毕业设计（论文）-辽宁建平180万吨年磷铁矿选矿厂初步设计.docx

摘要本次设计的题目为辽宁建平 180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计。原矿磷品位 2.4%，原矿铁品位 10.5%，矿石属于低品位磷铁矿，矿石中金属矿物以磁铁矿为主；非金属矿物以磷为主；脉石矿物主要为石英，含少量黑云母、角闪石、方解石。首先确定了三段一闭路的破碎流程，矿石属于难碎矿石，通过进行设备比较，粗碎选用型号为 PXZ700/100 的旋回破碎机，中碎、细碎分别选用西蒙斯标准圆锥破碎机和西蒙斯短头圆锥破碎机，筛分设备则选用了处理量大，效率高的 YAH2448 重型圆振动筛。然后确定磨矿选别流程为先浮选后磁选的阶段磨矿阶段选别流程，浮选流程为一粗三精两扫，通过查找资料选择具有自吸矿浆能力的浮选机与机械搅拌式浮选机进行配置，易于实现自流，配置方便，浮选后选出的磷精矿品位为 35%。再确定磁选流程为四次磁选，有用矿物磁铁矿为强磁性矿物，选择湿式筒式弱磁场磁选机，磁选后选出的铁精矿品位为 66%。最后通过查找相关资料选择了一些主要辅助设备如矿仓、渣浆泵、给矿机等等。在设计的最后确定了环境保护、安全生产以及技术经济分析与评价。通过以上过程和所需的数质量、矿浆流程计算，设计了一个投资合理生产可靠的磷铁矿选矿厂。关键词：磷铁矿；磁选；浮选；低品位。I ABSTRACTThe topic of this design for liaoning jianping 1.8 million tons/year iron ore concentrator ofpreliminary design.Phosphorus ore grade is 2.4%, the grade of iron ore 10.5%, belong to lowgrade phosphate ore iron ore, metal mineral in the ore mainly magnetite;Non-metallic mineralsmainly phosphorus;The gangue minerals are mainly quartz, containing a small amount of biotite,hornblende, calcite.First determine the three sections of a closed-circuit crushing process,belongs to the difficult of broken ore, ore by comparing equipment, selection of primary crushingmodel for PXZ700/100 gyratory crusher, crusher, finely respectively choose simmons standardcone crusher and simons short head cone crusher, screening equipment, choose a large quantity,high efficiency YAH2448 heavy circular vibrating screen.And then determine the grindingmachine that after magnetic separation process first flotation stage grinding process, flotationprocess for a coarse yongjiaxian sanjing two sweep, by looking for information to choose a pulpof self-priming capacity flotation machine configuration with mechanical agitation type flotationmachine, easy to implement their, configuration is convenient, elected after flotation ofphosphate concentrate grade of 35%.To identify the four magnetic