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山钢集团鲁南矿业公司选矿厂工艺技术改造实践
2019-06-10
山钢集团鲁南矿业公司针对铁精矿加工成本高、设备处理量小、故障率高、自动化程 度低、工艺流程复杂等问题,进行了主体系统大球磨改造、全磁选工艺改造、外矿加工改造、过滤扩 容改造等多个方面的研究。通过技术改造,选矿精矿加工成本降低、选矿比降低、综合金属回收率 提高,企业效益提升明显;通过自动化控制,主业从业人员大幅减少,职工劳动强度降低,生产效率 进一步提高。
Serial No. 601 May. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 601期 2019 年 5 月第 5 期 山钢集团鲁南矿业公司选矿厂工艺技术改造实践 王坤胜ꢀ 赵贵军ꢀ 曹忠新ꢀ 杨海波ꢀ 邓庆山ꢀ 冯培顺 ( 山东钢铁集团鲁南矿业有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 山钢集团鲁南矿业公司针对铁精矿加工成本高、设备处理量小、故障率高、自动化程 度低、工艺流程复杂等问题,进行了主体系统大球磨改造、全磁选工艺改造、外矿加工改造、过滤扩 容改造等多个方面的研究。 通过技术改造,选矿精矿加工成本降低、选矿比降低、综合金属回收率 提高,企业效益提升明显;通过自动化控制,主业从业人员大幅减少,职工劳动强度降低,生产效率 进一步提高。 关键词ꢀ 全磁选ꢀ 外矿加工ꢀ 技术改造 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 05. 075 ꢀ ꢀ 山钢集团鲁南矿业公司是老国有企业,建矿时 多为细粒浸染在脉石矿物中,粒度为 0. 002 ~ 0. 036 mm。 间早,多年来虽持续进行工艺优化改造,但磨矿分级 选别等环节仍采用 20 世纪 70 年代的陈旧设备,且 四系列作业组织难度大,生产中工人劳动强度大、检 修维护成本高,严重影响了公司经济效益的提升。 随着当今设备装备水平和自动控制水平的提高,进 行技术改造势在必行。 山钢集团鲁南矿业公司采用 先进的技术和设备进行改造以达到提高效率、简化 流程、稳定指标的目的。 1. 2ꢀ 原工艺流程 选矿厂采用阶段磨矿、阶段选别工艺,细筛返回 再磨,高频筛与三段磨矿形成闭路,利用反浮选提质 降硅的多段选别工艺流程。 改造前工艺流程见图 1,主要技术指标见表 1。 1 ꢀ 改造背景 1 . 1ꢀ 矿石性质 该公司选矿厂始建于 1973 年,经过不断的探索 和努力,不断进行技术优化和工艺改造,形成了年处 理矿石 150 万 t,产铁品位 65% 铁精粉 40 万 t 的能 力。 鲁南矿业公司矿石为沉积变质鞍山式贫磁铁 [ 1] ,采出铁品位为 27% ~ 30% ,主要铁矿物为磁 矿 铁矿、假象赤铁矿、半假象赤铁矿及褐铁矿;主要脉 石矿物为石英、铁闪石、普通角闪石等,磁铁矿为主 要回收矿物,其分布在两种条带中,磁铁矿多为细粒 浸染在脉石矿物中,粒度为 0. 023 ~ 0. 036 mm,在磁 铁矿颗粒中常嵌有脉石矿物和少量的磁黄铁矿、黄 铁矿、黄铜矿的小包体,而且这种包体不易解离。 磁铁矿是主要回收矿物,多呈半自形、自形或他 形集合体产出。 磁铁矿分布在两种条带中,在以铁 矿物为主的条带中,磁铁矿粒度较粗,一般在 0. 014 ~ 0. 31 mm,较大颗粒可达 0. 33 ~ 0. 57 mm,细小的 图 1ꢀ 选矿厂改造前工艺流程 为 0. 001 ~ 0. 007 mm;以脉石为主条带中的磁铁矿 ꢀ ꢀ 选矿厂共 8 台球磨(分配为 4 ∶2 ∶2),一段磨矿 采用 ϕ2 700 mm×2 100 mm 格子型球磨,二段采用 ϕ2 700 mm×2 100 mm溢流型球磨机,三段1 台为 ꢀ ꢀ 王坤胜(1985—),男,工程师,276421 山东省临沂市沂水县。 2 78 ꢀ ꢀ 王坤胜ꢀ 赵贵军等:山钢集团鲁南矿业公司选矿厂工艺技术改造实践ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 5 月第 5 期 表 1ꢀ 选矿厂改造前主要技术指标 % ×6 000 mm 溢流型球磨机;二段磨矿为 1 个系列,采 用 ϕ3 600 mm×6 000 mm 溢流型球磨机;磁选机为 3 台,应用 3 台磁浮选柱替代 16 台反浮选机。 