某铬铁矿选厂的工艺设备升级改造.pdf

第3 1 卷第2 期 2 0 1 1 年0 4 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 匮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 lN b 2 A p r i l2 0 1 1 某铬铁矿选厂的工艺设备升级改造① 孙竞，张志荣 酒泉钢铁集团有限责任公司，甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要对某铬铁矿选厂的选别流程及设备进行了考查，论述了块矿和碎矿重介质选矿、粉矿螺旋溜槽选矿以及尾矿处理工艺中 存在的设备制约因素。依据已有工艺技术装备的性能，通过适当的技术改造，实现了生产能力的升级。改造后生产工艺合理，系统 能力匹配、均衡，最终产品产量及质量均迅速达到了预期目标，满足了后续生产工序的需求。 关键词铬铁矿；重介质选；工艺设备；升级改造 ． 中图分类号T D 9 2 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 2 0 0 3 9 0 3 T e c h n o l o g ya n dF a c i l i t i e sU p g r a d eo faC h r o m i t eC o n c e n t r a t o r S U NJ i n g ，Z H A N GZ h i - r a n g J i u q u a nI r o n S t e e l G r o u p C oL t d ，J ／a y u g u a n g7 3 510 0 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t B e n e f i c i a t i o nf l o w s h e e ta n df a c i l i t i e so fac h r o m i t ec o n c e n t r a t o rw e r ei n v e s t i g a t e d ，a n ds o m ee q u i p m e n t d e p e n d e n tf a c t o r sf o rh e a v ym e d i u ms e p a r a t i o no fm a s s i v ea n dc r u s h e do r e s ，s p i r a lc h u t es e p a r a t i o no ff i n eo r e ，a n d t a i l i n g sd i s p o s a lw e r ed i s c u s s e d ．B a s e do nt h ep e r f o r m a n c eo ft h ee x i s t i n gt e c h n i c a lf a c i l i t i e s ，c o r r e s p o n d i n gr e n o v a t i o n W a sa p p l i e d ，a n dt h em a n u f a c t u r i n gc a p a c i t yW a Su p g r a d e d ．A f t e rt h et r a n s f o r m a t i o n ，d i f f e r e n tp a r t si nt h ew h o l es y s t e m a r em a t c h i n ga n db a l a n c ei nc a p a c i t y ，a n dt h ep r o d u c t i v i t ya n dq u a l i t yo ff i n a lp r o d u c t sc a na c h i e v et h ea n t i c i p a t e dt a r - g e ta n dm e e tt h er e q u i r e m e n tf o rt h es u c c e s s i v ep r o c e s s e s ． K e yw o r d s c h r o m i t e ；h e a v ym e d i u ms e p a r a t i o n ；t e c h n o l o g i c a lf a c i l i t y ；u p g r a d ea n di n n o v a t i o n 某铬铁矿选厂自投产后，由于原料条件的变化，造 成实际生产中的流程工艺参数、作业技术指标及各系 统作业量与设计偏差较大，工艺故障频繁、作业率低、 回收率低，综合产品产量与质量无法满足后续工序生 产需求，影响到企业整体经济效益。