半自磨与常规选矿工艺流程的探讨.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 半自磨与常规选矿工艺流程的探讨① 蒋文利1 ，2 1 ．武汉理3 - 大学，湖北武汉4 3 0 0 7 0 ；2 ．河北钢铁集团滦县常峪铁矿有限公司，河北滦县0 6 3 7 0 1 摘要以常峪铁矿初步设计为依据，以石人沟铁矿选矿工艺流程变革为实例，并参考国内半自磨流程和常规流程运行状况，对常 峪铁矿选矿工艺流程进行了探讨，主要是对初步设计的三段一闭路破碎- 高压辊磨一阶段磨选流程 以下称常规流程 与一段破碎一半 自磨一阶段磨选流程 以下称半自磨流程 进行了对比分析研究。通过对比分析研究，确定了半自磨流程的合理性和应用前景。 关键词选矿；半自磨；自磨；常规流程；铁矿石 中图分类号T D 9 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 0 2 7 0 5 铁矿石选矿自磨、半自磨工艺在国外一直得到广 泛的应用，它的优点就是给矿粒度大，工艺环节少，工 艺简单，减少配置设备台数和生产岗位及维修用工人 数，降低建设投资及生产成本，有利于提高劳动生产 率。近几年，在国内铁矿石选矿自磨、半自磨工艺又有 被广泛采用之势，云南大红山铁矿采用半自磨流程取 得较好效果，目前正在建设的山西袁家村选矿厂设计 也采用半自磨流程。据了解，半自磨流程建设投资比 常规流程减少2 0 ％～3 0 ％，生产成本降低2 0 ％～3 0 ％ 左右，有利于提高矿山企业市场竞争能力。随着钢铁 原料工业的发展和钢铁市场的不断变化，钢铁工业的 主要原料铁矿石市场竞争会愈加激烈，同时市场的不 确定性也会越加突出，铁矿石采选企业将面临不断变 化的市场所带来的压力会越来越大，只有不断地降低 生产成本才能在竞争中占有主动地位，达到可持续发 展。面对多变的市场，为提高新建矿山市场竞争力就 必须建设高效低耗的矿山企业，为此，对常峪铁矿进行 常规流程与半自磨流程的应用可行性研究与探讨。 1 常峪铁矿初步设计选矿工艺流程 1 ．1 工艺流程 常峪铁矿隶属河北钢铁集团矿业公司，是铁矿石 采选企业。采矿为地下采矿法，选矿为单一磁选法。 常峪铁矿初步设计采用的选矿工艺流程为 以下称常 规流程 破碎流程设计采用三段一闭路破碎、筛分、 干选流程；磨选流程设计采用高压辊磨产品闭路湿式 筛分．筛上产品干选．两段磨矿的阶段磨矿、阶段选别 流程。破碎流程和磨选流程分别见图1 2 。 1 ．2 工艺生产过程简述 地下开采出的矿石在地下破碎后，由主井提至地 表箕斗仓，经仓下振动给料机分别给入皮带机进行干 式磁选，干选后的废石再进行干式扫选；扫选后的废石 经皮带机给人大块废石仓；两次干选后的矿石经皮带 机给人中碎缓冲仓。 中碎缓冲仓内的矿石经皮带机给入C H 8 7 0 液压 圆锥破碎机，破碎后的矿石由皮带机输送到筛分车间 缓冲仓；仓内矿石经皮带机给人S K 2 4 6 0 双层圆振筛， 筛上产品给入干选皮带机进行干选，废石经皮带机给 人块矿废石仓；矿石经皮带机返回到中细碎车间细碎 缓冲仓，仓内矿石经皮带机分别给人H P S 0 0 液压圆锥 破碎机，破碎产品再由皮带机送入筛分车间缓冲仓，振 动筛与细碎机形成闭路。筛下产品由皮带机给人中间 仓，破碎产品为2 0 ～0m m 。 原矿 8 5 0 , - 0m i d l 矿石 块矿废石大块废石 2 0 - om m f 2 0r am240--0r a m 图1 破碎工艺流程 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 4 1 3 作者简介蒋文利 1 9 6 4 一 ，男，河北迁西县人，博士研究生，教授级高工，长期从事矿山建设、生产、技术和企业管理工作。