改造后 工艺流程见图 2,改造后主要设备见表 3。 产品 名称 一段细度 入浮细度 (ꢁ0. 074 mm) (ꢁ0. 074 mm) 产率 铁品位 铁回收率 精矿 26. 71 66. 21 12. 79 65. 36 34. 64 7 3. 29 尾矿 55 ~ 60 75 ~ 80 原矿 100. 00 27. 06 100. 00 ϕ2 700 mm × 2 100 mm 溢 流 型 球 磨 机, 1 台 为ϕ2 100 mm×4 500 mm 溢流型球磨机,改造前主 要设备明细见表 2。 表 2ꢀ 改造前主要设备明细 数量 装机功率 设备名称 湿式粗粒 型号 备注 / 台 / kW CCT. Y-1018 4 7. 5 预选磁选机 ϕ1 050 mm×1 800 mm 直线振动筛 格子型球磨机 旋流器组 DST-1020-B4 MQG2721 4 4 4 1 3 3 尾矿除渣 4 系列 280 ϕ500 mm×2 MQY2145 1 台备用 溢流型球磨机 溢流型球磨机 280 280 MQY2721 永磁筒式 磁选机 XCTB-1 050 mm ×3 000 mm 2 7. 5 5. 5 一磁 分级 永磁筒式 磁选机 XCTB-1 050 mm ×2 100 mm 10 德瑞克 高频细筛 2SG48- 图 2ꢀ 改造后选矿厂工艺流程 表 3ꢀ 改造后主要设备明细 3 3. 75 60W-5STK 脱泥 磁选机 CCNTN1 200 mm ×3 000 mm 2 1 11 3 数量 单台容量 设备名称 型号 备注 / 台 / kW 浓密机 ϕ8 m 湿式粗粒 预选磁选机 自吸式 浮选机 粗精 6 台, 扫选 10 台 LCTY1550 1 30 BF-6 16 37 / 22 直线振动筛 2 100 mm×4 800 mm 1 1 1 1 1 3 1 11 尾矿除渣 右旋,6 kV 3 台备用 左旋,6 kV 一磁 1 . 3ꢀ 存在的主要问题 由于建矿时间早,选厂设备陈旧,球磨小,系列 溢流型球磨机 旋流器组 MQY3660 ϕ500 mm×8 MQY3660 CTB1245 1 250 多,选别阶段多,过程控制复杂,造成磨矿效率低,分 级效果差,人员多,效率低。 磨矿现场采用三段磨 矿,且第三段磨矿并未发挥实际的磨矿作用,造成流 程复杂,检修维护成本高等,成为制约选矿工艺提升 的关键因素。 反浮选系统浮选机较多,且需高温加 热(30 ℃以上),浮选药剂为 4 种,导致占地面积大, 耗能较大,成本较高,造成精矿加工成本高,企业经 济效益差。 溢流型球磨机 永磁筒式磁选机 1 250 18. 5 3. 75 15 德瑞克高频细筛 2SG48-60W-5STK 浓缩磁选机 脱泥磁选机 品位提升机 NCT1245 浓缩磁选 CCNTN1 200 mm 1 2 3 11 15 97 × 3 000 mm CW1600 高效智能 磁浮选机 CFX2400 2 2 2 ꢀ 改造优化 . 1ꢀ 主体工艺流程优化(大球磨改造) 2 . 1. 2ꢀ 引用的新设备及新技术 在大球磨改造工艺中仍采用反浮选工艺,设备 . 1. 1ꢀ 概况及主要指标 [ 2] 采用沈阳华大 CFX2400 高效智能磁浮选机 ,该设 备是一种占地面积小,垂直高度大,将浮选、磁选、重 选过程综合在一起,同时在一个设备里完成的铁矿 分选设备;通过磁场作为机械物理方式抑制剂,有针 选矿厂实施了工艺设备优化,2015 年开工建 设,2015 年 11 月试车生产,目前优化后的工艺为两 段磨矿, 一 段 磨 矿 为 1 个 系 列, 采 用 ϕ3 600 mm 2 79 总第 601 期 现代矿业 2019 年 5 月第 5 期 表 5ꢀ 品位提升机粗选试验结果 % 对性的抑制,替代常规的淀粉抑制剂,给过滤创造条 件。 简化了原浮选流程,磁浮选系统仅一段分选即 可实 现 浮 选 功 能, 采 用 一 种 低 温 阳 离 子 捕 收 剂 在 6 ℃以上即可正常工作;功耗比传统反浮选节约 产品名称 精矿 产率 80. 