优化设计与山达克选矿厂的顺利投产.pdf

第5 2 卷第4 期 2 00 年1 1 月 有色金属 N N F E R R U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ，N o N o v e m b e r20 0 优化设计与山达克选矿厂的顺利投产 杨松荣 北京有色冶金设计研究总院，北京1 0 0 0 3 8 摘要山达克选矿厂的顺利投产表明。工艺流程及其设计方案的合理是其成功的关键，而优化则是达到工艺流程及其设计 方案合理的关键。 关键词优化设计；选矿厂；工艺；霹弓置；设备选择 中图分类号T D 9 2 8 ．1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 巴基斯坦第一座选矿厂山达克铜金选矿厂位于 巴基斯坦陴路支省境内，设计原矿处理能力 1 2 5 0 0 t ／d 4 2 5 万t ／a 。 山达克矿体在2 0 世纪7 0 年代初发现，开始进 行地质勘探工作。2 0 世纪8 0 年代末，中国参加国 际招标中标而得到该项目的总承包，设计及工程量 控制由北京有色冶金设计研究总院 E N F I 分包。 整个工程自1 9 9 1 年底开始建设，1 9 9 5 年7 月底投 料试生产，1 9 9 5 年8 月投产后第一个月就达到生产 稳定，各项考核指标合格，选别指标达到_ r 英、美、中 三国先后为其试验所获得的最好指标。 山达克铜金矿床属低品位的斑岩型铜矿床，除 地表及浅部为氧化带外，均为硫化矿。该矿床位于 钙碱系列岩浆岩中，三个矿体中南矿体为主要开采 矿体，其围岩蚀变具有典型的斑岩铜矿蚀变特征，矿 化岩性为石英闪长斑岩及钾化粉砂岩。主要金属矿 物为黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、辉钼矿，其次有金红 石、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、赤铁矿等，主要脉石矿物 为石英、长石、云母、石膏、绿帘石、阳起石、滑石、角 闪石等。 该矿易浮脉石 滑石 含量高，伴生有价元素 金、银、硫、铁、钼 多，矿石中黄铁矿活性很强，高 p H 值不能抑制，因而，选别工艺在斑岩铜矿常用流 程的基础上进行了调整。山达克选矿厂共生产铜精 矿 含金、银 、硫精矿、铁精矿三种产品。 山达克选矿厂的顺利投产，说明了优化设计是 保证工程项目质量的关键，本文仅就山达克选矿厂 的设计谈一下方案优化的重要性。 作者简介杨松荣，男，教授级高工 1合理的工艺流程是成功的关键 1 ．1 碎磨工艺流程的选择 山达克矿床的矿石上部与下部磨矿硬度差别很 大，1 ～5 年内的矿石磨矿功指数为1 3 ．7 k W h ／t ，5 年后的矿石磨矿功指数为1 8 ．5 k W - h ／t ，在考虑碎 磨流程时，进行了自磨流程、半自磨流程及常规碎磨 流程的比较。经过综合比较后认为，中碎前带预先 筛分的碎磨节能工艺流程最大可能地利用了破碎机 的破碎能量，以使破碎产品粒度尽可能减小，且能在 挤满给矿状态下连续工作，充分发挥了破碎机的作 用，降低了球磨机的能耗，同时，又比其他的碎磨流 程对矿石硬度的变化更具有适应性，更有利于生产 能力的变化、调整，因此，碎磨工艺流程确定采用中 碎前带预先筛分的碎磨节能工艺流程。投产后的生 产实践证明。采用该流程是正确的，破碎能力及粒度 均达到要求。 1 ．2 选别工艺流程的确定 山达克铜金矿床的矿石性质不同于一般的斑岩 铜矿，它含有铜、硫、铁、钼、金、银等多种可供回收的 元素，又含有大量的石膏和滑石等难以分离的脉石， 采用常用的斑岩铜矿选别流程根本无法操作。