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 矿石 2 0 qr a m 图2 磨选工艺流程 中间仓内的矿石经仓下圆盘给料机给入皮带机， 又经皮带机给入高压辊磨作业，辊磨产品经皮带机给 入辊磨产品仓。 辊磨产品仓下设圆盘给料机，圆盘给料机排料经 皮带机分别给入Z K R 3 0 6 0 H 直线振动筛进行湿式筛分 作业，筛上产品给入干选皮带机进行干选，废石经皮带 机进入湿式废石仓，矿石经皮带机返回到中间仓，湿式 筛分与高压辊磨形成闭路。筛下产品进入湿式预磁选 作业。 湿式预磁选作业产品进入磁铁矿常规的磨选工艺 流程，对其进行阶段磨矿阶段选别。 1 ．3 选矿厂主要构筑物 选矿厂由箕斗仓、大块干选车间、大块废石仓、中 细碎车间、于式筛分干选车间、块矿废石仓、中间仓、高 压辊磨车间、转运站、辊磨产品仓、主厂房、湿式废石 仓、皮带机通廊等组成。 2 半自磨流程的探讨与研究 2 ．1 半自磨工艺流程 从常峪铁矿地质报告可以看出，矿石硬度f 7 ～ 1 8 ，井下采出矿石粒度在2 4 0 ～0I n ，根据目前各半自 磨选矿厂矿石硬度情况，初步判断适合采用半自磨、自 磨流程。由于自磨流程生产效率低、易产生顽石积累， 而且顽石同样需要进行单独处理，生产控制难度相对 大，因此，仅对半自磨流程进行分析研究。 常峪铁矿半自磨流程设计如图3 所示。 原矿 8 5 0 - - oh a m 图3 常峪铁矿半自磨’雄j 2 ．2 工艺生产过程简述 地下开采出的矿石在地下破碎后，由主并提至地 表箕斗仓，经仓下振动给料机分别给入皮带机进行干 式磁选，干选后的废石再进行干式扫选；扫选后的废石 经皮带机给入大块废石仓；两次于选后的矿石经皮带 机给入半自磨给矿仓。 半自磨给矿仓内的矿石经皮带机给人中8 ．5 3m 5 ．0 3m 半自磨机，半自磨机与振动筛形成闭路。筛上 产品经干选后返回半自磨机再磨，筛下产品进入湿式 预磁选作业。湿式预磁选作业产品进入两段磨矿的阶 段磨矿、阶段选别流程进行处理。 半自磨流程是矿石经粗碎和大块干选后直接给入 半自磨机，这样可减少中细破间、筛分间、高压辊磨间、 各个工序连接的皮带通廊、储矿仓、除尘设施、供电、供 水等主体设施和配套设施，这样可降低建设投资和生 产经营费用。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月蒋文利半白磨与常规选矿工艺流程的探讨 2 ．3 选矿厂主要构筑物 选矿厂由箕斗仓、大块干选车间、大块废石仓、磨 矿仓、主厂房、湿式废石仓、皮带机通廊等组成。 3 常规流程与半自磨流程的比较 3 ．1 常规流程与半自磨流程工艺特点 经过对常规流程与半自磨流程进行对比可知，两 种流程在破碎与粗磨作业环节不同，后续的磨选流程 是一致的。常规流程中作为选矿准备作业的工序比较 多，破碎为传统的三段一闭路流程，再加上作为粗磨作 业的高压辊磨，共计5 个工序；而半自磨流程作为选矿 准备作业的工序较少，只有粗碎、半自磨等2 个工序， 使其流程简短，减少了矿石各工序间的运输环节和与 之配套的供水、供电、除尘、厂区道路等设施，减少了选 矿厂的占地面积。经过多年的生产实践常规流程与半 自磨流程各自特点如下。 3 ．1 ．1 常规流程特点 1 高压辊磨机的最突出特点是节能。根据S G S 资料，经辊压后的矿石球磨功指数降低1 2 ％，洪堡资 料介绍经辊压后的矿石球磨功指数降低8 ．3 ％。矿石 经过高压辊磨机辊压后，产品粒度均匀，物料表面产生 大量的微裂纹和裂隙，这样的物料进入球磨时易于解 离和磨碎，有利于提高磨矿效率。 2 三段一闭路破碎工艺是广泛采用的流程，技术 成熟、易于控制，生产调试会相应容易。