矿自身含水比较高， 平均含水能达到40以上， 但由 于原矿处理量很大， 按照处理10 600 t/d干矿来算， 新 水用量还是要达到40 000 t/d， 如何在矿浆生产过程 中， 对水资源进行综合利用， 实现水利用的平衡， 也 是一个重要课题。 4. 1抽取新水的措施和存在的问题 矿山水源地取水点为Gagaiyo河， 采用了5台深 井泵 （流量600 m3/h、 扬程240 m、 功率560 kW） ， 取水 设计能力为2 400 m3/h， 采用底栏栅从河中取水， 并经 过引水廊道引入沉砂池， 沉砂池溢流水进入取水池， 深井泵从取水池中抽取水， 并经并行的2条直径500 mm， 长度3 200 m输水管线输送至2座容量为3 000 m3高位蓄水池， 供矿浆生产使用。 目前， 水源地供水能力基本能满足矿浆生产的 需要， 但是也存在着引水用的沉砂池容易发生堵塞， 影响取水作业的问题。一方面由于取水用的拦河坝 存在设计不太合理， 导致从上游来的淤砂大部分没 有随水带走， 而是淤积在沉砂池内。另一方面， 沉砂 池内的排砂泵已经损坏， 沉砂池内沉积的淤砂只能 采用挖机清理， 费时费力， 功效低。综合以上， 上游 来的淤砂在取水口沉积， 以及沉砂池内的排砂泵功 能恢复的问题还有待处理。 4. 2回水利用措施 目前， 生产过程的浓密机对矿浆浓度浓缩产生 的溢流水由回水泵送到圆筒洗矿机， 作为原矿的冲 洗用水。但由于现场的生产工况变动较为频繁、 且 2019年第12期李丹 Ramu红土镍矿矿浆的生产实践 31 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ 幅度较大， 导致经常出现溢流， 水资源浪费的情况， 因而需要加强对水的回收利用。为此， Ramu矿山在 16号水采作业点附近， 建设了2座有效容积3 000 m3 的回水调节池， 并配备有2用1备的3台回水泵 （流量 350 m3/h、 扬程75 m、 功率160 kW） ， 把浓密机的溢流 水以500～700 m3/h的流量集中输送到回水调节池， 供 水力采矿造浆作业使用， 从反馈效果来看， 回水利用 不仅满足了生产作业的需要， 而且使从水源地抽取 的新水量降低了20， 显著地节约了生产用水成本。 5雨水沉淀池综合利用措施 矿浆生产作业建有容量为10 000 m3的雨水沉淀 池， 用于汇集和沉淀矿区雨水， 防止矿区含矿泥的雨 水经地表径流， 污染河流而引起环境污染， 同时一并 作为事故池， 处理临时发生的矿浆事故。其通过安 装在沉淀池内的多台清水泵， 把沉淀后的雨水作为 生产用水， 输送至矿浆生产作业中重复利用。但是 根据现场使用情况来看， 每次下大雨时夹带的泥砂 矿浆很快就把沉淀池淤满， 而不能起到供水的作用。 根据这个情况， 现场积极进行调整， 把雨水沉淀池转 变为矿浆吸收池， 定期使用渣浆泵把淤积的矿浆泵 送到造浆系统中， 回收矿浆， 同时使淤满的雨水沉淀 池清空， 以恢复其汇集和沉淀矿区雨水及所携带的 泥砂矿浆的功能。 6结论 概述了Ramu矿山红土镍矿矿浆的生产情况， 总 结了实践中， 通过打通矿浆生产中出现的瓶颈问题， 实现供给湿法冶炼工艺的矿浆产能达产； 通过水力 采矿造浆的规模化生产， 实现超产。分析了对水资 源进行综合利用的措施， 以及对雨水沉淀池的利用， 并得到以下结论 （1） 采用运矿车自动卸矿挖掘机加矿的原矿仓 给料作业方式； 采用A3型方钢材料结构化焊接制备 顶条格筛， 模块化更换破损的顶条格筛的方法； 并结 合对上游采矿作业的来料性状的控制， 实现了原矿 仓稳定有效的给料和下料生产， 解决了矿山产能提 升的关键瓶颈， 2019年原矿仓处理原矿预计达到700 万t。提出在原矿仓之间及与洗矿操作平台空间布局 的施工设计上， 要注意矿