选矿厂设计发表评论(0)编辑词条

    选矿厂设计(engineering design of mineral processing plant)将矿石或其他原料，用物理、化学方法，使有用矿物和脉石或杂质经济有效地分离，以满足冶炼厂或其他用户对产品要求的工厂设计。
　　按选矿方法分；有重选、浮选、磁选和化学选矿厂选矿工序;包括焙烧、浸出、吸附、置换、萃取等。设计范围主要包括:选矿厂综合回收设计、选矿厂尾矿设施设计、 矿石预选车间设计、洗选车间设计、破碎筛分车间设计、磁化焙烧车间设计、磨矿分级车间设计、重选车间设计、浮选车间设计、磁选车间设计、联合流程选矿车间设计、黄金选矿设计、精矿浓缩过滤车间设计、精矿干燥车间设计和炉渣选矿车间设计。
　　设计主要内容有：设计规模与产品方案、工艺流 程、设计指标、工作制度与设备作业率、设备选择、生产检测、自动化、贮存设施、检修设备与设施、车间组成、厂房建筑、设备配置、生产安全与环境保护以及工程概(预)算、技术经济指标等。
　　国内外发展简史：19世纪中叶，欧、美一些国家开始建设重选厂，19世纪末建设磁选厂和浮选厂，20世纪40年代后，发展化学选矿，60年代以来，细粒重选、微细粒浮选、湿式强磁选和选冶联合流程得到发展并建厂。70 年代以来，新工艺、新设备不断发展，国外建成了大规模选矿厂，如巴布亚一新几内亚建成日处理矿石量115000t选矿厂。
　　中国于1909年在湖南水口山矿设计建成第一个重选厂，后改为浮选厂，到1949年全国仅有20余个选矿厂，1949年后设计建成了上千个各种类型选矿厂(包括重选、浮选、磁选和联合流程选矿厂)，江西德兴铜矿第三选矿厂的日处理矿石量达6000Ot。 20世纪80年代以来，在选矿厂破碎、磨矿设计中，为缩小破碎产品粒度、节省磨矿电耗，实现多碎少磨，美国采用卢2100mm超细碎圆锥破碎机，前苏联采用KH且一2200惯性圆锥破碎机，中国江西德兴铜矿第三选矿厂采用卢2100mm超重型圆锥破碎机，山东枣庄金矿采用PYHD一900mm旋盘式超细碎圆锥破碎机。为简化流程、节省钢耗、降低成本，采用自磨矿工艺，美国采用笋nmX4.6m湿式自磨机，中国德兴铜矿第一选矿厂采用卯.smx2.sm湿式自磨机。在重选厂设计中，采用窄级分级、多段磨选、流膜选矿，特别是流膜选矿的应用，改变了细泥重选的面貌。英国用40层翻床、横流胶带溜槽，中国用离心选矿机、振摆溜槽、双层胶带溜槽。在预选车间设计中，除重选、手选和重介质选矿外，发展了激光、辐射和电导/磁性拣选等，在浮选厂设计中，采用等可浮、串支分流、絮凝浮选、载体浮选和闪速浮选等工艺。浮选设备有充气式和机械 搅拌式，如芬兰loom“浮选机和前苏联100m“浮选柱 等。在磁选厂设计中，有永磁、电磁、强磁和高梯度磁选，特别是强磁、高梯度磁选的应用，使弱磁性矿物得以有效地回收，超导磁选更开辟了滋选的新领域。伴生组分的综合回收，前苏联达74种，日本达85%一95%;中国的综合回收，黄金占总产量的25%一33%，白银占65%，铂族金属和稀散元素几乎达100%。此外，分散小矿点，设计移动式选矿厂，原矿实现胶带长距离输送，精矿和尾矿实现长距离、高浓度管道输送， 选矿过程的自动化及计算机辅助设计，已日见成效。
　　随着工艺水平的提高和设备的发展，选矿厂的处理对象，不仅适用于原矿石，而且用于处理尾矿、冶炼中间产品或炉渣。设计依据主要是上级主管部门下达的设计任务和有关文件，批准的地质勘探报告。经主管部门组织鉴定和批准的选矿试验报告以及工程地质报告、地形图、设备图等。采用新技术、新设备的工业试验报告，要经主管部门组织技术鉴定和审批，个别大型新设备用于工业生产时，要经主管部门批准。 选矿试验包括可选性试验、实验室试验、实验室扩大连续试验、半工业试验、工业试验和单项试验。其适应范围应列于表1。 表1选矿试验类别与适应范围设计规模与产品方案经可行性研究论证，并由主管部门在下达的设计任务中确定。 设计规模通常以年或日处理原矿石数量表示，按国家规定划分大、中、小规模。
