某大型鉬礦山柔性選礦單元生產(chǎn)實踐

張 峰

（金堆城鉬業(yè)集團有限公司，陜西 渭南 714000）

現(xiàn)代礦山一般都是連續(xù)性生產(chǎn)。選礦廠屬于典型的工藝專業(yè)化配置，按照自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化作業(yè)，這種剛性的生產(chǎn)模式效率高、成本低，管理簡單，但實際生產(chǎn)中有多種因素嚴(yán)重制約著這種模式的正常運行。雖然我們可以采取不同的生產(chǎn)管理方法、優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)和改變內(nèi)外界條件（如設(shè)備大修、礦石性質(zhì)、客戶需求）等措施克服困難，實際情況卻是改變能力十分有限，而且成本很大。應(yīng)對這些制約因素最有效的途徑是建設(shè)不同的選礦工藝流水線，然而從經(jīng)濟角度、現(xiàn)場環(huán)境和集約型企業(yè)政策方面講，都不可能實現(xiàn)。1998 年美國里海大學(xué)和GM 公司共同提出了柔性生產(chǎn)模式AM(Agilemanufacturing)，現(xiàn)已成為“21 世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略”。它的主要內(nèi)容是建立彈性生產(chǎn)體系，在同一條生產(chǎn)線上通過設(shè)備設(shè)施調(diào)整來完成不同品種的批量生產(chǎn)任務(wù)，既滿足多品種的多樣化要求，又使設(shè)備流水線的停工時間達到最小，即“只在必要的時間內(nèi)生產(chǎn)必要數(shù)量的必要產(chǎn)品”。國內(nèi)某大型鉬礦山針對不同的因素，多年來持續(xù)改造局部工藝，建設(shè)成柔性選礦單元，顯著地減少了這些因素的制約作用。

1 設(shè)備大修

設(shè)備大修時間長、項目多、成本高、恢復(fù)其各項性能良好。若選礦廠存在單臺生產(chǎn)設(shè)備配置時，大修期間往往造成工藝線停產(chǎn)，成為瓶頸因素。

1.1 新線碎礦工藝簡介

A 選礦廠新線碎礦工藝（見圖1）于2011 年9 月投入運行。粗碎作業(yè)由國產(chǎn)PXZ1200/160 和美卓MK-Ⅱ-42-65兩臺旋回破碎機組成，預(yù)先篩分有兩臺1600×4500 固定棒條篩組成，中碎由1 臺山特維克CH870EC 破碎機組成，細(xì)碎由1 臺山特維克CH870FE 破碎機組成，預(yù)先篩分和檢查篩分篩下產(chǎn)品進入輥磨作業(yè)。本道工序由一臺德國魁伯恩500/15-6A 1000 PG 1E 高壓輥磨機完成。

1.2 立項背景

從設(shè)計上分析，該輥磨機具有良好的碎礦性能，可以使排礦粒度達到-8mm 占到90%以上，但是輥胎使用壽命卻達不到預(yù)期要求，磨損周期僅為10 個月。磨損后，輥胎對礦石的擠壓效果顯著變差，各項指標(biāo)均難以滿足生產(chǎn)要求，必須及時更換輥胎。每次僅更換輥胎就需要190 小時，再加上相關(guān)附件，全年需285 小時用于高壓輥磨機系統(tǒng)檢修，影響新線3.2%運轉(zhuǎn)率。更為關(guān)鍵的是，檢修高壓輥磨機時，新線碎礦工藝和下部的磨選也必須全線停車。因此輥磨機大修成為制約生產(chǎn)的瓶頸因素。

圖1 A 選礦廠新線碎礦流程圖

1.3 改進措施

圖2 高壓輥磨檢修用旁路供礦示意圖

結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境，在高壓輥磨機的給礦皮帶與5#皮帶運輸機之間，新建旁路供礦系統(tǒng)（見圖2）。用10mm 鋼板焊接一段和二段溜槽，底部和兩側(cè)安裝30mm 錳鋼襯板，頂部用廢舊運輸帶密封，兩段溜槽的頃角均為490，大于礦石的安息角，能夠自溜，下礦順暢。處理輥磨機故障或更換輥胎時，只需將給礦小車后移、固定即可開啟旁路；檢修完畢，移動小車到原位置，即可向輥磨機供礦。