但产生粉尘、 扬尘点位多，除尘困难大，易发生职业健康卫生问题。 3 三段一闭路破碎工艺符合多破少磨的节能技 术路线，但破碎钢耗较高。 4 三段一闭路破碎工艺需要的设备较多，设备维 护保养工作量较大，需要的生产工人和维修工人也较 多，劳动生产率较低。 5 常规流程工艺环节较多，安装的设备、设施较 多，导致建设的厂房、车间相应较多，工程量大，矿石运 输皮带、转运站也较多，占地面积大，建设投资会相应 增加。 3 ．1 ．2 半自磨流程特点 1 选矿工艺流程简单，矿石准备作业仅有一段粗 破碎和一段半自磨作业组成，工序作业环节少，设备 包括主体和辅助设备 数量少。 2 选矿主体设备和辅助设备数量少，厂房面积 小，从而基建投资少。 3 生产设备和辅助设备运行的台数少，配备的生 产岗位操作人员和设备维护保养人员相应减少。 4 半自磨流程由于流程短，配置的运输皮带和矿 仓较少，流程不受物料水分影响，可处理含水、含泥量 多的矿石，适应性强，灵活性大。 5 半自磨流程的破碎衬板和磨矿介质消耗较低，但 半自磨机配置的电机功率较高，半自磨作业能耗较高。 6 半自磨工艺易受给矿粒度和性质波动的影响 较大，调试和控制较常规流程难度大。 3 ．2 常规流程与半自磨流程所需工艺设备比较 常规流程主体设备配置以常峪铁矿初步设计为依 据，辅助设备参照司家营铁矿和研山铁矿选矿厂配置 的设备；半自磨流程参考国内半自磨选矿厂实际进行 计算确定。由于两种流程的粗碎及大块干选工序一 致，在此不作对比。主要对常规流程的中碎- 高压辊磨 工艺环节与半自磨流程的半自磨工序进行对比。常规 流程与半自磨流程的主要设备配置对比见表1 。 表1常规流程与半自磨流程的主要碎磨设备配置 从表1 可以看出，常规流程比半自磨流程增加中 碎、细碎、筛分及高压辊磨工艺设备，各工艺设备间需 要增加2 1 条皮带用于矿石的运输，运输直线距离增加 约12 0 0m 。由于破碎环节多，还需要增设相适应的除 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 尘系统。这样的流程不仅环节多，生产组织管理难度 也将加大，势必影响生产稳定顺行，也可能造成生产成 本增加。 3 。3 常规流程与半自磨流程建筑物比较 常规流程由于工艺环节多，势必需要多建设相应的 建筑物。经对初步设计分析比较，常规流程比半自磨流 程需要多建设1 座中细碎厂房、1 座筛分厂房和1 座高 压辊磨机厂房，1 个中碎缓冲仓，1 个筛分车间缓冲仓，1 个中细碎车间细碎缓冲仓，1 座中间仓 高压辊磨机储 矿仓 ，8 座皮带通廊。增加建筑面积90 5 0m 2 。 而半自磨机流程不需要单独设立厂房，只需将磨 选主厂房加大即可。 3 ．4 常规流程与半自磨流程建设投资比较 两个流程除破碎与粗磨工艺外基本相同，因此，只 对流程不同的部分进行比较，即常规流程的中碎作业． 高压辊磨作业与半自磨流程的半自磨作业进行投资对 比，常规流程与半自磨流程投资对比见表2 。 表2 两个流程的建设投资差异对比 从表2 可以看出，建设半自磨流程比建设常规流 程减少投资1 51 5 1 ．4 9 万元。 3 ．5 常规流程与半自磨流程运营成本分析 由于选矿加工成本影响因素较多，两种流程生产 加工成本对比主要比较电耗、皮带消耗、衬板消耗、人 工费用。 3 ．5 ．1电耗按原矿处理能力5 0 0 万吨／年，常规 流程中细碎作业率6 7 ．8 1 ％、高压辊磨作业率7 9 ％，半 自磨作业率9 0 ．4 1 ％，对两种流程电耗测算如下 1 常规流程中细碎．高压辊磨年耗电量 45 3 0X3 6 5 2 4X 6 7 ．8 l ％X0 ．8 5 25 0 0 3 6 5 2 4 7 9 ％X0 ．