提升某選礦廠設計水平的對策探究

（中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650051）

新建選礦廠前需要開展綜合性的設計，包括廠址的選擇、采礦條件分析以及設備的選型等，只有不斷提高設計水平，才能保證后續各項工作的正常開展。文章以某選礦廠為例，首先分析了該鐵礦的礦石性質和基本的礦石處理流程，隨后結合實際工作經驗，就如何提升選礦廠設計水平提出了幾點建議。

1 礦石性質

在某選礦廠所開發的礦石中，主要的成分就是磁鐵礦，其中也會摻雜一部分的赤鐵礦、菱鐵礦等，但是這些摻雜的礦石在回收價值以及應用價值上都不如磁鐵礦。從礦石的化合物含量來比較，磁鐵礦所含金屬量達到18.87%，并且分布率達到60.76%，這一數據遠遠超過其他的礦石含量，如赤鐵礦的金屬含量僅為0.61%，因此這就是磁鐵礦在礦石開采中所占據的主要優勢。對原礦進行多元素分析，結果見表1。

表1 礦石的化學成分（質量分數）/%

2 礦石開采，原、精礦運輸及尾礦處理

采礦條件：結合礦山條件，決定采用縱向開采方法，沿著礦體的走向在礦巖交界處開溝，垂直礦體走向縱向開采，然后使用平行溜井，借助于電機車、汽車聯合運輸。開采前，先用牙輪站機進行鉆孔，鉆孔孔徑為220mm，鉆孔深度為3000mm，清理鉆孔內碎石后裝填炸藥進行爆破。

原礦運輸：將開采到的原礦從平洞溜井運出，然后裝載到翻斗車上運往選礦廠。

精礦運輸：選礦廠處理后所得精礦，用60t的敞篷車運輸到附近的鋼鐵廠進行煉化。

尾礦處理：為了防止環境污染，對剩余尾礦也要進行嚴格的處理。選礦廠建立了5個泵站場，每個泵站場安裝有功率為120T的泵站，共計三臺。泵站的揚程為55m，揚量為1500m3/h～1700m3/h，基本上滿足了選礦廠尾礦處理要求。

3 廠址選擇的合理性

該選礦廠周邊農田面積較小，不會對農田水利建設產生干擾影響；尾礦庫的位置選擇在遠離河流的山谷中，避免了尾礦對河流的污染。同時，礦場附近交通便利，礦址選擇在堅硬的巖石上，便于大型選礦設備的安裝和穩定運行。

4 工藝流程的確定

單一磁選流程。通過礦山取樣分析，礦石回收時，主要以磁鐵礦為主。結合這一特點，可以考慮使用具有較強磁選能力的處理設備，一方面可以提高磁鐵礦的處理效率，另一方面又降低了對環境的污染，實現了尾礦回水的高效率利用。

階段磨礦、階段選別流程。礦石的主要脈石礦物為石英和角閃石，根據其礦石結構、嵌布粒度特性知，石英的嵌布粒度要比磁鐵礦的粗，所以當一段磨礦分級后，石英部分單體解離，在這種情況下可以轉而用大筒徑的磁選機，對其中一些體積較大的鐵礦石進行磨礦處理，減輕了二段磨機的工作壓力，獲得了更多的高品位礦石。因此，采用階段磨礦、階段選別工藝流程，可以在一定程度上細化礦石分級，從而幫助選礦廠盡可能多的獲取目標礦石，這也在一定程度上減輕了后續選礦的壓力。

磁滑輪預選。在采礦過程中，原礦中可能會摻雜進一定量的圍巖，增加選礦負擔，因此在選礦之前需要經過必要的預選，將這些圍巖或其他非礦石雜物篩除掉。為了提高預選效果，可以在礦石破碎之前完成操作。結合實踐操作，經過破碎后的礦石顆粒度可以控制在5-15mm之間，由于礦石單體的解離度較高，將這些解離后的單體運用磁滑輪篩選，可以從中剔除90%以上的廢石。這樣再進行下一步的磨礦等操作時，就可以提高工作效率，降低選礦成本。

一段大筒徑磁選。參考現場生產資料，一段磨礦分級溢流-200目粒級含量達52.0%，此時脈石礦物已經大部分單體解離。根據現場資料知，采用大筒徑磁選機可將其中大約40%左右的脈石及時拋出，提高精礦品位。甩出了相當一部分脈石礦物，減輕了二段磨機負荷，提高了二段磨機處理量，從經濟方面考慮，應采用大筒徑磁選作業。

濃縮磁選流程。參考現場資料，二段磨礦單體解離度為83%。二段磨礦分級后，磁鐵礦和脈石礦物單體解離都比較充分，但仍有部分未單體解離的粗粒磁鐵礦，而且考慮到精礦指標，品位必須繼續提高。使用磁力脫水槽能分選出大量細粒尾礦并兼有脫泥作用，同時還可以提高精礦品位，且結構簡單、操作方便。現場資料表明采用磁力脫水槽后，精礦品位達到50.31%，尾礦品位7.39%，尾礦產率達9.08%。