48 19. 52 100. 00 铁品位 63. 52 12. 08 53. 48 铁回收率 95. 59 尾矿 4. 41 给矿 100. 00 3 0% 以上,节约占地面积 40% ,实现了反浮选的自 表 6ꢀ 磁给品位提升机精选试验结果 % 动化控制。 磁浮柱外形尺寸见图 3。 产品名称 精矿 产率 96. 16 3. 84 铁品位 65. 30 18. 97 63. 52 铁回收率 98. 85 1. 15 尾矿 给矿 100. 00 100. 00 ꢀ ꢀ 由表 5、表 6 可知:①全铁品位为 53. 48% 的三 段磨筛下精矿(ꢁ0. 074 mm 93. 20% )经过品位提升 机一道粗选即可获得全铁品位为 63. 52% 、产率为 8 0. 48% 的铁精矿,尾矿铁品位为 12. 08% ;②全铁 品位为 53. 48% 的三段磨筛下精矿经过品位提升机 1 9 粗 1 精流程可获得全铁品位为 65. 30% 、产率为 6. 16% 的铁精矿,粗选尾矿铁品位为 12. 08% ,精 尾为 18. 97% ,综合尾矿铁品位为 13. 02% 。 对此,选矿厂从 2017 年 10 月陆续将 3 台磁浮 [ 7] 选柱改造成磁浮品位提升机两用机 ,实现了选厂 全磁选工艺选别。 入磨矿量在 110 t/ h 的条件下, 精矿铁品位约 65% ,尾矿铁品位约 16% ,应用全磁 [ 4] 选工艺 后,流程更简单、易操作,指标更加稳定。 2 . 3ꢀ 外矿生产工艺流程改造 鲁南矿业公司从 2014 年开始加工智利矿、秘鲁 矿、墨西哥矿、伊朗矿、马来矿、朝鲜矿等多种外矿, 选矿厂外矿加工工艺流程见图 4。 图 3ꢀ 磁浮柱外形尺寸(单位:mm) 经过 6 个月的调试,生产精矿铁品位可达到要 求,主要生产指标见表 4。 表 4ꢀ 主要生产指标 % 产品 入选 精矿 尾矿 铁 浮给 浮精 浮尾 名称 铁品位 铁品位 铁品位 回收率 铁品位 铁品位 铁品位 指标 33. 0 66. 5 14. 0 71. 0 60. 0 66. 5 35. 0 2 . 2ꢀ 全磁选工艺改造 磁浮选柱在选别上存在较大的问题,如:浮选尾 矿偏高,造成回收率偏低。 浮选尾矿需要进行二次 回收处理,比较麻烦。 浮选作业使用药剂,环保压力 较大,浮选作业操作对职工的要求高,指标波动。 为 此,通过寻找能够代替反浮选的工艺,积极探索全磁 图 4ꢀ 选矿厂外矿加工工艺流程 生产过程中提出了将一段分级筛上产品返回二 段球磨再磨,使一段球磨入磨矿量达到 75 t/ h 以 上,确保了外矿加工成本的降低。 在外矿和主体矿 的生产过程中,摸索出了一条配矿生产的新组织模 式,即:利用外矿高品位优势,适当降低主体的精矿 铁品位,以降低选矿比,提高综合金属回收率。 [ 3-4] 选别工艺 ,该工艺是随着磁选设备进步而发展起 [ 5] 来的一种新工艺 ,其操作简单,指标稳定、自动化 [ 6] 程度高,具有较大的优势 。 为此,鲁南矿业公司 选矿厂委托沈阳华大科技有限公司进行了大量试 验,试验结果见表 5、表 6。 2 80 ꢀ ꢀ 王坤胜ꢀ 赵贵军等:山钢集团鲁南矿业公司选矿厂工艺技术改造实践ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 5 月第 5 期 当前主要加工秘鲁矿和马来块矿,其精矿铁品 3ꢀ 改造效果 位可达 69% 以上,精矿量在 2 000 t/ d,主体精矿产 量在 1 500 t/ d,主体精矿铁品位只需控制在 62% , 综合精矿铁品位达 65% 以上。 (1)通过选矿厂大球磨工艺流程优化改造,为 选矿厂实施自动控制,优化人员配置,提高工作效率 奠定了基础,为实施全磁工艺优化改造奠定了基础。 (2)通过提高外矿加工处理量,选矿厂主体实 施全磁工艺选别,两者结合为选矿厂主体精矿产量 提高、选比降低、综合金属回收率提高奠定了基础。 (3)通过实施回水系统改造、过滤系统扩产改 造,为鲁南矿业公司产量提升解决了瓶颈,最终实现 了产量的二次飞跃。 2 . 