因此，根据变化的 原料条件，考查由此而产生的工艺现状及设备缺陷，重 点分析生产制约因素。在此基础上最大程度的发挥已 有工艺设备潜能，进行必要和适当的工艺设备升级改 造，实现对生产过程的有效控制，以提升最终产品产量 与质量。 1 系统工艺流程及设备考查 1 ．1 工艺流程 该选矿厂处理来自矿山的铬铁矿石，原设计规模 为9 0 万Ⅱ屯／年。工艺流程为原矿 一1 0 0m m 破碎后 原矿卸料到原料堆，经皮带送料至湿式双层筛，筛分为 一1 0 0 2 0m i l l 块矿、一2 0 2m m 碎矿和一2m i l l 粉矿 后块矿重介质选别，碎矿重介质选别、球磨后会同粉矿 进入螺旋溜槽霞选，最终产品为一1 0 0 2 0m m 块精矿 和一2m m 粉精矿。 2m i l l 废石进入废石收集系统外 运，一2m m 尾矿经沉淀池处理后泵送至尾矿坝。 1 ．2 工艺设备考查结果分析 根据实际原料条件，对现有生产工艺设备进行全 面考查，以深入掌握各作业运行情况，对存在问题的作 业重点分析，找到问题的原因所在。 1 系统实际原矿处理能力。由于投产后自产井 下原矿供应量严重不足，且品位较低，为保证后续工序 生产需要，该厂被迫频繁交替处理不同来源、低品位的 露采原矿及外购矿。实际原矿 一1 0 0m i l l 处理量与 最大设计参数对比见表1 。 表l实际原矿处理量与设计参数对比 项目焉笫子舸篇娲雠学籼曙率 ①收稿日期2 0 1 0 1 0 - 2 8 作者简介孙竞 1 9 7 0 一 。男，陕西西安人，工程师，工商管理硕士，主要从事选矿机械设备研发与管理工作。 万方数据 4 0 矿冶工程第3 l 卷 由表I 可见，虽然实际处理原矿量并未达到最大 设计能力，但是湿式双层筛已运行在满负荷状态下，而 且筛下的块矿仓、碎矿仓和粉矿箱均未设置一定的缓 冲能力，任何选别系统的过负荷或者是工艺设备故障 均导致供料停止或全厂停机，使选厂作业率受到很大 的影响。因此，提升湿式双层筛能力并设置相应的缓 冲能力，保证各系统生产的均衡性是提高原矿处理能 力的必要措施。 2 块矿系统生产能力分析。原矿中铬矿和混合 脉石密度各为4 ．1 和3 ．0g ／e m 3 ，属易重选分离的矿 石，故采用重介质选是较好的方法。块矿 一1 0 0 2 0 m m 重介质选别采用重力式转鼓分选器，重介质操作 密度设定为3 ．6t ／m 3 。根据台时量测试结果，其实际 生产能力与设计参数对比见表2 。 表2 块矿处理量与设计参数对比 由表2 可见，块矿在分选过程中，由于在分选器中 浮出的废石达到了2 1t ／h ，已超过设备最大设计能力 2 0t ／h ，若增加供料将造成分选器堵料或降低成品质 量 废石无法全部浮出 。因此对应于低品位原块矿， 块矿重力分选器的废石是制约生产能力提升的瓶颈所 在。同时，分选后的块矿与废石在同一个脱介筛上脱 介，由于筛上废石也运行在超负荷状态下，重介质不能 完全从废石上冲洗回收，造成重介质损耗过大。所以， 对块矿重力式转鼓分选器以及脱介筛进行升级改造是 提高块矿产率、降低重介质消耗的关键。 3 碎矿及球磨系统生产能力分析。碎矿 一2 0 2m m 的重介质选别采用离心式旋流分选器，重介质 操作密度设定为3 ．3t ／m 3 。同样根据台时量测试结 果，其实际生产能力与设计参数对比见表3 。 表3 碎矿球磨系统处理量与设计参数对比 表3 数据仅在试生产期间获得。实际生产中，由 于对碎矿重介质系统无法进行有效控制与操作，且重 介质消耗极高，生产成本高，在进行多次尝试后，被迫 取消碎矿重介质分选工艺，所有碎矿不经选别全部送 球磨。生产试验表明，限于球磨机处理能力，在降低碎 矿入料尺寸至一1 0 2m m 后，球磨机有能力进行3 0 t ／h 未经选别的碎矿磨矿。就选矿厂整体而言，将 一2 0 1 0m m 碎矿分配到块矿系统中选别，无疑进一 步降低了整体原矿处理能力。因此对于较低品位的原 矿，要提升生产能力，需要真正解决碎矿不能有效选别 的问题。 4 螺旋溜槽与尾矿处理能力分析。来自湿式双 层筛下的粉矿会同球磨后的粉矿 一2m m ，共同进入 螺旋溜槽选别回路，由一次粗选、两次精选、一次扫选 组成，根据密度计及流鼍计测试计算结果，其实际生产 能力与设计参数对比见表4 。 表4 螺旋溜槽与尾矿处理量与设计参数对比 流程考查结果表明，粗选和精选螺旋溜槽的生产 能力足够，其给矿浓度适宜。但是扫选螺旋溜槽的设 置与数量不能满足低品位粉矿的选别，其给矿浓度达 到5 5 ％以上。过高的作业浓度使矿物难以获得充分 有效的分选；而且矿浆容易在槽面上淤积，影响分选效 果。结果是扫选精矿的品位有些偏低，低于1 6 ％，使 部分尾矿混入中矿重新回到精选流程，一方面易加重 精选螺旋溜槽负荷，造成分选效果差；另一方面给获得 高质量粉精矿增加了难度。因此，对应于低品位的原 矿，需要增加扫选螺旋溜槽的台数，降低扫螺的给矿浓 度，以提高螺旋溜槽的分选效果。 