separation, magneticseparation process useful mineral magnetite as strong magnetic minerals, choose the wet drumtype weak magnetic field magnetic separator, magnetic separation after choose the ironconcentrate grade of 66%.Finally chose some main auxiliary equipment by looking for relatedinformation, such as ore bin, slurry pump, feeder and so on.At the end of the design determinesthe environmental protection, safety production and technical and economic analysis andevaluation.Through the above process and the required number of quality, pulp flow calculation,design a reasonable investment in the production of reliable phosphorus iron ore concentrationplant.Key words: iron ore;magnetic separation;flotation;low grade.II 目录前言.11 选矿厂设计依据、设计任务与资料来源.21.1 选矿厂设计依据.21.2 资料来源.21.3 设计任务.22 厂区概况.32.1 地理、行政及交通. 32.2 水文地质条件.32.3 气候特征.42.4 水源供应及排水条件. 43 原矿基地.53.1 原矿生产及供应.53.2 矿石类型.53.3 矿石的选矿工艺矿物研究. 53.3.1 矿石性质.53.3.2 矿石嵌布粒度特征及矿石相对可磨度.54 破碎流程的选择和计算. 64.1 确定工作制度.64.2 处理量的计算.64.3 破碎流程的选择和计算. 6 4.4 计算破碎流程各产物矿量和产率.85 磨矿选别流程选择与计算. 105.1 一段磨矿的矿量和产率及回收率.105.2 二段磨矿的矿量和产率及回收率.146 矿浆流程计算.186.1 计算的内容、目的及原理. 186.2 计算步骤.186.3 浮选所需冲洗水量. 246.4 过滤浓缩矿浆流程计算. 246.5 验证水量平衡.257 破碎设备的选择.277.1 破碎设备生产能力的计算. 277.2 粗碎设备生产能力的计算. 287.3 中碎设备生产能力的计算. 307.4 细碎设备生产能力的计算. 327.5 筛分设备的选择.358 磨矿选别主要设备的选型计算.378.1 一段磨矿设备的选型计算. 378.2 一段分机设备的选型计算. 398.3 二段磨矿设备的选型计算. 408.4 二段分级设备的选型计算. 418.5 搅拌槽的选型计算. 44 8.6 浮选设备的选型计算. 448.6.1 粗选浮选机选择：. 458.6.2 一段精选浮选机选择：. 468.6.3 二段精选浮选机选择：. 478.6.4 三段精选浮选机选择：. 498.6.5 一段扫选浮选机选择：. 508.6.6 二段扫选浮选机选择：. 518.7 磁选设备的选型计算. 528.7.1 一次磁选机的选择. 538.7.2 二次磁选机的选择. 538.7.3 三次磁选机的选择. 548.7.4 四次磁选机的选择. 548.8 过滤设备的选型计算. 558.8.1 磷精矿过滤设备. 558.8.2 铁精矿过滤设备. 568.9 浓缩设备的选型计算. 569 主要辅助设备的选型计算. 589.1 原矿仓给料机的选型计算. 589.2 磨矿仓给料机的选型计算. 589.3 胶带运输机的选型计算. 599.4 泵的选型计算.609.4.1 计算方法.60 9.4.2 一次磁选渣浆泵. 629.4.3 水力旋流器渣浆泵. 639.4.4 尾矿泵.649.5 矿仓的选型计算.669.5.1 原矿受矿仓设计. 669.5.2 磨矿粉矿仓设计. 689.5.3 铁精矿矿仓设计. 699.5.4 磷精矿矿仓设计. 699.6 检修起重设备的选择. 