1.4 效果評價

（1）提高了技經(jīng)指標(biāo)。

2014 年5 月份投入8.5 萬元建成旁路供礦系統(tǒng)，本年度在高壓輥磨機系統(tǒng)檢修期間，磨選部分正常運行。提前與露天礦溝通，加大粉礦配比，磨礦效率不變，處理礦石12萬噸，新增54%品位鉬精礦226 噸,實現(xiàn)檢修、生產(chǎn)兩不誤。

（2）為提升設(shè)備運行質(zhì)量提供了保證。

本臺高壓輥磨機投資大，大部分備品備件仍需進口，價值高，需要精心維護。這種柔性化的生產(chǎn)方式為開展設(shè)備綜合管理奠定了基礎(chǔ)，保證了其運行參數(shù)始終處于優(yōu)良狀態(tài)。

2 客戶對不同產(chǎn)品質(zhì)量的需求

選礦廠屬于流水線生產(chǎn)，對客戶存在不同需求的適應(yīng)性差。以銷定產(chǎn)，生產(chǎn)工藝成為銷售的保證和后盾。

2.1 A 選礦廠老線浮選工藝簡介

老線浮選工藝由三個系統(tǒng)組成，一系統(tǒng)由BF-1.2M3浮選機組成8 次強浮選，二系統(tǒng)由BF-1.2M3浮選機組成1-2次精選和CCF 浮選柱組成3-6 次精選，三系統(tǒng)由CCF 浮選柱組成5 次精選。

2.2 立項背景

根據(jù)公司訂單式管理要求，車間需要在特定的期間內(nèi)生產(chǎn)出48%、50%、52%、55%、56.5%等不同質(zhì)量的鉬精礦，需要調(diào)整操作，以提高或降低鉬精礦品位。受流水線工藝限制，從開始調(diào)整到產(chǎn)品質(zhì)量合格，現(xiàn)場往往短則五天，長則一周的適應(yīng)時間，而且品位相差越大，工藝波動越明顯，生產(chǎn)組織越困難，導(dǎo)致鉬金屬流失嚴(yán)重，甚至影響交貨合同。

2.3 改進措施

通過對三個系統(tǒng)的工藝分析，認(rèn)為一系統(tǒng)是強浮選，浮選機容量小，品位控制靈活，但很難提高至52%以上，且品位接近50%時，金屬量流失明顯上升；二、三系統(tǒng)主體設(shè)備是浮選柱，品位能達到57%，相對穩(wěn)定，但提品位和降品位適應(yīng)時間長，若提品位時間過短，也會造成金屬流失。

基于以上觀點，當(dāng)生產(chǎn)56%以上鉬精礦時，將一系統(tǒng)8次精礦按比例導(dǎo)入二系統(tǒng)一柱、三系統(tǒng)三柱進行浮選；當(dāng)生產(chǎn)56%以下鉬精礦時，二、三系統(tǒng)最終鉬精礦品位不變或小幅降低，按客戶實際品位需求，根據(jù)流程計算，將一系統(tǒng)8次精礦適量直接導(dǎo)入成品車間，通過混礦配制達到交貨標(biāo)準(zhǔn)（見圖3）。當(dāng)然在分量時需要調(diào)整精選段藥劑添加量。

圖3 精選部分工藝設(shè)備形象聯(lián)系圖

2.4 效果評價

近年來的生產(chǎn)實踐充分證明，將一系統(tǒng)8 次精礦分量至二、三系統(tǒng)后，完全滿足了客戶需求。

（1）縮短了工藝調(diào)整時間。

2019 年2、3 月份，現(xiàn)場精礦品位三天時間就從52%提升到57%，達到了質(zhì)量要求，尾品幾乎不變。

（2）確保抓住市場機遇，取得了顯著地經(jīng)濟效益和社會效益。

2019 年該企業(yè)根據(jù)鉬市場供需情況，搶占市場先機，在高價位期間生產(chǎn)出適銷對路的鉬產(chǎn)品，滿足了客戶的需求，取得了良好的經(jīng)濟效益，樹立了品牌的美譽度。

3 礦石性質(zhì)

礦石性質(zhì)是決定選礦廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。通常一座礦山的礦石根據(jù)物理組成和結(jié)構(gòu)分為若干類型，雖然在選礦工藝設(shè)計時已考慮到不同的礦石性質(zhì)，但是在以后的生產(chǎn)實踐中，我們會發(fā)現(xiàn)建成的工藝并不能完全適應(yīng)這種因素的變化。

3.1 B 選礦廠入選礦石性質(zhì)

輝鉬礦的嵌布特征有四種類型：

（1）以片狀疊加體形式呈脈狀、層狀、斑塊狀沿礦石的裂隙及孔洞充填，礦石標(biāo)本中可見沿板狀長石層面分布的薄層狀輝鉬礦，結(jié)晶程度好，單形片體大而潔凈，便于解離。