低品位原矿的生产，使粉矿尾矿的产生量大大超 过了尾矿设施的设计处理能力，表现为沉淀池严重超 负荷，同时尾矿泵组根本无法将全部尾矿泵送至2k m 外的尾矿坝。为了避免沉淀池与尾矿管出现堵塞故 障，只有降低供料负荷，并间歇作业。为保证选厂正常 连续作业，作为l 临时处理措施，将扫选后的尾矿经特设 在粉矿堆场一角的水力旋流器进行脱砂 底流 后在现 场临时堆存，然后汽车转运；造成现场操作环境恶劣，到 处积水，粉精矿也易于受到污染。仅水力旋流器溢流回 水进入沉淀池处理后泵送至尾矿坝。因此，应考虑选择 万方数据 第2 期孙竞等某铬铁矿选厂的工艺设备升级改造4 1 适宜的工艺方案对过量的粉矿尾矿进行现场处理。 2 工艺设备升级改造方案 由以上工艺设备考查分析结果可知，原料条件的 变化造成了整个系统的工艺流程不均衡、设备操作困 难。要提高产品产量和质量，必须对各系统进行工艺 设备升级改造。本着经济适用的原则，对已有工艺设 备升级改造，以优化工艺流程，使该选厂具备1 8 0t ／h 生产能力，即年处理1 3 0 万吨原矿。 2 ．1 改造后工艺流程 依据以上所制定的选厂各系统改造方案，改造后 工艺流程如图1 所示。 一1 0 0 m m 原矿 块精矿废石 图1 改造后工艺流程 尾矿粉精矿 2 ．2 各系统设备升级改造方案 1 提高上料能力及各系统的缓冲能力。经核算， 上料皮带驱动装置能力足够，需增加一个湿式双层筛， 其下分别增设块矿仓、碎矿仓和粉矿箱各一个，同样按 照一1 0 0 2 01 1 1 1 1 1 块矿、一2 0 2m m 碎矿和一2m m 粉 矿进行原矿筛分，使综合处理原矿达到最大2 0 0t ／h 的能力。同时新增的块矿和碎矿仓设溢流装置，在块 矿或碎矿任一系统出现故障时，通过溢流装置将原矿 卸至现场，从而保证其他系统持续作业，以提高选厂的 作业率。 2 提升块矿选别系统能力。置换一台重力式转 鼓分选器，使块矿处理能力达到6 0 8 0t ／h 。新增一 台脱介筛用于废石的脱介，保留原脱介筛仅用于块精 矿的脱介。同时，由于块矿系统分选器能力提升，重介 质用量增加，新增一台磁选机以保证重介质的回收能 力与效率。 3 改造碎矿重介质系统。由于利用现有条件不 能很好解决碎矿旋流器分选问题，经试验采用原块矿 重力式转鼓分选器，对4 2 0m m 的碎矿具有一定的 选别能力，从而可利用置换下的重力式转鼓分选器对 碎矿进行选别，以达到提升碎矿供料能力并降低球磨 机负荷的目的。 4 提高扫选螺旋溜槽能力。新增部分扫选螺旋 溜槽，通过降低给矿浓度来保证扫选的分选效果；同时 对于处理不同低品位的原矿，可以调整扫选螺旋溜槽 来控制中矿循环量可能产生的波动，保证粗选、精选螺 旋溜槽分选效果。 5 尾矿处理系统。增设水力旋流器和单层湿式 振动筛各一台，用于对螺旋溜槽选别后的尾矿进行处 理，即水力旋流器底流由单层湿式振动筛筛分出粉矿 尾矿中的大颗粒 O ．5m m 固体物，会同块矿、碎矿 系统的废石由皮带输送至废石收集系统，筛下物同旋 流器溢流均送入沉淀池处理后泵至尾矿坝。相应提高 尾矿泵组能力，其中最后一台泵采用变频调速控制，可 根据尾矿浓度实时调整速度，保持泵送压力稳定，避免 尾矿管堵料。 3 结语 2 0 0 9 年受金融危机影响，该选矿厂停产半年。利 用这段时间，根据制定的方案，进行了相应的工艺设备 升级改造。实践表明，改造后生产工艺合理，各系统能 力匹配、均衡，最终产品产量及质量均达到了预期目 标，满足了后续生产工序的需求。 上接第3 8 页 [ 5 ]李海普，蒋玉仁，胡岳华，等．变性淀粉在铝硅矿物浮选分离中的 作用机理[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 1 ，1 l 4 6 9 7 7 0 2 ． [ 6 ] 熊道陵．胡岳华，贺治国．等．有机抑制剂在硫化矿浮选中抑制砷 黄铁矿的研究进展[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 4 2 4 2 4 4 ． [ 7 ]熊道陵，胡岳华．覃文庆．一种新型有机抑制剂对铁闪锌矿与毒 砂浮选分离的影响研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 6 ，2 6 3 2 3 2 6 ． [ 8 ]董宏军，陈荩，毛钜凡．金属离子对红柱石的吸附与活化[ J ] ． 有色金属，1 9 9 6 ，4 8 2 3 5 3 9 ． [ 9 ] 张剑锋，胡岳华，邱冠周．浮选有机抑制剂研究的进展[ J 】．有色 矿冶，2 0 0 0 。1 6 2 1 4 一1 7 ． [ 1 0 ] 董宏军，陈荩，毛钜凡．金属离子对蓝晶石可浮性的影响及机 理研究[ J ] ．非金属矿，1 9 9 6 1 2 7 2 9 ． 万方数据