7010 厂区环境保护、安全生产. 7110.1 厂区环境保护.7110.1.2 设计依据.7110.1.3 项目主要污染物及治理措施.7110.2 安全与工业卫生. 7211 选矿厂设计的技术经济分析与评价.7311.1 商品精矿总产值.7311.2 总投资的计算.7311.2.1 设备投资.7311.2.2 基建投资的计算.7411.2.3 营运投资的计算.7411.3 不可预见费用计算.7711.4 利润的计算.77 11.5 投资利润率.7811.6 投资收益率.7811.7 投资回收期.7812 结论.80致谢.81参考文献.82附录 A 译文.83附录 B 外文文献.84 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言铁是世界上发现最早，利用最广，用量也是最多的一种金属，其消耗量约占金属总消耗量的 95%左右。铁矿石是钢铁工业最主要的基础原料，人类早在 30003500 年前进入铁器时代以来，就大量开采利用铁矿石。对于含铁量较低或含铁量虽高但有害杂质含量超过规定要求的矿石或含伴生有益组分的铁矿石，均需进行选矿处理，选出的铁精粉经配料烧结或球团处理后才能入炉使用。铁矿物种类繁多，目前已发现的铁矿物和含铁矿物约 300余种，其中常见的有 170 余种。但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磷铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。本次设计当中的金属矿物以磁铁矿为主，含少量赤铁矿、黄铁矿；非金属矿物以磷为主；脉石矿物主要为石英，含少量黑云母、角闪石、方解石。磷铁矿又名磷化铁矿。外观呈铁黑色，结构接近砾岩，有透明的柱状突起，有弯曲的节理，还有一种铁红色有光泽，质地坚硬，常与磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、磷矿伴生，具体外观性质与伴生矿接近。本次设计的题目是辽宁建平 180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计，经过对原矿性质、矿区地形和气候条件等资料的分析，确定了相应的工艺流程，完成了设计说明书的撰写、图纸的绘制。1 辽宁建平 180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计1 选矿厂设计依据、设计任务与资料来源1.1 选矿厂设计依据（1）低品位铁矿石的综合加工利用，符合国家政策，具有节约资源，尤其是扩大磷铁矿资源量，缓解我国磷铁矿资源的短缺现状，对于建设资源节约型社会有着的重大意义，有着良好的经济效益和社会效益；（2）直接还原铁生产工艺可靠，市场前景广阔，国家重点投资对象；（3）国家对辽宁省振兴老工业基地的相关政策；（4）辽宁省突破辽西北战略等。1.2 资料来源本初步设计基础资料主要来源于以下几个方面：（1）上网查找类似单位的可行性研究报告、设计图纸；（2）相关矿业公司所属区域规划总平面图；（3）中外文书籍、手册及各种文献；（4）现场收集、测绘、整理的资料；（5）上网查找的相关资料。1.3 设计任务根据本次设计的选矿厂年处理的原矿量 180 万吨，可知本选矿厂的类型为中型选矿厂，并且该选矿厂的原矿来源于多个采矿区共同供应的。该选矿厂主要经济技术指标如下表：（1）磷（P O ）精矿品位为 35%；铁精矿品位 66%；25（2）磷精矿回收率为 86%，磷精矿含水率为 11%；铁精矿回收率 74%，铁精矿含水率 12%；（3）原矿最大粒度 500mm，原矿含水 3%；（4）一段磨矿细度为-200 目占 45%；二段磨矿细度为-200 目占 80%；（5）破碎最终粒度为 10mm。2 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）2 厂区概况2.1 地理、行政及交通本次设计磷铁矿选矿厂地址位于建平县深井镇荣田矿业矿区内，总建筑面积 4000 平方米，紧邻矿区主干道，距建三线约 1km，交通十分便利。本项目根据工艺需要在厂区内新建 1 座生产厂房，并配套建设成品库、变压器室、水泵房和水池等建构筑物，新建厂区道路、围墙及公用动力管网，并对厂区进行绿化美化。采选厂距居住区较远，居民不会受到噪声干扰。生产过程采用湿选，粉尘量较少，且无废气排放，见图 2-1。图 2-1 辽宁建平交通地理图Fig. 