（2）呈群體片狀稀密不均的分布在由多種脈石礦物(石英、長石、角閃石、云母、高嶺石等)構(gòu)成的碎屑、砂粒狀脈石中，這部分輝鉬礦粒度均勻適中，一般在30um～100um之間，交易解離。

（3）呈稀散的扁平片狀分布在脈石中，粒度在20um～60um 之間。

（4）呈細(xì)小的薄片狀分布在層狀的碳質(zhì)物中，粒度在20um～30um 之間。

3.2 立項背景

B 選礦廠粗精泡沫流入4 號泵池（見圖4），經(jīng)旋流器分級，溢流進入浮選柱精選1。當(dāng)輝鉬礦由前述（3）（4）嵌布特征構(gòu)成主要組分時，粗精泡沫易發(fā)粘，4 號泵池嚴(yán)重外溢。控制出量后粗精品位達13.70%，回收率降低3.56%。分析了精尾中輝鉬礦粒度（見表1）。

按近似面積含量計算，以-0.043+0.01mm和-0.01mm為主，分別占59.60%、37.08%，共計96.68%。可見，精尾中極細(xì)顆粒輝鉬礦是回收困難、金屬流失的重要原因。

3.3 改進措施

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，在粗精泡沫槽底部增加一根DN200 管道至5#泵池，并在管道出口處安裝閥門（見圖4），一部分泡沫不經(jīng)過4 號泵池和再磨分級直接進入5#泵池。

表1 精尾中輝鉬礦粒度統(tǒng)計

3.4 效果評價

保證了該段工藝正常生產(chǎn)。根據(jù)泡沫粘度和4#、5#泵池液位情況調(diào)整閥門開度，粗精泡沫能順暢流動，粗精品位和回收率達到設(shè)計范圍；明顯減少了因4#泵池礦漿外溢而造成的金屬流失；減輕了再磨1 的過磨現(xiàn)象，降低了精選1 尾品。

圖4 精選部分工藝設(shè)備形象聯(lián)系圖

4 暴雨季節(jié)

雨季嚴(yán)重影響著選礦廠的連續(xù)供礦，易造成選礦設(shè)備設(shè)施的堵塞，中斷工藝線運行。

4.1 本部礦區(qū)氣象條件

本部礦區(qū)位于秦嶺東部北麓，系高山氣候區(qū)，屬亞熱帶與大陸性氣候的過渡帶，雨量充沛，降雨集中在7、8、9 三個月，近幾年水文記錄表明，日降雨量超過50mm的天氣多見。

4.2 立項背景

如圖1 所示，A 選礦廠新線碎礦流程中，預(yù)先篩分是兩臺篩孔為20mm 的固定棒條篩，安裝傾角480，一開一備。在暴雨、多雨期間，礦泥粘滯性大，篩孔大面積堵塞，完全失去篩分作用。

4.3 改進措施

（1）連續(xù)供礦，縮短運礦列車裝礦時間。

（2）準(zhǔn)備雨季專用條篩，篩孔擴大為30mm。

（3）每年夏季來臨之前，在采礦場堆積可供選礦廠處理2-3 天的塊礦。

（4）制作疏通篩孔簡易工具，在特別嚴(yán)重的情況下，人工處理篩孔堵塞問題。

4.4 效果評價

應(yīng)對措施對于雨水集中，尤其是暴雨天氣效果明顯。通常上述四種措施聯(lián)合使用能夠基本實現(xiàn)短時間連續(xù)生產(chǎn)，但是遇到特大暴雨或者中雨持續(xù)兩天以上時，效果銳減。

5 結(jié)語

（1）選礦工藝線中配置有單臺生產(chǎn)設(shè)備時，需要綜合各種因素，建造相關(guān)裝備，保證該設(shè)備在大修期間整個工藝線仍然能夠正常運行，以降低停產(chǎn)損失。

（2）認(rèn)真研究選別工藝，對局部工藝流程進行改造，不同的流程適應(yīng)不同的礦石性質(zhì)和產(chǎn)品要求，以降低工藝線調(diào)整損失。

（3）雨季生產(chǎn)中，可采取聯(lián)合措施，一定程度上能減輕天氣造成的損失。

（4）該大型鉬礦山通過改進局部選礦工藝，實現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)，為國內(nèi)同行提供了實踐經(jīng)驗。