　　确定选矿厂规模的原则：(1)满足国家对产品的需要及合理利用地质资源、矿石开采及选矿技术条件;(2)矿产资源多而矿点相距远，宜分散建厂;矿点距离近，矿石性质基本相同时，可集中建厂。但无论集中或分散建厂，都要视具体条件，经技术经济比较而定，并与采矿规模相适应;(3) 合理的服务年限。
　　产品方案：根据国家颁布的精矿质量标准和用户对产品质量的要求确定。其原则是尽可能多回收国家资源，获得最大的经济效益，并注意综合回收伴生有用组分。因此，产品方案中主产品可以是单一精矿，也可以是混合精矿，甚至可以分出部分高纯优质精矿、部分品级较低的精矿，半成品(用于冶炼的半成品)或中矿，送冶炼厂处理;伴生组分视具体条件，同样可分出精矿，也可富集于主金属精矿中。工艺流程选矿主要生产过程一般包括碎磨、选别和精矿处理等。
　　常规碎磨流程：中碎矿设计通常用两段或三段一闭路破碎流程，并与磨矿综合考虑。有条件的已采用“多碎少磨”即多破碎一些，减少磨矿负担，主要是破碎粒度由过去15~20mm降为9~15mm，提高磨矿效率，降低磨矿能耗。设计采用自磨流程时，只需一段破碎，其破碎粒度为0~350mm;矿石含泥、水多时，在破碎流程中须增加洗矿;矿石贫化率大，需增加预选丢弃废石。磨矿流程取决于给矿粒度、有用矿物嵌布粒度特性及矿石泥化程度。一般情况下；有用矿物粒度呈不均匀嵌布时用阶段磨矿;矿石易于过粉碎时，常用棒磨(开路)加球磨(闭路)流程；矿石含泥多、洗矿困难又适于自磨时，可用自磨、半自磨或ABC流程，ABC分别是Autogenus、Ballmill和Crusher三个字头的缩写。美国、加拿大等国首先采用〔矿石经自磨 (A)再经球磨(B)及难磨粒子返回破碎(C)]。 选别流程取决于矿石性质。
　　选别流程设计依据：当有用矿物与脉石矿物的可浮性差异大时，设计通常采用浮选，密度差异大时用重选;磁性差异大时用磁选;导电性差异大时用电选。黑色金属矿石中磁铁矿石采用弱磁选;弱磁性矿石或混合矿石，用强磁选、浮选、重选流程或焙烧一磁选及联合流程。有色金属矿石中当含有大量硫化矿时，采用直接优先浮选；当含少量浸染状矿石或含少量有色金属的高硫硫化矿时用全浮选；氧化矿石常用浮选、重选流程或浮选一水冶联合流程;钨、锡、钮妮矿石用重选，钨、锡多金属硫化矿石，用重选一浮选一磁选一电选联合流程；金银矿石用浮选、重选和选一冶联合流程；低品位金矿石和低品位铜矿石，用堆浸或细菌浸出；综合回收伴生有用组分，用重选、浮选或联合流程。
　　流程设计要考虑产品质量、综合回收、贫富分选、泥砂分选、难易分选、早收多收有用矿石，早丢多丢废石或尾矿。重选流程中按粒度分段选别、次精矿复选、细泥集中单独处理;浮选流程中，如要求精矿品位高时，增加精选次数，原矿品位高并要求提高回收率时，增加扫选次数；磁选流程中，强磁选前先要除去杂物，并用弱磁选除去强磁性矿物。 精矿脱水流程设计取决于用户对产品含水分的要求及精矿特性。一般用浓缩、过滤两段脱水流程。重选产出的一部分粗粒精矿，用沉淀池、脱水仓、脱水筛或过滤等一段脱水流程;浮选产出的细粒精矿，常用浓缩、过滤两段脱水流程，个别产品要求水分小于8% 时，用浓缩、过滤和干燥三段脱水流程。
