某復雜難選鉛鋅氧化礦綜合利用項目節能分析

尹代冬

（湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

某銀鉛鋅礦具有5 000 t／d硫化鉛鋅礦采選規模，隨著礦石開采，采礦過程產出氧化鉛鋅礦石，該礦石屬于復雜難選氧化鉛鋅礦，若不利用，則造成資源浪費和環境污染。與硫化礦相比較，鉛鋅氧化礦的選別，一直是困擾選礦界的難題［1～3］，由于該礦石氧化程度高、泥化嚴重，且不同礦體采出的礦石氧化程度、品位差異較大，致使鉛鋅氧化礦的回收率較低、電耗較高［4］。針對此情況，通過開發和采用效率高、節能效果好的工藝流程、設備，對氧化礦進行充分的資源綜合利用，實現節能降耗，提高資源回收率。

1 礦石性質

礦石中的Pb、Zn、Ag是選礦回收的主要元素，含量分別為2.57%、9.74%、178.61 g／t，主要化學組成見表1。其中鉛主要以氧化鉛、硫化鉛、鉛鐵礬形式賦存在礦石中，分別占原礦總鉛的47.98%、30.24%、21.77%；鋅主要以氧化鋅、硫化鋅、鋅鐵尖晶石、硫酸鋅等形式賦存在礦石中，分別占原礦總鋅的59.19%、32.74%、7.86%、0.21%；銀主要以單質銀和硫化銀、金屬硫化物的形式賦存于礦石中，分布率合計為87.68%。Pb、Zn、Ag的主要物相組成見表2、表3、表4。

表1 原礦化學多元素分析結果 %

表2 鉛化學物相分析結果 %

表3 鋅化學物相分析結果 %

表4 銀化學物相分析結果

2 工藝方案

原礦配礦后經過兩段一閉路破碎篩分、一段閉路磨礦，浮選采用：硫化鉛浮選—鋅硫混合浮選再分離—硫化礦浮選尾礦再優先浮選氧化鉛—氧化鉛尾礦脫泥—脫泥尾礦再浮氧化鋅的選礦工藝，精礦采用兩段脫水、尾礦采用兩段脫水、尾礦干堆、選礦作業分段回水，廢水零排放。工藝流程如圖1所示。

圖1 鉛鋅氧化礦選礦工藝流程圖

3 主要生產指標

根據回水擴大連續試驗結果，該項目總鉛回收率70.00%，總鋅回收率79.00%，銀在鉛、鋅精礦產品中總的回收率為84.09%。主要生產指標見表5。

4 節能措施分析

4.1 工藝方案節能分析

選礦工藝采用當前國內外先進的氧化鉛鋅礦優先浮選工藝，即先浮選硫化鉛、然后浮選硫化鋅、再浮選氧化鉛、最后浮選氧化鋅的依次浮選工藝流程，可獲得高價值的鉛、鋅精礦產品，避免浮氧化鉛時添加大量抑制劑抑制硫化鋅礦物的上浮，降低藥劑成本和處理能耗；破碎采用兩段一閉路流程，多碎少磨，原礦給礦粒度≤500 mm，產品粒度≤12 mm，磨礦采用一段閉路流程，磨礦細度-0.074 mm占80%，球磨選用優質耐磨的磨礦機襯板、磨礦介質，實現破磨綜合節能；氧化鉛尾礦脫泥采用高效深錐濃密機，濃縮效果好，降低后續生產能耗；脫水采用一次濃縮加一次過濾（或壓濾）的兩段脫水工藝流程，生產廢水全部處理后回用，選廠大部分水采用回水，最大限度地使用循環水，節約新水用量。充分依托地形優勢，利用礦漿自流，做到綜合節能降耗。

