樺甸鐵礦選礦廠工藝改造實踐

唐山建龍集團是一家大型私營采礦鋼鐵企業，擁有五個分支機構：唐山建龍、吉林建龍、承德建龍、寧波建龍和采礦公司。2003年鋼鐵產量可達360萬t/a,礦業公司下屬4個生產礦山,應用高新技術改造了3個礦山,預計今年再啟動2個礦山,鐵精礦產量預計形成140萬t/a的生產能力,精礦品位67.50%,精礦粒度70%-200目以上。2001年至2002年建龍樺甸鐵礦選礦廠分兩期工程完成了技改,對選礦流程和設備進行系統優化,完成了14項技改項目,改造是十分成功的。1全系統采礦工藝技術和設備的改進經過深入地考察國內重點選礦廠的科技進步狀況和本單位選礦生產中存在的問題之后,應用國內先進技術成果和新設備、新材料,從碎礦、磨選、過濾、脫水到尾礦輸送進行全系統選礦工藝技術和設備優化攻關,推廣新工藝,改造舊設備,采用高新技術產品,改造傳統選礦生產。技改后實現選礦工藝優化完善,設備裝備上先進、適用、高效、節能、降耗,精礦產量達19.71萬t/a,精礦質量達到國內優質品,精礦品位達到68%以上,資源利用率、勞動生產率、磨機作業率、人均效益、回水利用率等主要綜合技術經濟指標,達到國內領先水平。2改造前的生產狀況和問題2.1陰山金屬南、荒化石英巖礦建龍樺甸鐵礦,位于吉林省樺甸市老金廠鎮,冬季氣溫-25℃～-38℃,凍層1.7m,屬嚴寒氣候。該礦體為鞍山式沉積變質石英巖磁鐵礦,金屬礦物以磁鐵礦為主,含有少量的赤鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦;脈石礦物以石英為主,其次含有角閃石、輝石、墨云母、正長石、斜長石、綠泥石等。礦石嵌布粒度較粗,據測定0.08～0.15mm占80%以上,礦石中磁鐵礦粒度組成見表1。2.2原規定的問題1993年10月樺甸鐵礦選礦投入生產后,由于生產流程簡單,設備選擇陳舊,年產鐵精礦最高產量不足4.5萬t/a精礦品位平均64.50%,加上管理不善等諸多原因,于1997年被迫停產。2001年8月由建龍實業公司恢復生產并進行一期技改工程,于2001年10月正式投入生產,技改前主要存在以下幾方面的問題。(1)礦體有脈石夾層,厚度不等,2m以下的脈石夾層在采礦時難以剔除,混入礦石中,約占10%左右。原設計中沒有永磁干選工藝,導致大量脈石入磨影響精礦產量和質量。(2)碎礦設備為常規設備,入磨粒度粗,不利于提高磨礦處理量。(3)一段磨礦配置MQG2100mm×2200mm球磨機2臺,其有效容積為13m3,而二段磨礦為MQY1500mm×3000mm球磨機2臺,其有效容積為10m3,二段球磨機有效容積小于一段球磨機有效容積3m3。要想達到磨礦產品細磨,二段球磨機顯然偏小。(4)二段分級選型為?350mm水力旋流器,分級效率低,對選鐵而言因鐵礦密度大的特點,有反富集的不良效果,造成二段磨礦循環負荷大。(5)粗選段數少,只有一段粗選,影響處理量和最終精礦品位的提高,不能及早排尾。(6)沒有過濾系統,不易大規模生產,且精礦水分無法控制,影響冬季正常生產。(7)粗精泵和尾礦泵選型落后,耗電高,效率低,壽命短。3改造方案的總體設計根據礦石性質和生產中存在的問題,經過多次研究論證,確定了14項重點技改項目,設計了總體技改方案。3.1技術改造效果及效益分析技改后的設計工藝流程見圖1。原設計能力為15萬t/a,技改后達到處理能力為45萬t/a,年產精礦為19.71萬t,精礦粒度為-200占70%,精礦品位68.30%,選礦比為2.28,金屬回收率92.90%,作業率93%。3.2該項目的實施3.2.1破碎過程的優化和重建(1)回轉體為液壓系統選用KD24-Ⅱ型超細碎篩分機,處理量120t/h,電機功率為75kW/22kW,給礦粒度100mm,排礦粒度≤5mm占80%以上,該機的結構示意見圖2。該機內外2個回轉體同心反向以不同速度旋轉,內外回轉體相對空間大于300mm,內回轉體是1個高速回轉的板錘裝置,起到對物料反復沖擊破碎的作用;外回轉體是1個低速回轉的鑲有特殊結構篩板的筒體,起到反擊和提升物料作用,物料在機內實現自動循環,受到連續反復破碎,出料合格率比細破碎機提高效率2～3倍;2個回轉體間相對空間大,破碎物料時處于非硬性阻力工作狀態,電耗低,噸礦電耗僅為0.6～0.7kW·h。