劉志偉（中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

昭通鉛鋅選礦廠(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉志偉（中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

系統(tǒng)介紹了昭通鉛鋅礦的礦石性質(zhì)、設(shè)計(jì)流程、主要設(shè)備的選擇和廠(chǎng)房配置特點(diǎn)。昭通鉛鋅選礦廠(chǎng)的順利投產(chǎn)表明，工藝流程的合理選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。

鉛鋅礦石；選礦廠(chǎng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；設(shè)備選擇；配置

1 前言

昭通鉛鋅礦是一個(gè)富含鉛、鋅、硫，并伴生有金、銀、鎘、鍺等稀貴金屬的多金屬礦床。在20世紀(jì)50年代就建設(shè)了第一座鉛鋅選礦廠(chǎng)，處理能力150t/d，后經(jīng)多次改造，處理能力達(dá)到300t/d。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，礦山出礦能力不斷擴(kuò)大，礦山新建一座2 000t/d的鉛鋅選礦廠(chǎng)。新建選礦廠(chǎng)磨礦浮選分兩個(gè)系列，每個(gè)系列各1 000t/d，一個(gè)系列處理自有礦山出礦，另一個(gè)系列處理民采礦點(diǎn)出礦。選礦廠(chǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分吸收了老選礦廠(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)革新成果，并將近幾年鉛鋅選礦新技術(shù)融入到設(shè)計(jì)之中。整個(gè)工程自2006年底開(kāi)始建設(shè)，2009年8月初投料試生產(chǎn)，2009年10月投產(chǎn)一個(gè)多月后就達(dá)到生產(chǎn)穩(wěn)定，各項(xiàng)考核指標(biāo)合格，金屬回收率達(dá)到甚至超過(guò)了試驗(yàn)所獲得的最好指標(biāo)。昭通鉛鋅選礦廠(chǎng)的順利投產(chǎn)說(shuō)明了優(yōu)化設(shè)計(jì)是工程項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦物組成

礦石中礦物組成復(fù)雜，金屬氧化率低，主要金屬礦物有：方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、灰硫銻鉛礦、灰硫砷鉛礦和少量黃銅礦；主要非金屬礦物有：方解石、白云石、含鐵白云石、石英、絹云母，少量螢石、磷灰石、粘土礦物等。礦石中主要礦物含量見(jiàn)表1。礦石多元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

方鉛礦：在礦石中沿閃鋅礦裂隙充填交代，呈脈狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，其形狀和大小隨閃鋅礦裂隙而變化，部分粗粒方鉛礦中包含有閃鋅礦，或包含黃鐵礦晶體。

表1 原礦主要礦物含量 %

表2 礦石多元素分析結(jié)果 %

閃鋅礦：主要呈塊狀、不規(guī)則粒狀產(chǎn)出。閃鋅礦在應(yīng)力作用下，產(chǎn)生大量的張性裂隙，沿閃鋅礦裂隙有方鉛礦和方解石充填交代。閃鋅礦中常包含有早期結(jié)晶的自形～半自形粒狀黃鐵礦。

黃鐵礦：主要呈晶粒狀集合體分布，在黃鐵礦晶粒間和碎裂隙中，常有方鉛礦、閃鋅礦等充填交代。在粗粒方鉛礦或閃鋅礦中，常包含有黃鐵礦殘晶。

礦石中的鎘和鍺基本上都富集在閃鋅礦中，閃鋅礦含鎘量達(dá)到0.15%、含鍺量0.012%，都已達(dá)到工業(yè)要求，可綜合回收。其它礦物基本不含鎘和鍺。

3 工藝流程的確定

3.1 碎磨工藝流程的選擇

昭通鉛鋅礦為井下采礦，粉礦碎礦多，老選廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐證明原礦中缺少大塊磨礦介質(zhì)，并且電價(jià)較高，所以排除自磨流程和半自磨流程。綜合比較后認(rèn)為，中碎前帶有預(yù)先篩分的碎磨節(jié)能工藝流程最大可能地利用了破碎機(jī)的破碎產(chǎn)能，最大限度地降低了破碎粒度，降低了球磨機(jī)的能耗。所以，碎磨工藝流程確定采用中碎前帶預(yù)先篩分的碎磨節(jié)能工藝流程。投產(chǎn)后的生產(chǎn)實(shí)踐證明，破碎能力和破碎產(chǎn)品粒度都能很好的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.2 選別工藝流程的確定

昭通鉛鋅礦原有選礦廠(chǎng)經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，生產(chǎn)工藝流程幾經(jīng)改造，不斷完善，確定了鉛硫混合浮選—鉛硫分選—鉛硫混合浮選尾礦選鋅的工藝流程作為300t/d選礦廠(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)流程。并取得了較好的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。為了獲得更為充分的設(shè)計(jì)依據(jù)，昭通鉛鋅礦先后委托研究院對(duì)昭通鉛鋅礦進(jìn)行了選礦小型試驗(yàn)研究工作。