8 5 3 75 7 84 2 1k W h 。 处理矿石用电单耗 3 75 7 84 2 1 ／50 0 00 0 0 7 ．5 1k W h ／t 朴。 2 半自磨流程半自磨作业年耗电量 55 7 6 3 6 5X 2 4 9 0 ．4 1 0 ．8 5 3 75 3 72 3 4k W h 处理矿石用电单耗 3 75 3 72 3 4 ／50 0 00 0 0 7 ．5 1k W h ／t 处。 从上面测算分析可知，虽然半自磨流程配置的设 备少，但两种流程的电耗相近，也体现了半自磨耗电高 的问题。 3 ．5 ．2 人工费用针对常规流程与半自磨流程只是 在碎矿和粗磨工艺不同，其他工艺环节一致，因此，仅 对不同工艺环节人员配置进行分析比较。常规流程由 于设有中细碎和筛分作业，工艺环节多，配置设备台数 多，配置人员岗位人员和修理人员就多，人工费用约需 多支出2 ．3 4Y c ／t 朴 以司家营铁矿为例 。 另外，根据同类型矿山常规流程实际配置人数，中 细碎．高压辊磨工艺过程共需要配置1 3 4 人；半自磨流 程的半自磨作业配置1 6 人，则常规流程比半自磨流程 多配置岗位人员1 1 8 人。 3 ．5 ．3 衬板消耗常规流程有中碎衬板、细碎衬板、 高压辊磨辊皮消耗；半自磨流程有半自磨机衬板消耗。 1 常规流程。根据已投产的选矿厂实际，中细碎 衬板消耗费用为1 ．0 6 ；T L ／t 朴；高压辊磨辊皮1 套价格 8 0 0 万元，使用寿命按1 00 0 0h 计算，可用1 ．4 4 5 年， 可处理原矿7 2 2 ．5 万吨，高压辊磨辊皮消耗费用1 ．1 1 形‘处。 常规流程中细碎一高压辊磨工艺过程衬板消耗费 用为1 ．0 6 1 ．1 1 2 ．1 7 形t 孙。 2 半自磨流程。根据国内半自磨衬板和钢球消耗 实际情况，半自磨衬板消耗约为0 ．1 , S A c 爹／t z ，半自磨的 球耗为0 ．7 0k g ／t ，则半自磨作业钢耗为0 ．8 5k g ／t 赴；衬 板价格按1 7 ．3 元／k g 、钢球价格按6 ．0 元／k g ，两项合计 消耗费用为0 ．1 5 1 7 ．3 0 ．7 0 6 ．0 6 ．8 0 形t 斛。 3 ．5 ．4 皮带消耗常规流程由于工序多，矿石输送环 节多，皮带机数量比半自磨流程皮带机数量多。常规 流程皮带机有3 8 条，总长度26 8 4i n ，以生产实际为 依据测算皮带消耗费用为0 ．0 8 ；E ／t 钋；半自磨流程皮 带机有8 条，总长度7 7 6m ，以生产实际为依据测算皮 带消耗费用为0 ．0 2 形t 钋。 由上可知，半自磨流程由于皮带条数少，皮带消耗费 用比常规流程少了0 ．0 6 元／t 帅仅是常规流程的2 5 ％。 3 ．5 ．5 财务费用由于常规流程比半自磨流程多投 资1 52 5 1 ．4 9 万元，按初步设计服务年限2 9 年，处理矿 石量1 11 0 5 ．1 万吨，选矿处理每吨矿石增加支出1 ．3 7 形t ；按贷款六年偿还期和目前利率测算，需多支付利 息6 4 5 1 ．3 8 万元，处理每吨矿石增加支出0 ．5 8 元／t 舭 万方数据 蒋文利半自磨与常规选矿工艺流程的探讨 合计1 ．9 5 元／t 肌 3 ．5 ．6 其他费用由于半自磨流程减少了中细碎、筛 分等作业，势必降低修理和其他材料费用。根据生产 实践，这些作业的其他费用约为1 ．7 1f 6 ／t 廿 以司家营 铁矿为例 ，即可视为半自磨流程节约的费用。 3 ．5 ．7 费用比较根据主要消耗费用测算结果，半自 磨流程消耗费用比常规流程可降低6 ．8 一 2 ．3 4 2 ．1 7 0 ．0 6 1 ．9 5 1 ．7 1 1 ．4 3 歹秒‘处。 