表5 主要生產指標 %

4.2 平面布置節能分析

總平面布置遵從物流順向的原則，充分利用礦區地形和自然高差，按照作業順序，梯級緊湊布置，使原礦運輸、選礦作業、尾礦排放和精礦輸送都能順應地形，經濟運移或者自流而下，減少運輸能耗。配電所靠近磨浮車間主要用電負荷中心，減少供電線路損耗。

4.3 選礦設備節能分析

項目主要耗電設備為破碎機、球磨機、浮選機、渣漿泵、濃密機、過濾機、MVR蒸汽壓縮機等。

1.破碎設備。粗碎選用JC1000顎式破碎機，單位能耗指標為0.72 kWh／t，達到《復擺顎式破碎機能耗指標》（GB／T 25700-2010）中1級能耗水平；細碎選用HP200圓錐破碎機，單位能耗指標為1.056 kWh／t，達到《圓錐破碎機能耗指標》（GB／T 26965-2011）中1級能耗水平。

2.球磨設備。球磨選用MQY2740溢流型球磨機，單位能耗指標為13.39 kWh／t，達到《溢流型球磨機能耗指標》（GB／T 25703-2010）中1級能耗水平。

3.細篩分級設備。細篩分級采用高頻細篩分級，分級效率可達80%以上，比旋流器提高20%，減少礦漿循環負荷，節約磨機設備功耗。

4.浮選設備。浮選作業選用GF浮選機，相較于同類型浮選機，可節省電耗15%～20%，同時可以吸入足量的空氣和礦漿。

5.脫泥設備。氧化鉛尾礦脫泥采用高效深錐濃密機，具有處理量大，濃縮效果好，可獲得底流濃度高，降低后續生產能耗。

6.渣漿泵。尾礦輸送采用ZJ型渣漿泵，其過流元件可連續運行3 000～4 000 h，是其它泵的5倍以上，耗電量可節約6%以上。同時配備變頻調速器，根據實際工況改變機組參數和葉輪轉數，達到穩定濃度或者高濃度輸送，可節省電耗30%～50%。

7.濃密機。濃縮脫水設備采用傾斜板濃密機，該設備具有占地面積小、運行成本低、效率高等優點。

8.精礦脫水設備。采用陶瓷真空過濾機，該設備通過真空吸力、毛細作用可實現固液的高效分離，達到高效節能過濾。

9.廢水處理設備。廢水處理采用MVR多效蒸發系統，采用升膜蒸發濃縮加強制循環蒸發的結晶工藝，綜合能耗大幅降低，產生的冷凝水可返回生產工序中回用。

4.4 輔助生產和附屬設施節能分析

4.4.1 建筑節能

1.合理規劃空間布局及控制體形系數。項目工業建筑屬于嚴寒地區的二類工業建筑，通過優化空間布局，合理設計建筑圍護結構，加強暖通節能設計，控制建筑物的體形系數小于0.30，減少建筑的采暖和空調能耗。

2.提高建筑圍護結構的保溫隔熱特性。砌體結構房屋和鋼筋混凝土結構房屋外墻采用370磚墻，內墻采用240磚墻。鋼結構廠房圍護結構：1.2 m高以下為370磚墻，外做保溫，1.2 m高以上為雙層彩板墻，內夾巖棉保溫層，以降低散熱損失。

3.優化設計窗墻比及外窗氣密性。控制窗墻面積比小于0.50，盡可能減少建筑外門窗洞口面積，并采取密封措施，提高外門窗保溫性能。

4.4.2 給排水節能

1.項目給水充分利用原選廠高位水池高差優勢，采用重力方式輸送給擴建選廠，減少了給水電耗。

2.選廠鋅硫混浮尾礦濃縮溢流水、硫化礦精礦濃縮過濾水、氧化礦精礦濃縮過濾水、氧化鉛尾礦脫泥濃縮溢流和尾礦水等共2 450.71 m3／d（包含設備冷卻水、藥劑制備水和地面沖洗水及衛生用水）經過處理后全部回用不外排，水循環利用率達到91.42%。