研究院所做試驗(yàn)采用優(yōu)先浮選流程，依次產(chǎn)出鉛精礦、鋅精礦，然后浮鋅尾礦脫水，硫酸銅調(diào)漿浮硫產(chǎn)出硫精礦。另一院所進(jìn)行的試驗(yàn)采用鉛硫混合浮選—再磨脫鋅—鉛硫分選—混合浮選尾礦選鋅的浮選工藝流程，流程結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有300t/d選礦廠(chǎng)生產(chǎn)浮選流程相一致。綜合比較后認(rèn)為，后一試驗(yàn)金屬回收率稍好，并且選硫作業(yè)無(wú)需濃縮脫水，選別流程相對(duì)簡(jiǎn)單。并且選礦廠(chǎng)工人有多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，易操作好管理。因此以此選礦試驗(yàn)作為昭通2 000t/d選礦廠(chǎng)的設(shè)計(jì)依據(jù)。選礦廠(chǎng)設(shè)計(jì)指標(biāo)：原礦含鉛4.22%，鋅13.04%，硫31.28%；鉛精礦含鉛58.04%，鋅3.90%；鋅精礦含鋅55.01%，鉛0.49%。硫精礦含硫45%，鉛精礦鉛回收率85%，鋅精礦鋅回收率91%，硫精礦硫回收率68%。投產(chǎn)后生產(chǎn)指標(biāo)為：原礦含鉛3.72%，鋅10.17%，硫11.18%；鉛精礦含鉛62.45%,鋅3.35%；鋅精礦含鋅52.37%,鉛0.47%。鉛精礦鉛回收率88.40%，鋅精礦鋅回收率91.19%。

生產(chǎn)原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 昭通選礦廠(chǎng)原則流程圖

3.3 精礦脫水工藝的選擇

昭通鉛鋅礦選礦廠(chǎng)精礦過(guò)濾幾十年來(lái)一直采用圓盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)，設(shè)備笨重，更換濾布困難，濾餅水分高，而且工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。設(shè)計(jì)考慮到凡口鉛鋅礦于1995年從芬蘭引進(jìn)第一臺(tái)陶瓷過(guò)濾機(jī)，安裝于鋅精礦過(guò)濾系統(tǒng)，不僅單位面積處理能力有大幅度的提高，同時(shí)濾餅水分達(dá)到9%～10%，比當(dāng)時(shí)用的盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)降低了3%～4%。而后，該礦又引進(jìn)了3臺(tái)陶瓷過(guò)濾機(jī)，分別用于鉛精礦和硫精礦過(guò)濾系統(tǒng)，同樣得到比當(dāng)時(shí)用的盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)低3%～4%水分的精礦濾餅。近年來(lái)一些大型礦山對(duì)陶瓷過(guò)濾機(jī)都有了一些成功的應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)行了陶瓷過(guò)濾機(jī)和壓濾機(jī)的方案比較后，決定采用陶瓷過(guò)濾機(jī)，即濃縮+過(guò)濾兩段脫水工藝。

4 主要設(shè)備的選擇

4.1 設(shè)備選擇原則

設(shè)備選擇的正確與否是選礦廠(chǎng)能否順利投產(chǎn)的關(guān)鍵，因此設(shè)備選擇的原則是首選國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的技術(shù)先進(jìn)且已生產(chǎn)證明穩(wěn)定可靠的設(shè)備。中國(guó)尚不能制造或設(shè)備質(zhì)量不過(guò)關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備則從國(guó)外引進(jìn)或合作制造，以確保整個(gè)工程的質(zhì)量和投產(chǎn)后正常持續(xù)高效生產(chǎn)。按照這個(gè)原則整個(gè)選礦廠(chǎng)的設(shè)備選擇進(jìn)行了多方案比較，確保了所選設(shè)備的先進(jìn)性。

4.2 碎磨設(shè)備的選擇

為了貫徹“多碎少磨”的設(shè)計(jì)原則，經(jīng)過(guò)多方案比較，中碎采用了C80顎式破碎機(jī)，細(xì)碎采用了GP11F圓錐破碎機(jī)，篩分采用了2YAH2148圓振動(dòng)篩，一段磨礦采用了Φ3.2m×4.0m格子型球磨機(jī)，一段磨礦分級(jí)采用了Φ2.4m沉沒(méi)式雙螺旋分級(jí)機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，防止過(guò)磨，再磨采用了Φ2.7m×3.6m格子型球磨機(jī)，再磨分級(jí)采用了6-Φ200旋流器組。其中中碎和細(xì)碎為引進(jìn)設(shè)備，這有效地保證了破碎細(xì)度，達(dá)到了“多碎少磨”節(jié)能的要求。其它設(shè)備為國(guó)產(chǎn)設(shè)備，在保證設(shè)備高技術(shù)性能的前提下，有效降低了設(shè)備投資。實(shí)踐證明碎磨設(shè)備的選擇完全能滿(mǎn)足所設(shè)計(jì)的破碎粒度和磨礦細(xì)度。