所以該設備是技術先進、節能高效的新型設備。使用后入磨粒度由18mm下降到8mm,磨機處理能力和效果顯著提高。該機替代了細碎短頭圓錐破碎機,且可節省大量能源和備件消耗,效益非常顯著。由表2可見,技改后>15mm的礦物已不存在,≤8mm的占80%以上,磨機處理量已由16t/(臺·h)提高到30t/(臺·h)。(2)延長聚氨酯篩網壽命振動篩篩網已由?18mm鋼筋焊接篩網改為聚氨酯篩網,篩孔尺寸由18mm×30mm改為8mm×20mm,篩網壽命延長了5～8倍,且篩分效率提高。(3)尾礦的安裝及回收采用先進的磁性材料釹鐵硼組裝磁系,磁場強度達到420mT。入選皮帶帶速達到2.3m/s,安裝在粗碎之后,分選粒度100～0mm。拋尾產率達到10%以上,尾礦品位6%以下,金屬回收率98.50%,年創經濟效益150萬元/a。另外在細碎之前又增加永磁干選,將大部分脈石在入磨之前拋掉,提高了入磨礦石品位。3.2.2研磨準備分類的優化與重建(1)顯示處理量和計量誤差現在鐵礦山普遍應用微機核子秤,計量球磨機給礦礦量。該設備維修量少,適用于惡劣環境,是微機技術和核技術結合的高新技術產品,能顯示瞬時處理量、每小時、每班、每天、每月的累計處理量等多種檢測數據。并隨時打印出來,留做記錄臺帳。應用微機控制,操作簡便,可將顯示屏安裝在崗位機臺旁、調度室、辦公室等處,便于管理人員和操作工人做到心中有數,計量誤差在0.5%～0.7%,并有一定的經濟效益。增產精礦3200t/a,年創效益16萬元。(2)解決了因換篩網被覆蓋該細篩應用電腦控制,調整電流的大小就可以調整振幅的大小,而且每隔15min強振1次。該篩分級效率高達65%～70%,只振篩網不振篩框,是節能高效設備。在該篩的調試應用中,大膽改革設備不合理結構,共有3處:①原來用12個螺栓固定篩網,改為用緊線器拉緊,去掉了螺栓固定,換網時間從1.5h降到了13min,提高工作效率6.9倍,減少了因換篩網的停車時間。②該細篩底網,是不銹鋼絲編制,磨損時間7～8d,就更換1次,導致備件消費高。在應用中,改為采用聚氨酯耐磨新材料包裹不銹鋼繩加工成底網,這種新材料是以四氫呋喃為主體及環氧丙烷聚合而成的高分子聚合材料,分子量高達1000～1500,邵氏硬度為85°～92°,具有彈性好,耐磨強度高,承載負荷大,噪音小的優點。故這種材料的耐磨性、耐沖擊性、抗撕裂性強,密度小,僅為1.2左右,對經常受激振的底網的磨損,起到了以柔克剛,使底網壽命由7～8d延長到5個月,是原底網壽命的22倍。依據科技查新報告填補了國內一項空白。③在原來的細篩網上面增加了一層粗網,由不銹鋼條焊接而成,防止了給礦沖擊摩擦力,保護了細篩網,使細篩網的壽命由10～12d,延長到25d,使用壽命延長了原來的2倍。該細篩節能效果明顯,年節電11.64萬kW·h,年節電費5.47萬元,細篩分級效率從原來舊式細篩分級效率33%提高到65%～70%,提高精礦產量3萬t/a,年創效益150萬元。(3)球磨機裝置:因數,軸承重技改前一、二段磨礦能力大小不匹配,新增1臺MQY1500mm×3600mm節能球磨機,增大了二段球磨機能力。該設備采用滾動軸承,代替了原來的滑動軸瓦,傳動中空軸,大大減小了摩擦阻力,節電明顯。配用電機由115kW減小到80kW,每年節電21.38萬kW·h,每年節省電費10萬元。增大二段球磨機能力后,增產精礦3.5萬t/a,年創經濟效益175萬元。(4)加強球磨機配合使用,提高磁選分離礦的濃度二段分級設備電磁高頻振動細篩篩上物濃度50%～53%,采用CTB磁選機濃縮,濃度只能提高到62%～63%,給入二段球磨機達不到73%左右濃度的要求。通過工業試驗結果表明,62%～63%的濃度較低,必須采取技術措施,提高二段球磨機給礦濃度。于是采用螺旋分級機與二段球磨機配置,將磁選濃縮后的粗精礦,給入螺旋分級機,分級溢流給入預先檢查分級的細篩,其螺旋分級機返砂給入二段球磨機,二段球磨機效果得到明顯改善。