2-1 Liaoning Jianping traffic geographic map所建厂位于建平县深井镇，东与朝阳县毗邻，南于喀喇沁左翼蒙古族自治县、凌源市接壤，西于内蒙古自治区宁城县喀喇沁旗、赤峰县、赤峰市隔老哈河相望，北于内蒙古自治区敖汉旗交界。企业内外运输条件良好，厂区道路基本完好。公司矿山周边地区类似该矿石性质的地质储量，估计为 2.4 亿吨以上，所以铁矿石资源条件将能充分保证。总之，矿区原材料及产品交通运输十分便利。2.2 水文地质条件矿区赋矿层位为安山岩，矿体产于花岗岩与安山岩接触带附近，磁铁矿呈块状、细脉状分布。矿体在地表品位较高，深部品位变化较大，矿化不均匀。矿床充水因素为风化裂隙水、构造裂隙水、断裂脉状水及老硐水，大气降水为地下水的补给源。3 辽宁建平 180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计2.3 气候特征建平县属北温带大陆季风气候区，尽管东南部受海洋暖湿空气影响，但由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干旱半湿润易旱地区。全县处于海洋性季风气候向大陆性气候过渡的区域内,属半湿润、半干旱季风型大陆性气候。雨热同季，全年平均气温7.6，最高气温 37，最低气温-36.9，年均日照时数 28502950 小时。年降水量平均614.7mm，多集中在 6-8 月份，无霜期 120155 天。春秋两季多风易旱，风力一般 23级，冬季盛行西北风，风力较强。生产用水紧张，设计时应最大限度考虑选矿用水的复用，尽量减少水资源浪费。2.4 水源供应及排水条件由于生产用水为循环使用，只有少部分废水经尾矿排放，因无化学药剂及过多悬浮颗粒,所以对环境无害。提高生产废水的循环利用率，使废水排放量降到最低限度，同时采取有效废水处理措施确保废水的达标排放。4 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3 原矿基地3.1 原矿生产及供应拥有 8 个主体矿山，钛磁铁磷灰石储量 2.4 亿吨，保有储量 2.1 亿吨。铁矿赋存于太古界建平群小塔子沟组地层中，围岩为黑云斜长角闪片麻岩，矿体与围岩界线清楚，矿石属于难碎矿石，岩石稳固性好。黑云斜长角闪片麻岩岩石呈深灰色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，矿物成份主要为磷灰石、磁铁矿、角闪石、斜长石及石英。暗色矿物多具绿泥石化，见有后期沿片麻理注入的长英质脉体。3.2 矿石类型磷铁矿赋存于安山岩中，发育有 2 个主矿体，矿体呈透镜状，长轴 N540E，向 SE倾伏，倾伏角 530。6 个地表工程和 11 个深部工程控制矿体，矿体断续长 240m，控制最大斜深 101.95m。3.3 矿石的选矿工艺矿物研究3.3.1 矿石性质矿体矿石质量较好经矿山多年生产实践表明，属易采矿石。矿石矿物成份简单，金属矿物以磁铁矿为主，含少量赤铁矿、黄铁矿；非金属矿物以磷为主；脉石矿物主要为石英，含少量黑云母、角闪石、方解石。磁铁矿：呈亮灰色或呈赤铁矿假象产出，磁铁矿主要为团块状、粗粒状，组成连续断续条带与石英相间分布。石英：灰白色深灰色，他形粒状蠕虫状结构，形态不规则，呈团块状或断续条带状与磁铁矿相间分布。角闪石、黑云母：呈柱状、鳞片状呈断续条带与磁铁矿相间分布，多具绿泥石化。方解石：属低温热产物，在后期沿裂隙充填交代，呈细脉状产出。3.3.2 矿石嵌布粒度特征及矿石相对可磨度铁矿石的嵌布粒度不均，脉石的嵌布粒度则较细，这样嵌布粒度特征不利于矿石选别，铁矿石的可磨度较好属于硬矿石。一般矿石按普氏硬度系数分为：易碎矿石、中等可碎矿石、和难碎矿石。即软矿石、中等硬度矿石和硬矿石。由于硬度较大的矿石破碎磨矿相对来说都比较困难，所以在选择设备的时候一般选择规格比较大，处理能力相对较大的设备。本次设计矿石嵌布粒度不均匀，主要有用矿物为磁铁矿和磷灰石；主要脉石矿物为云母、绿泥石、角闪石等等。相对可磨度较大在选择破碎机的时候会造成排矿口偏小，一般破碎机应用规格大的设备，或者选择多台破碎机。5 辽宁建平180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计4 破碎流程的选择和计算4.1 确定工作制度确定破碎车间的工作制度，确定破碎车间与采矿工作制度一致，采用连续工作制，全年工作330 天，每天工作20 小时，4 小时检修时间，设备作业率75.34%。