3.尾礦輸送采用渣漿泵從礦漿池中把礦漿揚送至高位喂漿池后由柱塞泵泵至尾礦庫輸送，各類泵均選用高效節能設備，配套變頻調速節能，使其工況點保持在高效區內，進一步節約輸送電耗。

4.4.3 供配電節能

1.合理選用變壓器臺數和容量，選用高效節能型Dyn1l聯結組別的三相配電變壓器。

2.合理設計供配電系統及配電電壓，降低配電級數，選擇合理的導線截面，將電壓變化控制在±5%以內。

3.變電所高壓側采取集中補償，自動投切，提高功率因數，降低電力消耗。

4.采用新型高效率電動機，降低設備消耗。

5.合理設計照明配電線路，嚴格控制功率密度值，照明燈具采用新型節能燈、節能型LED燈或金鹵燈等，達到節能目的。

4.4.4 通風除塵節能

1.原礦倉采用高壓水霧抑塵，該裝置避免造成礦體冬季凍結，降低物料濕度增加的重量比，可實現全自動控制和穩定運行。

2.破碎車間、篩分車間、粉礦倉等主要采用低壓脈沖袋式除塵，低壓脈沖袋式除塵是應用最廣泛的收塵方式，其優點主要有濾袋更換方便、收塵效率高、耗電小、清灰能力強、自動化程度高。

3.浮選車間、藥劑車間等采用機械通風和自然通風的方式，能起到較好的通風效果。

4.5 能源管理和計量

4.5.1 建立能源管理體系

根據國家能源管理體系相關要求，建立健全能源管理體系，通過采用先進節能管理辦法、技術措施，實現能源利用的全過程管理，形成有效的節能管理機制。

4.5.2 加強能源計量和統計

根據《用能單位能源計量器具配備和管理通則》和《用能單位能源計量管理要求》的要求，建立能源三級計量系統，見表6，配備專職能源統計人員，實現能源計量數據的在線采集和實時監測。

5 用能總量及主要用能工序分析

5.1 用能總量及結構分析

項目消耗的能源種類主要為電、褐煤、柴油，年消耗電力1 663.31萬kWh、褐煤3 018.29 t、柴油36.74 t，根據《綜合能耗計算通則》（GB／T 2589-2020），對該項目實際消耗的各種能源進行折算，按當量折標共計折合標準煤3 390.17 t，按等價折標共計折合標準煤6 568.75 t。項目消耗能源以電力為主，約占總能耗的60.30%；其次為褐煤消耗（暖通），約占用能總量的38.12%；再次為柴油消耗，約占用能總量的1.58%。項目能源消費折算表見表7。

表6 項目能源三級計量器具配備

表7 項目能源消費折算表

5.2 主要用能工序分析

項目主要生產工序有破碎篩分、磨礦分級、硫化礦浮選、氧化礦浮選、精礦脫水，各生產工序用電情況見表8。

6 能效水平分析

氧化鉛鋅礦選廠規模為500 t／d，屬于小型選廠，選廠各工序電耗及綜合能耗主要對比相關節能設計規范和行業規范，對比指標結果見表9。

表8 項目主要生產工序用電情況表

表9 項目各工序電耗及綜合能耗標準對比表

該項目為處理復雜難選的氧化礦，廢水處理后全部回用，通過表9對比可知，項目各能源消耗指標均達到三級以上，部分指標達到一級，選礦綜合能耗、廢水循環利用率均符合《鉛鋅行業規范條件》新建準入要求。

7 結 論

對該項目的綜合利用和節能分析可知，開發和采用效率高、節能效果好的工藝流程、設備，合理利用地形進行平面布置，并做好建筑、給排水、供配電、通風除塵等輔助和附屬設施的節能，同時加強能源管理和計量，對氧化礦進行充分的資源綜合利用，可有效提高資源回收率，降低生產能耗。