該聯合作業起到選別、分級、濃縮的效果,細粒級分流到粗精礦中,再揚送到細篩分級,這樣既減少了二段球磨機的循環負荷,提高了二段球磨機給礦品位,減少了過磨現象。該項目使二段磨礦濃度從63%提高73%,使二段球磨機效果明顯改善,二段球磨機產品細度從19.5%提高到33.0%,提高了12.5個百分點,提高二段入磨品位1.5個百分點,減少了二段磨礦的循環負荷,減少了過磨現象,實施效果十分理想。3.2.3確定最佳磁選機參數磁選作業的優化主要從3方面研究,一是擴大能力;二是增加選別段數;三是操作上創新。由一次粗選增加為兩次粗選,原來采用的是CTB1050mm×2100mm磁選機為一次粗選,現改為CTB1050mm×2400mm為一次粗選,CTB1050mm×2100mm做二次粗選,以實現將脈石盡早拋尾。在操作上調大選別間隙,由45mm調大到65mm,同時加大給水量,給選別創造良好條件,有利于盡可能大量選出脈石,排入尾礦,既保證了金屬回收率,又擴大了產量。生產實踐證明,可提高精礦產量5～6個百分點,每年可增產3300t,精礦品位提高0.5個百分點以上,每年獲效益116.5萬元。3.2.4自動排液控制閥目前國內過濾機排液系統,多采用浮筒式雙缸自動排液和電磁閥自動排液。其存在缺點是密封不嚴、排液不及時,造成過濾機真空度低,精礦水分高;或雙缸失去平衡,不能正常工作,跑冒滴漏現象嚴重,精礦水分高,造成污染廠區環境。對此采用自行設計研制的實用新型自動定時排液技術,改造自動排液裝置,經在樺甸鐵礦等多家鐵選廠生產使用,效果良好。自動定時排液控制閥結構如圖3所示,它由前后端蓋、閥體、閥芯和槽輪構成。閥芯4開有2個長方形的槽,固定在軸上,與槽輪一起轉動,靠前、后端蓋和閥體密封。控制閥的后端蓋開有4個與閥芯相對的孔,并用?50mm管道分別與自動排液裝置的氣水分離器,與左右排液箱、大氣相通。閥的槽輪由裝在過濾機上的撥桿來控制,每撥1次,閥芯隨槽輪轉動90°,排液箱排1次濾液,即過濾機圓筒每轉1圈,就自動定時排液1次。定時排液控制閥接管如圖4所示,圖中位置為左邊排液箱通過控制閥和大氣連通,形成正壓區,氣水分離器中為真空區,單向閥7自動關閉,閥6自動打開,排出濾液。同時,右邊排液箱經過控制閥和氣水分離器中濾液流入排液箱。當控制閥的槽輪被過濾機上的撥桿撥動時,閥芯轉動90°,就形成了和圖示位置相反的左蓄右排的狀況。使用這種定時排液控制閥,簡化了自動排液裝置結構,維修量大大減小。由于這種控制閥密封性較好以及封閉了自動排液箱可能產生漏真空的通道,使系統的真空度比原來提高17.329～19.995MPa,使濾餅水分由原來的11.5%降到8.7%～8.5%。由于濾液的及時排出,阻止了細粒礦粉進入真空泵,減少了真空泵的磨損,提高了真空泵的使用壽命。節水、節電且管理方便、無維修等優點,新增投資僅為0.3萬元。新增WG-12m2永磁過濾機1臺,配水環式真空泵,抽氣量42m3/min,自動排液選擇1000型自動定時排液技術。該項技術確保不漏真空,可提高真空度19.995MPa,精礦水分達到8.7%～8.5%。防止礦粒進入真空泵,減少了泵件的磨損,延長了使用壽命,不設專人看管,運行正常,深受現場的歡迎。3.2.5尾礦泵100zj-1-3a2技改前采用PNJ膠泵,效率低,只有43%,過流部件平均壽命只有15d;優化換型改造后,粗精礦礦漿泵選用100ZJ-1-A42和80ZJ-1-A36各2臺,開2備1;尾礦泵選用150ZJ-1-A502臺,開2備1。原來3臺泵配用電機功率共計190kW,換型改造后降到115kW,每年節電:(190-115)×0.9×24×330=53.46(萬kW·h)/a,每年節省電費:0.47×53.46=25.13萬元.3.2.6設備和工藝由于二段磨礦采用低鉻合金鑄段,渣漿泵過流部件為高鉻合金鑄件,采用聚氨酯篩網,陶瓷復合管,鑄石管,外部清水管采用高性能保溫材料,采用高性能磁性材料釹鐵硼,設備備件和管道等耐磨性能好、壽命長,提高了作業率,作業率達到93%,在國內達到領先水平。4技術改造效果建龍樺甸鐵礦選礦廠選礦14個項目總投資650萬元,全部投產后,經過3個月的生產實踐,全系統全流程運行正常,生產技術指標穩定