4 半自磨流程与常规流程生产实例 河北钢铁集团石人沟铁矿选矿流程原设计为自磨 流程，在生产过程中补加磨矿介质按半自磨进行生产， 2 0 0 7 年～2 0 0 8 年将半自磨流程改为球磨流程，以此为 例，对其生产过程技术经济指标进行分析。由于精矿 成本影响因素较多，且生产条件、消耗品价格等变化， 同口径比较困难，而且流程变化主要在破碎系统和一 段磨矿，因此仅对两种流程的主要消耗指标 电耗、胶 带消耗、球耗、衬板消耗 进行比较。 石人沟选矿流程由半自磨机改为球磨流程，主要 是破碎流程由一段破碎改为三段一闭路破碎流程、磨 矿由半自磨机改为球磨机。破碎系统增加了1 台中碎 机、1 台细破机、2 台圆振筛、1 5 条连接皮带等，磨矿工 序将中55 0 0X18 0 0 半自磨机更换为中27 0 0 36 0 0 球磨机。破碎系统设备安装功率由原来的4 7 0k W 增 加至18 7 2k W ，一段磨矿设备安装功率由24 0 0k W 减 少到12 0 0k W 。 表3 石人沟铁矿半自磨、球磨流程技术经济指标对比 序号项目单位2 0 0 5 年2 0 0 6 年2 0 0 9 年2 0 1 0 年 从表3 可以看出，半自磨流程钢球消耗平均为 1 ．1 9 5k g ／t 比球磨流程的2 ．2 8 5k g ／t 低了1 ．0 9k g ／t ； 半自磨流程衬板消耗为0 ．1 8 5k g ／t 比球磨流程的 0 ．1 1k g ／t 高了0 ．0 7 5k g ／t ；半自磨流程电力消耗 2 9 ．9 9k W h ／t 比球磨流程的2 5 ．4 2k W h ／t 高了4 ．5 7 k W h ／t ；半自磨流程胶带消耗4 8 ．2 7m ／万吨比球磨流 程的1 0 7 ．3 5m ／万吨少了5 9 ．0 7m ／万吨。这四种主要 消耗，按2 0 1 1 年价格计算，半自磨流程处理每吨原矿 消耗费用为2 3 ．8 元，球磨流程处理每吨原矿消耗费用 为2 7 ．1 0 元，主要的四种消耗自磨流程比球磨流程少 用费用3 ．3 形t 舢仅这4 种主要消耗费用就降低了 1 2 ．1 8 ％。如果考虑皮带、破碎机、筛子、除尘器的修理 费用及岗位配置员工工资性支出，自磨流程生产成本 会更低。目前研山铁矿破碎车间扣除粗破站岗位工， 中碎、筛分、除尘、高压辊磨作业共有岗位定员1 3 8 人 目前处理能力是6 0 0 万吨 。 从石人沟铁矿选矿流程由半自磨改球磨的几年实 践和研山破碎系统人员配置情况表明，在降低生产成 本方面半自磨生产流程更具有优势。为此，建议开展 常峪铁矿选矿工艺流程研究，重点研究半自磨工艺流 程的适应性，以建设高效、低耗的选矿工艺流程。 5 结语 1 根据常峪铁矿的矿石性质和特点以及石人沟 铁矿半自磨改球磨的生产实际，常峪铁矿矿石采用半 自磨选矿工艺流程，这样可减少工艺环节，减少生产厂 房建设和设备安装量，减少除尘、供水、供配电、道路等 配套设施建设，降低建设投资，降低生产运营成本。经 过投资估算分析，选用半自磨工艺流程的投资比常规 流程少1 ．5 亿元左右，选矿加工费用消耗降低1 ．4 3 元／t 朴，减少职工配置1 1 8 人，提高劳动生产率1 0 ％ 以上。 2 半自磨工艺流程短，不仅可以减少占地面积， 而且还能降低生产组织管理难度。同时，取消了中细 碎和筛分及高压辊磨作业，从根本上取消了选矿工艺 流程中的主要扬尘点，改善职工作业环境，降低职业病 的发生。 3 常峪铁矿选矿工艺流程能否设计为半自磨流 程需要进行大量的前期研究工作，主要包括一是开展 矿石性质研究工作，确定矿石性质是否满足半自磨生 产的要求；二是开展矿石的半工业试验工作，为设计提 供可靠依据；三是组织对国内外铁矿山半自磨选矿流 程的考察工作，为设计和生产管理提供依据。 万方数据