4ꢀ 过滤系统改造 016 年以前,选矿厂过滤能力在 1 300 t/ d,设 2 备故障率高、效率低,随着选矿厂精矿产量的提升, 过滤成为提产的瓶颈,为了提升过滤能力,选矿厂分 别实施了以下改造: ( 1)7 台过滤机全部进行高差自动排液改造。 改造完成后直接把过滤机的部分辅助设备去掉,大 大降低了设备成本和职工的劳动强度,过滤效果有 (4)2018 年选矿指标实际完成精矿产量 101. 1 万 t, 其 中 自 产 精 矿 48. 14 万 t, 完 成 计 划 的 106. 98% ; 外 矿 加 工 59. 59 万 t, 生 产 精 矿 52. 95 万 t。 精 矿 铁 品 位 计 划 65% , 实 际 完 成 65. 41% ;选矿综合选比 3. 33,比计划降低 0. 23,综 合金属回收率为 72. 91% ,比计划提高 5. 41 个百分 点。 了突破性的提升,过滤机利用系数达到 0. 8 以上。 2 ( 2)4 台过滤机扩容提产改造。 把原来 30 m 2 过滤机分期逐台改为 40 m 过滤机,在原设备台数 不变的前提下,产能提高 30 个百分点以上。 ( 3)滤液水回收再利用改造。 把原来当废水排 走的滤液水收集起来,再利用清水泵打回过滤系统, 实现整个过滤系统不再使用外部清水。 4ꢀ 结ꢀ 论 ( 1)山钢鲁南矿业公司通过实施技术创新、设 备升级改造,走出了企业困境。 2)生产经营方式的转变为企业效益提升、焕 ( 4)过滤机洗车方式改造。 反冲洗由原来的水 ( 冲洗改为气冲洗,过滤反冲洗机更充分,延长了过滤 机运转时间,有效的提高了过滤机的效率和效果。 目前,过滤系统具备每天过滤精矿 3 600 t 的生 产能力,为铁精矿提产扩能创造了条件。 发新的活力奠定了基础。 山钢鲁南矿业公司利用外 矿高品位优势,降低主体品位的配矿生产组织模式, 经 济 效 益 显 著, 2018 年 累 计 增 加 经 济 效 益 3 868 万元,节约矿石资源 80 万 t。 2 . 5ꢀ 回水综合利用改造 ( 3)选矿厂改造后劳动生产率明显提高,作业 尾矿排放和回水循环利用是影响生产和环保工 人员大幅减少,精矿产量由 40 万 t/ a 增加到 48. 14 万 t/ a,取得了较好的技术指标和经济效益。 作的关键环节,进行回水综合利用是实施全磁选工 艺的重要前提。 为此,选矿厂对尾矿回水系统进行 全面升级改造。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ [ [ [ [ 1]ꢀ 杨海波,赵贵军,林增常,等. 德瑞克高频细筛在铁选厂扩产和 节能降耗的应用[J]. 金属矿山,2005(11):24-42. ( 1) 围绕着单台水隔离泵输送和改善回水质 量,将储存输送大罐的高度在原基础上提高 4 m,被 输送尾矿浆压力增加 15% ,液压系统输送大罐浮球 进矿时的提升高度增加了 300 mm,改造后每小时多 2]ꢀ 刘永华,曹亦俊,桂夏辉,等. 某弱磁选铁精矿磁浮选柱精选半 工业试验[J]. 金属矿山,201l(11):72-74 3]ꢀ 李ꢀ 振,刘炯天. 铁矿分选技术进展[ J]. 金属矿山,2008(5): 1 -6 3 输送尾矿浆 50 m ,解决了回水外溢的环保问题,提 4]ꢀ 宋仁峰,李维兵,刘华燕,等. 我国铁矿石反浮选技术发展综合 评述[J]. 金属矿山,2009(9):13-37. 高了回水质量,为选别创造了条件。 # 2)在 1 浓缩池安装两台自吸泵,1 台专供扫选 5]ꢀ 范素月,马卫东,高ꢀ 磊. 淘洗磁选机在某些磁铁矿精选中的 应用[J]. 现代矿业,2012(12):96-99. ( 外矿加工用,多余的回水使用另一台自吸泵打到高 位水池进行储存再利用,实现了单台高扬泵运行,保 证了全尾砂充填,节约了运行成本,实现了尾矿排放 和回水循环利用污水零排放的目标。 6]ꢀ 王ꢀ 青,智晓康,王志东. 全自动淘洗磁选机的研制与应用 [ J]. 金属矿山,2010(8):86-88 [7]ꢀ 陈广振,金ꢀ 镇,王培信,等. 磁选环柱结构改进研究[J]. 金属 矿山,2013(2):118-121. ( 收稿日期 2019-03-12ꢀ 责任编辑ꢀ 袁风香) 2 81
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