我國鐵礦山采選工序節能降耗潛力與現狀分析

李宏明

摘 要：作為鋼鐵產業鏈的源頭，同時是金屬礦山的典型代表，鐵礦企業如何改變粗放型的資源采選管理模式，加強鐵礦資源節約利用，降低能耗，對鋼鐵行業及礦業實現可持續發展具有重要示范意義。因而，鐵礦實際生產決策中有必要考慮資源節約與節能降耗兩個目標。資源節約，是指盡量減少鐵礦資源在采選過程中的損失，提高鐵礦石的綜合利用率。節能降耗是指鐵礦采選生產中要盡可能降低對電力等能源的消耗。

關鍵詞：鐵礦山；節能降耗；采選工序；潛力；現狀

礦業經濟形勢進入“低收益、高風險”的新常態，目前我國鐵礦企業的發展步履維艱。鐵礦企業采選工序能源消耗巨大，節能降耗是降低礦山生產成本，提高企業生存能力和市場競爭力的有效途徑。

1 選礦工序節能降耗途徑與研究現狀

選礦工序節能降耗的途徑主要包括：能耗前移（以爆代碎，以碎代磨），多碎少磨，礦石預處理與預選拋廢，磨礦工藝與設備改造、選礦流程優化，有些礦業企業將這些方法綜合使用，起到更好的節能效果。

1.能耗前移。G.QI經試驗研究發現降低最小抵抗線和炮眼間距時，爆破所得物料的單顆粒沖擊碎裂應力和碎裂能降低15%，單顆粒輥碾破碎能耗可降低25%。通過爆破產生的剪切應力的作用，使礦塊中顆粒間的結合強度減弱，從而降低球磨機中的磨礦能耗。由于爆破和粗碎能耗比例相對較低，把采場爆破破碎、選廠粗碎、中碎、細碎、磨礦作為一個碎磨系統，適當增加爆破能耗和粗碎能耗，將整個碎磨系統的能耗分布前移，降低爆破塊度和粗碎粒度，降低細碎、磨礦的能耗，可有效降低整個鐵礦石碎磨系統的能耗。石人溝鐵礦的炸藥單位成本提高0.974元/t，破碎能耗降低8.14（kW·h）/t，鐵礦石粉碎總成本下降了3.84元/t，節能效果顯著。

2.多碎少磨。磨礦能耗是碎礦能耗的5倍以上，通過降低入磨粒度的方法降低磨礦能耗是備受鐵礦青睞的節能方法，實踐證明磨礦能耗隨著入磨粒度的減小而降低，磨礦效率隨著入磨粒度的減小則升高。采用高壓輥磨機、慣性圓錐破碎機、立式沖擊破碎機和其它超細碎設備減小細碎排礦粒度，得到合適的入磨粒度（5～10mm），從而降低磨礦過程中物料表面積增加值，從而減小磨礦能耗20%。多碎少磨的方法很多，總結起來主要有開路破碎改閉路破碎、調整各段破碎機的破碎比、增加破碎段數、采用高效節能的細碎設備、以棒磨機粗磨（3-5mm）代替細碎機細碎。廟溝鐵礦和龍巖馬坑鐵礦分別將入磨粒度降低至-14～-12mm，單位電耗降低量分別為9.25%～14.3%；

3.磨礦工藝與設備改造。我國鐵礦石貧礦占總儲量的97.5%，球磨機是我國鐵礦企業選礦廠不可缺少的重要設備。磨礦工序能耗占全廠的50%以上，因此磨礦節能是礦山節能降耗研究的重點。磁鐵礦硬度較大，可通過添加適當的助磨劑提高磨礦效率。前蘇聯和保加利亞添加助磨劑脂肪酸磨礦，提高了鐵精礦的品位和回收率；印度采用CaO做為助磨劑，降低磨礦能耗13%；我國在這方面的研究尚以實驗室為主，還沒有大面積推廣應用。近年來，球磨機向高效節能的方向改進，如我國自主研發的靜動壓軸承球磨機與同類型普通球磨機相比，提高礦石處理能力7%～10%，降低單位能耗15%～20%，降低單位鋼好5%左右；隴南福利選礦廠Φ1500×3000中心傳動球磨機與同類型普通球磨機相比，降低單位能耗32.51%。另外，改進磨機襯板也可有效降低磨機能耗，目前經改進使用并達到節能效果的襯板有橡膠襯板（節電10%～30%）、磁性襯板（節電6.22%～10%，降低球耗22.8%）和角螺旋襯板（節電10%～20%）。另外優化控制磨礦工藝參數和操作功指數、調節球磨機充填率和鋼球級配關系、優化礦漿停留時間、采用高效分級設備減少過磨、實現球磨機的自動化控制等方法都可以提高磨機效率、降低磨機能耗。

4.選礦流程優化與其它節能方法。研究鐵礦石動力礦物學特征和物理力學性質，結合“能耗前移、多碎少磨、預選拋廢”的路線和方法，通過實驗室試驗和工業試驗優化選礦工藝流程可有效降低選礦工序能耗。在選礦過程中降低用水量，提高循環水利用率，減少新水泵送耗電。

2 我國鐵礦企業節能降耗技術存在的問題與幾點建議

國內鐵礦山存在的能耗過大、分布不合理、利用效率低的情況，必須經過科技創新，改進設備之間、設備和生產工藝之間的協調性，提高采、選設備利用效率，通過采選設備的智能化、精細化、集約化控制，系統降低鐵礦山整體能量消耗，控制鐵礦山企業生產成本，解決國內鐵礦山能耗過高、分布不合理的問題。對此提出以下幾點建議：

1.重視礦山整個生產系統的整體能耗分布優化問題。以鐵礦山主體工序中礦巖粉碎過程和采選設備精細化、集約化管理控制為主線，依據采選各工藝環節能量利用率存在明顯的差別，對生產工藝過程和參數的改造和優化，建立能量合理分布體系，提高設備利用率，形成一整套解決鐵礦山生產能耗過高問題的成熟技術，為鐵礦山企業的節能減排目標的順利實現提供技術保障和支持。

2.重視礦山設備能耗管理的精細化和智能化。分析礦山整體能耗分布規律，在此基礎上優化主體工序能耗分布，建立科學合理的各工藝環節能耗指標體系，實現采選工序能耗的聯動調解和精細化管理。同時，應重視能耗調節優化的智能化管理，結合采選大型設備的自動化控制，實現主題工序之間能耗調節管理的智能化。比如在礦石加工粉碎過程中，通過精確分級溢流粒度預報和分級控制，可大幅提高大型磨機分級系統效率，顯著降低磨礦能耗。

總之，從根本上降低我國鐵礦企業的單位產品能耗，需要探索采選工序中高能耗產生的客觀原因和變化規律，形成科學的采選工序整體能耗優化控制技術與管理體系，加快建立合理的鐵礦企業各工序能耗標準，建立鐵礦行業范圍內能耗遠程實時監控與調控平臺，加強政府能耗管理與支持力度，將鐵礦企業生產能耗降低并控制在合理的范圍內，使鐵礦企業更好地應對新形勢下的市場經濟挑戰，使之更好地為國民經濟和人類社會的發展服務。

參考文獻

[1]徐宏宇，國內外金屬礦選礦廠電耗剖析與對策.2017.

[2]王小蓓.淺談我國鐵礦山采選工序節能降耗潛力與現狀分析.2018.