　　设计指标：原矿品位由采矿部门提供。精矿品位和回收率，一般根据主管部门审批的选矿试验报告所推荐的指标，结合国家标准和用户对精矿质量的要求，考虑试验同生产的差异及生产可能达到的指标而定。生产初期与后期的原矿品位和矿石可选性等差异大时，可分前期和后期两套设计指标。设计指标一般稍低于试验指标，两者的差值，视试验深度、矿石性质和工艺流程的复杂程度而定。通常情况下，仅有实验室流程试验时，差值宜大，有半工业性或工业试验时，差值可小;矿种单一、矿石可选性好、工艺流程简单时，差值可小，反之宜大;矿石为硫化矿时差值可小，为氧化矿时差值宜大;强磁性铁矿的差值可小，弱磁性铁矿的差值宜大。综合回收金属精矿中伴生元素时，如所选用的 指标过高不利于综合回收，可适当降低主金属精矿品 位或采取改变流程回路或药剂条件等措施，以提高回 收率，使伴生元素尽量富集于主金属精矿中。一般磁铁 矿的精矿品位含铁65%以上，回收率68%~88%;赤 铁矿、褐铁矿的精矿品位含铁60%一65%，回收率 70%一80%;硫化铅锌矿的精矿品位含铅57%~ 72%、含锌45%一57%，回收率铅为80%一90%、锌 为82%一92%;脉锡矿的精矿品位含锡n%~60%， 回收率65%一72%;金矿的精矿品位含金40一1709/ t，回收率75%~95%。
　　水、电消耗指标应列表2。 表2选矿厂设计的水、电消耗指标及工作制度与设备作业率选矿厂一般采用连续工作制。位于矿山的破碎、筛分车间，宜与矿山工作制度相同。当矿山为间断工作制时，选矿厂的破碎、筛分车间，视贮矿仓设置情况，确定其工作制度，与矿山或与选矿厂相同。选矿厂的工作制度与各车间的设备作业率应列于表3。
　　设备选择：主要原则为:(1)设备的类型、规格、 数量应满足设计处理能力、矿石性质和各工艺作业的要求;(2)高效、节能、经济实用;(3)辅助设备能力 要与主要设备或系统能力相适应;(4)上、下工序的设 备负荷率需均衡，同一作业的设备类型、规格需相同， 设备台数要与设置的设备系列数相适应，并尽量选用 适当的大型设备;(5)立足于选用国内定型产品，新设 备要经过技术鉴定，确认技术成熟可靠;(6)设备处理 量通过计算并参照同类企业的实际生产定额确定。
　　自动控制：生产检测设计需要考虑的检测参数有矿石量、 矿浆量、精矿量、品位、粒度、矿浆浓度、水分和pH 值等，通常要设计取样流程。干式计量用地中衡、胶带秤或其他计量装置，湿式计量用流量计、密度计或矿浆计量取样器;粒度和品位分析，用筛析、化学分析、仪器分析或用载流粒度仪、在线X射线分析仪、同位素分析仪;料位、液位分别用料位计和液位计。 自动化选矿工艺的在线检测，是实现自动化的基础，一般用于磨矿~级及浮选车间。选矿过程控制，有前馈控制、反馈控制及以反馈控制为主，辅以前馈控 制的综合控制。前馈控制是干涉因素未进入过程以前，先检出其有关参数，利用预先研究的关系式，判明其对生产过程的影响，按要求予以校正。反馈控制，先测出被控变量参数，反馈到控制器中，并与给定值进行比较，然后按比较结果，调节被控变量，直至与给定值接近。但选矿过程中由于矿量、品位、粒度和药量等参数 复杂多变，难以求得较精确的关系式，设计不宜大量采用前馈控制。同时由于选矿过程的滞后时间较长，如果完全纳入反馈控制系统，也难以收到良好效果。因此，设计通常采用以反馈控制为主，并辅以前馈控制的综合控制方式。如磨矿回路中的给矿量、浓度、细度控制和功率监测;浮选回路中的药剂、品位和液位控制等。