二段小筒徑磁選流程。利用旋流器對解離單體進行分級，將符合篩選標準的精品礦保留下來，而不符合篩選標準的尾礦則在經過旋流器之后被分離出去。然后將收集起來的解離單體再裝入小筒徑磁選作業。經過二段小筒徑篩選后，所得的礦石精品度可以達到70%以上，而尾礦含量不足5%，可以滿足鐵礦選礦廠的篩選需要。

三段小筒徑磁選流程。對于一些要求相對嚴格的選礦廠，可以在完成二段小筒徑篩選的基礎上，再重新利用旋流器進行磁選，這樣可以將精品礦的含量從70%提升只90%以上，但是成本也會相應的提升。因此，除非有特殊要求，選礦廠出于經濟最大化的考慮，使用二段小筒徑的性價比最高。

碎磨工藝流程的選擇。碎磨工藝是選礦流程中重要的環節，會消耗較多的能源和材料，因此這一工藝流程的設計與選擇，對整個選礦廠生產效益的影響較大。常規選礦廠大多采用半自動的碎磨方式，其優點在于生產期比較短，可以滿足礦石供給。但是磨碎后的尾礦常常得不到有效處理，容易造成資源浪費和環境污染。因此，在原有半自動碎磨工藝上進行改良。可以采用全自磨設備，將拋尾中的碎石重新回收并進而二次碎磨，由于新設備為全自動化電氣控制，因此降低了成本，并且碎磨效果也大幅度提升。由于增加了新的碎磨流程，因此在生產周期上也會相應的延長。兩種方式各有利弊，選礦廠在實際選用時可以根據需要進行選擇。

選別工藝流程的確定。在確定好上述的工藝流程后，需要投資方對工藝流程方案的可行性進行試驗，如果實際生產結果符合預期收益，則選礦廠設計通過驗收，可以著手投資建設。因此，作為選礦廠設計的最后一個環節，確定選別工藝流程也需要引起企業的重視。通常來說，根據對礦石品味高低要求的不同，工藝流程的復雜性也會有一定的差異。如果對精礦品位要求一般，則采用單一的磁選方式即可，后期對配套設備的要求不高，投資成本相對較低。反之，如果對礦石的粒度、品位、分級等均有嚴格的標準要求，則需要延長工藝流程，雖然需要增加投入，但是企業經濟效益可以達到最大化。

5 主要設備的選擇

設備選擇原則。現階段國內鐵礦選礦廠的設備多數都是從國外采購，但是價格較為昂貴。近年來，隨著國內工業制造技術的不斷提高，一些中外合資制造廠生產的選礦設備由于具有生產效率高、成本價格低等特點，逐漸成為了選礦廠的新選擇。因此，選礦廠可以綜合成本、效益等因素，科學選擇這些選礦設備，從而更好的滿足企業的生產和工作需求。

碎磨設備的選擇。碎磨設備是礦石拋尾處理工作中不可獲取的設備之一，在設備選型時應當堅持“多碎少磨”的原則，提高礦石拋尾處理效率。結合以往工作經驗，粗碎設備可以優先考慮顎式破碎機，在進行大體積礦石破碎方面具有良好效果。根據選礦廠具體參數的不同，破碎機的功率、篩網的孔徑參數也有差異，這些都需要結合實際情況具體確定。

磁選及脫水設備選擇。目前市場上進行磁選和脫水的設備種類較多，應用比較廣泛的磁選設備是半逆流型磁選機，常用的脫水機是陶瓷過濾機。這兩種設備與市面上其他設備相比，其優點主要包括三方面：其一是操作相對簡便；其二是成本相對較低；最后，實現了自動化作業，節省了人力。

6 選礦廠設計的提升效果

根據該鐵礦選礦廠設計方案計算，其設備總價約為295萬元，其中主廠房設備共計花費130萬元、破碎篩分設備共計花費44萬元、輔助設備共計花費121萬元；固定資產總投資1875.79萬元；精礦設計成本520元/噸，精礦銷售成本533元/噸，人工生產率按照每年每人4500噸計算，需要員工200人。鐵礦選礦廠投入運行后，第一年的利潤總收入為2191.59萬元，企業需要留下利潤總額的15%作為下一年花費的基本費用，剩余的全部用于償還貸款，則每年可以償還1862.85萬元。根據投資回收期計算公式：

式中，T——投資回收期（a）；

P——基建投資額（不包括貸款利息），萬元；

Rj——選礦廠投產后第j年的凈收益，（萬元/a）

j——還清投資時的年份。

代入數據，得：

7 結論

隨著新工藝的不斷研發和應用，鐵礦選礦廠在進行設計時也要注意結合自身實際情況，有針對性的吸收和引進新的設計理念，對現有的設計方案進行優化，從而找出一條低成本、高效率的設計思路。同時，也要通過實踐來驗證選礦廠工藝流程的可操作性，一方面通過提高選礦效率和礦石產出，更好的滿足當前市場對礦石資源的需求，另一方面也推動企業進行轉型升級，實現市場競爭力的提升。

[1]張海江.放馬峪鐵礦的選礦工藝流程——兼談小型磁選廠設計、建設和生產的幾個問題[J].金屬礦山,2014(5):44-47.

[2]李維兵,張國慶,王忠紅.齊大山鐵礦選礦分廠生產工藝存在問題的分析及改進建議[J].礦業工程,2012,27(6):40-45.