4.3 選別及脫水設(shè)備的選擇

選別及過(guò)濾設(shè)備經(jīng)方案比較后分別選用了BF-16、BF-8浮選機(jī)，TT-60、TT-45、TT-30陶瓷過(guò)濾機(jī)。BF自吸式浮選機(jī)比充氣式浮選機(jī)綜合能耗降低5%以上，設(shè)備臺(tái)數(shù)更少。陶瓷過(guò)濾機(jī)比板框壓濾機(jī)投資少，能耗更低。這些大型高效設(shè)備的選用，使選礦廠(chǎng)管理更加方便，生產(chǎn)成本更低，顯著提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并為選礦廠(chǎng)順利投產(chǎn)提供了保證。

5 配置

5.1 總體方案的優(yōu)化

選礦廠(chǎng)位于彝良縣洛澤河?xùn)|側(cè)的山坡上，總體采用臺(tái)階式布置方式，整個(gè)廠(chǎng)區(qū)分為5個(gè)臺(tái)階，高差控制在10m以?xún)?nèi)，尾礦庫(kù)在選礦廠(chǎng)下游方向布置，廠(chǎng)房?jī)?nèi)部和廠(chǎng)房間主礦漿以及尾礦輸送全部實(shí)現(xiàn)了自流?？紤]地形特點(diǎn)，盡可能減少占地，減少粉塵污染，設(shè)計(jì)采用粉礦倉(cāng)而不是粉礦堆。

5.2 廠(chǎng)房配置特點(diǎn)

碎磨流程采用中碎前帶有預(yù)先篩分的工藝流程。中碎顎式破碎機(jī)給料設(shè)備采用棒條式振動(dòng)給料機(jī)，此設(shè)備兼有篩分和給料的功能，從而省去一臺(tái)預(yù)先篩分振動(dòng)篩和一臺(tái)帶式輸送機(jī)，篩分廠(chǎng)房配置更加緊湊，占地更少。實(shí)際生產(chǎn)表明，棒條式振動(dòng)給料機(jī)能預(yù)先篩分掉原礦中絕大部分粉料，有效減小中碎顎式破碎機(jī)負(fù)荷，使中碎排礦粒度更小。

粉礦倉(cāng)的配置采用兩個(gè)直徑10m的圓形礦倉(cāng)，礦倉(cāng)頂部水平布置一條可逆皮帶，這樣通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度可實(shí)現(xiàn)同一套破碎篩分設(shè)備分別處理企業(yè)自有礦山出礦和民采礦點(diǎn)出礦。設(shè)備利用率實(shí)現(xiàn)最大化。

6 改進(jìn)措施及建議

昭通鉛鋅礦選礦廠(chǎng)一次磨礦分級(jí)設(shè)備幾十年來(lái)一直采用螺旋分級(jí)機(jī)，在2 000t/d選礦廠(chǎng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮選礦廠(chǎng)工人的操作經(jīng)驗(yàn)，采用螺旋分級(jí)機(jī)。螺旋分級(jí)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，操作方便，但分機(jī)效率低，增大磨礦系統(tǒng)功耗，并且占地面積大。建議采用旋流器作為磨礦分級(jí)設(shè)備，分級(jí)效率更高，能耗更低。

選礦廠(chǎng)濃密脫水部分的配置是濃密機(jī)底流管將精礦給入到高濃度攪拌槽，再用渣漿泵揚(yáng)送至陶瓷過(guò)濾機(jī)。配置簡(jiǎn)單明了，易操作好管理，但每種精礦產(chǎn)品配置上需增加一臺(tái)高濃度攪拌槽，設(shè)備投資增加，能耗增加，泵房建筑面積增加?？刹捎脤饷軝C(jī)底流管直接接渣漿泵，配置更優(yōu)化。并且根據(jù)精礦沉降試驗(yàn)可知，這樣的配置不會(huì)有精礦濃度過(guò)高、管道堵塞情況的發(fā)生。

7 結(jié)語(yǔ)

昭通鉛鋅選礦廠(chǎng)的設(shè)計(jì)通過(guò)方案優(yōu)化，確定了更為合理的工藝流程和更為合理的設(shè)備選型，配置上的精心布局，有效保證了一次投產(chǎn)成功，為業(yè)主創(chuàng)造了更好的經(jīng)濟(jì)效益，贏得了業(yè)主的好評(píng)。

Optimum design of Zhaotong lead-zinc concentrator

This paper systematically introduces the property of Zhaotong lead-zinc ore,selected technology and main equipment selection,as well as characteristics of the workshop disposition.Successful commissioning of the concentrator shows that reasonable technology selection and optimum design are the key of a successful project.

lead-zinc ore;concentrator;optimum design;equipment selection;disposition

1672-609X（2010）06-0015-03

TD928.1

B

2010-06-25

劉志偉（1979-），男，河北正定縣人，工程師，從事選礦工程設(shè)計(jì)工作。