　　储存设施：有原矿受矿仓、中间矿仓或矿堆、缓冲及分配矿仓、磨矿矿仓和产品矿仓等。 (l)原矿受矿仓。一般多用矩形漏斗仓； (2)中间矿仓或矿堆。大型选矿厂及两种以上矿石的选矿厂，常用地面式或半地下式结构，以地面式较为经济；(3)缓配矿仓多用槽形矿仓，大块矿石常用平底槽形仓，粉矿多的矿石采用三面或四面倾斜的斗型结构； 选矿厂一般由破碎一筛分、预选、磨矿- 分级、选矿、精矿浓缩一过滤、干燥等车间及尾矿、药剂贮存与制备、供电、供水、试验室、化验室、修理站 和仓库等设施组成。大型和工艺过程复杂的选矿厂，其生产车间可按生产流程划分成更小的单元，如粗碎、中碎、细碎、筛分、洗矿、预选、磨矿、选矿、浓缩、过滤、干燥、配料(混匀)和包装等车间及精矿库、尾矿库等。炉渣选矿车间一般附属于冶炼厂。厂房建筑建厂条件有平地建厂和山坡建厂丙种 型式。有合适地形条件时，以利用山坡建厂较为经济。 (4)磨矿矿仓。多用高架式结构，一般为圆形或槽厂房建筑有多层、单层、混合式三种:(1)多层。占地 形锥底，也有用悬挂式抛物线形的。自磨机前的储仓多面积小，但厂房建筑复杂，机组间落差大，多用于平地用地面或半地下式矿堆。其储存时间一般为24~36h，建厂及物料自流坡度要求大、流程中返回产物较少的 选矿厂规模小、设备条件差时取大值;设有中间矿仓或工艺过程，如破碎筛分车间、重介质预选车间、重选车 矿堆时取小值，但不能小于16h。间等;(2)单层。占地面积大，管理分散，但厂房结构 (5)产品矿仓。用高架式或抓斗矿池式结构，也可简单，便于安装大型及振动设备，多用于山坡建厂及物存，其储存时间根据运输条件而定。料输送坡度小、返回作业多、返回量大的选矿厂;(3) 检修设备与设施包括起重设备和检修场地。检混合式。既有单层、又有多层，多用于重选及其它选矿 修用的起重设备，以所检修设备的最重零件或难以拆方法的联合流程选矿车间。 卸的最重装配件的重量确定，设计中不得超出允许起设备配置其原则为:(1)充分满足工艺流程由要重吨位的极限值，也不允许偏离起重范围吊装零、部求。并考虑改革流程和扩大规模的可能性;(2)同类型件，起重高度要在起重机的允许范围内。设备尽量集中，必要时可分段集中;(3)设备间的距离，须满足生产操作和维修的要求，确保生产安全，流程畅通;(4)合理确定平台标高，满足管道自流坡度要求。浮选厂一般不小于4%，重选厂不小于14%，磁选厂不小于10%;(5)确定设备安装、运输通道及排污设施; (6)充分考虑土建柱网模数，并按要求留有适当的检修 场地;(7)同一跨间内有两台起重机时，宜采用同一标 高共用轨道;(8)试验室、化验室和技术检查站，可合并建设。化验室也可单独建设，并与磨矿、碎矿厂房保 持大于som的距离，以避免振动。
　　配置广泛采用电子计算机作辅助设计，前苏联进行模型设计，即预先将各种设备做成模型，然后将模型移动，作出各种不同的方案。生产安全与环境保护选矿厂设计时，生产过程中产生的粉尘、废水、废气和废渣需采取综合治理措施，其粉尘、废水、废气和废渣的排放，须符合排放标准，并符合工业企业设计的有关安全规定。 生产安全(包括安装、检修、操作)，设计中除符合设备安装规程外，厂房大门一般要大于安装设备的外形尺寸，运搬设备的通道应与设备外形尺寸相适应; 检修平台应能承受拆下的旧零部件与待装新零部件的重量，操作平台四周必须设防护栏杆，多层建筑中要在各层楼板上留有吊运设备、零部件及其他材料的吊装孔；各种设备外露的传动部分(如三角胶带、联轴器等)设安全罩。破碎、筛分、干燥及易产生粉尘的作业，一般要设计通风、收尘，使室内粉尘浓度达到国家标准；对产生有害气体较多的厂房，如药剂制备室、给药室、化验室，要加强通风换气系统(见冶金厂矿通风设计和冶金矿山除尘设计)。露天矿堆宜设于最大风频的下风方向， 并与主要生产厂房保持一定的距离，在条件不具备时， 要加强防尘措施，采取全封闭或及时喷洒表面固化剂。选矿工艺流程尽量采用无毒工艺，对选矿废水应采取措施，返回生产中循环使用，尾矿设施要完善。厂内各层操作台须具备冲洗条件，台上污水流入排污系统；厂内污水及对环境有害的废水(包括有毒和重金属离子废水)，不得直接向外排放，要经尾矿库自然净化， 如尚不符合排放标准，还要进一步作净化处理。