试验 发现，该矿石与一般斑岩铜矿石相比有两个不同点 1 易浮脉石含量高，大量的脉石、矿泥一起上浮，导 致混合浮选精矿品位低 铜含量小于4 ％ ； 2 矿石 中的黄铁矿自然活性很强，在高p H 值下仍不能被 抑制，无法进行后续的分离。根据这些特点，经充分 的试验研究，在混合浮选段增加了混合精矿脱泥富 集选别工艺，并将混合粗选回路由闭路改为开路，同 时，在铜硫分离过程中采用了复合抑制剂，试验结 果，混合浮选段的精矿品位达到了7 ％以上，铜硫分 万方数据 第4 期 杨松荣优化设计与山达克选矿厂的顺利投产1 5 5 离也达到了理想的效果。选别流程为硫化矿开路混 合粗选、粗精矿脱泥富集、再磨后硫化矿分离流程及 浮选尾矿进行铁粗选、粗精矿再磨再选的铁选别流 程，共生产铜精矿 含金、银 、硫精矿、铁精矿三种产 品。 选矿厂的设计指标原矿含铜0 ．4 1 4 ％、含金 0 ．4 9 2 9 ／t 、含硫2 ．5 ％、含铁4 ．4 ％，铜精矿含铜 2 2 ％、含金1 7 ．9 7 9 ／t ，硫精矿含硫4 0 ％，铁精矿含铁 6 0 ％；回收率为铜8 9 ．0 ％、金6 1 ．0 ％、硫3 0 ．0 ％、铁 2 0 ．0 ％。 投产后生产考核的指标为原矿含铜0 ．4 0 7 ％、 含金 1 8 9 ／t ，硫精矿含硫4 0 ．4 1 ％， 铁精矿含铁6 1 ．1 4 ％，回收率为铜8 9 ．6 1 ％、金 6 1 ％、硫3 1 ．5 2 ％、铁2 1 ．9 6 ％。 生产原则流程见图1 。 铜精矿硫精矿铁精矿尾矿 图1山达克选矿厂原则流程 1 ．3 精矿脱水工艺的选择 由于山达克工程为一采选冶联合企业，冶炼工 艺要求铜精矿含水≤8 ％，若采用常规过滤设备，必 须将滤饼进一步干燥，即必须采用三段脱水工艺。 三段脱水工艺在技术上是完全可行的，但工艺落后， 能耗高、精矿损失大，而且对环境有污染。新建选矿 厂的铜精矿在达到低水分要求时，广泛采用新型高 效、节能的压滤工艺代替常规的过滤、干燥工艺。在 充分研究国外铜精矿压滤的实践经验，进行方案比 较后，决定采用压滤机，即浓缩一压滤二段脱水工 艺。试车投产证明，压滤机的生产能力、滤饼水分完 全满足冶炼工艺的要求。 1 ．4 尾矿处理 由于山达克地区为沙漠性气候，干旱少雨，每年 降雨量仅为几十毫米，而蒸发量却高达5 0 0 0 m m ，为 了充分利用回水，经反复比较后，尾矿处理采用了厂 前浓缩回水与尾矿库回水相结合的方案，大部分回 水从厂前浓缩机溢流回收，厂前回水率达到5 4 ％， 小部分从尾矿库回收。尾矿坝采用上游法堆坝。 2 正确的设备选择是成功的保证 2 ．1 设备选择的原则 设备选择正确与否是选矿厂能否顺利投产的关 键，山达克工程是我国对外总承包的第一个大型矿 山项目，搞好该项目，既有利于提高我国在国际上的 声誉，又有利于带动我国的设备出口，促进我国机械 制造业的技术进步和发展。因此，设备选择的原则 是首选国内生产的技术上先进、且已经生产证明是 可靠的设备，对一些目前国内不能完全制造或制造 技术还没有把握的设备，采用引进设备或技术的方 式解决。按照这些原则，对于选矿厂从粗碎到精矿 脱水的所有工艺设备都要进行多方案比较，最终山 达克选矿厂使用的设备能代表当时我国矿山设备的 领先水平和国外矿山设备的先进水平。 2 ．2 碎磨设备的选择 为达到“多碎少磨”节能的要求，经过多方案比 较，粗碎采用了d g l 2 0 0 m m 旋回破碎机、中细碎采用 了①2 1 3 3 m m 超重型破碎机、筛分采用了2 ．1 mx 6 ．0 mY H 圆振动筛，磨矿采用了中5 ．0 m X6 ．4 m 溢 流型球磨机，分级则采用了西6 6 0 m mC r e b s 旋流器， 这些设备是当时国内最先进的矿山设备；而中5 ．0 m 6 ．4 m 溢流型球磨机则是我国第一次采用非成套 引进方式，设备制造由国内制造厂负责，并由国内自 行分别向有关国外配套厂谈判引进辅助配套设备、 自行设计成套的最大的球磨机，为我国自己设计现 代化的大型磨机积累了经验，同时，在保证设备的高 技术性能的前提下，降低了设备投资。实践证明，对 国内尚未完全过关的重大设备，采用这种引进方式 应予肯定。 2 ．3 选别及精矿脱水设备的选择 选别及过滤设备经方案比较后分别选用了国内 设计制造的B S K 3 9 浮选机、B S K 8 浮选机、 中1 0 2 4 m m 磁选机、4 0 m 2 折带式过滤机、2 5 m 2 L a r o x 自动压滤机等。由于这些大型设备的采用，使得选 矿厂的生产管理简单，环节减少，电能节省，效率提 高，为选矿厂的顺利投产提供了保证。 万方数据 有色金属 第5 2 卷 3配置方案的优化是成功的基础 3 ．1 总体方案的优化 山达克铜金工程是一个“交钥匙”工程，整个项 目要求限额建设，对于设计来说，就是限额设计。既 要保证生产和建设水平，又要控制基建工程量，最优 方案的获得就是最佳的选择。在初步设计初期，按 合同要求，首先抓好方案优化工作，与总图、土建专 业一起，开展大量的车间配置及厂房布置的方案优 化工作，进行了多方案比较，如改变了原定的粗碎站 位置，使其靠近采场，使汽车运矿距离缩短了 1 ．4 k m ；破碎筛分部分考虑了重叠配置、粉矿堆、多 条带式运输机接力运输等，磨浮厂房考虑了横向配 置、纵向配置、按产品区域配置，按磨矿、浮选等作业 配置等。经过反复比较，综合生产、管理、技术进步 等各方面的因素，使得三段一闭路并带预先筛分的 碎矿流程，只采用了六条带式运输机，从粗碎站到粉 矿仓，整个碎矿系统呈“一”字型配置，物料输送环节 和厂房数量在当今同类选矿厂中最少；粉矿堆改为 粉矿仓，避免了因山达克地区干燥多风气候易引起 的扬尘及粉矿损失；磨浮部分采用横向按产品区域 配置。选别流程采用单系列配置，既节省了占地面 积，节省了投资，又便于生产操作及管理。山达克选 矿厂的布置与配置，考虑选矿技术和设备的发展情 况，在施工图设计开始之前，又对局部进行了更充分 的优化，使得整个选矿厂最大可能地减少了中间环 节，生产管理更简单。选矿厂总体布置见图2 。 图2 选矿厂总体布置示意图 3 ．2 改进碎矿系统配置 山达克选矿厂的碎矿系统，一改以往的往返式 布置，从粗碎、粗矿堆、中细碎、筛分到粉矿仓，采用 了直线即“一”字型布置，带式输送机数量减少到六 条，并且缩至最小距离，从而简化流程、节省投资，更 切合山达克现场地形，有利于操作管理。 3 ．3 创新磨浮厂房配置 在山达克选矿厂首次采用磨矿、浮选、再磨、磁 选在同一跨度的一个厂房内的配置设计，使整个磨 浮厂房总计为一个主跨，节省了厂房面积，减少了建 筑工程量。比过去采用两个跨、三个跨，有落差的阶 梯布置简单，生产作业线短，便于操作管理。 这种配置适宜平地或平缓地形建厂的条件，以 及像山达克工程那样，采用大型设备，较少地占有厂 房面积的场合。并在此场合下，仍然可以做到像阶 梯配置那样，实现主矿浆自流的要求而更显出其优 越性。 3 ．4 大型新结构圆筒型粉矿仓 特大型及大型选矿厂的粉矿仓储量大，其建筑 工程量巨大，占用较大的投资。在山达克工程的设 计中，通过比较，将原方案全封闭半仓式粉矿仓 配置改为大直径 西2 5 m 圆筒型粉矿仓，并在仓底采 用类似于矿堆的排矿方式、排矿通道及运输机配置， 大幅度地节省了建筑工程量。 4结语 山达克选矿厂的设计通过方案优化，使工艺、设 备、配置等更为合理，节省了投资，选矿厂的投资总 额不仅没有超过，而且还节省了6 ％，更重要的是， 由于方案优化，保证了选矿厂一次投产成功，也有利 地保证了整个工程“钥匙”的顺利交接。 万方数据