4.2 处理量的计算破碎车间的生产能力为：qa1800000q =h= 272.73 (t / h)t33020式中：q 破碎车间小时处理量，t / h ；ht 破碎车间车间全年工作小时数。4.3 破碎流程的选择和计算设计已知条件为：选矿厂规模为180 万吨/年，无手选和洗矿作业，原矿最大粒度为500 mm，破碎最终产物粒度10 mm，矿石密度d = 3.82t / m3 ，难碎性矿石。(1) 计算总破碎比。Dd50010S = 50(2) 初步拟订破碎流程。根据总破碎比，选用三段一闭路破碎流程。(3) 计算各段破碎比。平均破碎比：S = 50 = 3.683a取S = 3、S = 3.112根据总破碎比等于各段破碎比的乘积，则第三段破碎比S 为：3S60S =3= 5.38S S133.126 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图 4-1 破碎流程图Fig. 4-1 crashing flow chart(4) 计算各段破碎产物的最大粒度。DS15003d =166.67 mm，（取 167mm）= 53.87 mm，（取 54mm）=10.04 mm，（取 10mm）2d2 167S2 3.1d =3=d354d =7=S3 5.38(5) 计算各段破碎机排矿口宽度。开路破碎机排矿口，应保证保证排矿中最大粒度不超过本段所要求的产物粒度，按b = dmax / Z 计算，闭路破碎机的破碎机排矿口宽度常规工作制度计算（因为本次设计规模为中型选矿厂）。初步确定粗碎用旋回破碎机，中碎用标准型圆锥破碎机，细碎用短头型圆锥破碎机，再根据选矿厂设计1表 44 得到： Z1max =1.65， Z2max =2.4，排矿口宽度为：d2167b =2=101.01mm，(取 101mm）Z1max 1.657 辽宁建平 180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计d354b =3= 22.5 mm，(取 23mm）Z2max 2.4b = 0.8d = 8mm77(6) 选择筛子筛孔尺寸和筛分效率。检查筛分筛孔尺寸和筛分效率，按等值筛分工作制度确定。a =1.2d =12 mm， E = 80%84.4 计算破碎流程各产物矿量和产率q = q = q = q = 272.7（3 t / h）1237g = g = g = g =100% ，E=80%12371223128Z =1= 0.52，查选矿厂设计1图 5.2-3 得 b3-12 = 0.2 ； Z = 1.5 ，查选矿2厂设计1图 5.2-5 得 b6-12 = 0.48 。q = q (1- b -12E) / b6-12 = 272.73(1- 0.20.8) / 0.480.8 = 596.59(t / h)623q = q = 596.59(t / h)56q = q + q = 596.59 + 272.73 = 869.32(t / h)463q4869.32q5596.59g =4= 318.75%,g = 218.75%5q1 272.73q1 272.73q6g =6= g = 218.75%5q1C = (1- b3-12E) / b6-12E = 218.75%式中：b3-12 产物 3 中小于 12mm 的粒级含量。在实例中，细筛的筛孔尺寸与细碎排矿口宽12 12度的比值 Z = 0.52，查选矿厂设计1标准圆锥破碎机破碎产物粒度曲线得：1e4 23b3-12 = 0.2 = 20%b6-12 产物 6 中小于 12mm 的粒级含量，数值等于原矿中小于 12mm 粒级含量、粗碎8 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）机排矿产物中小于 12mm 粒级含量和中碎机排矿产物中小于 12mm 粒级含量 3 者的和，为12 12计算简便起见可直接选择产物 6 中小于 12mm 的粒级含量，即：Z =1.5，查 选2e88矿厂设计1短头圆锥破碎机闭路破碎产物粒度破碎产物曲线得 b6-12 =0.48=48%。9 辽宁建平 180 万吨/年磷铁矿选矿厂初步设计5 磨矿选别流程选择与计算本次设计针对矿石为磷铁矿石，需要的回收产物为磷和铁，故制定先浮选后磁选的阶段磨矿阶段选别流程。初步拟定两段磨矿的阶段磨矿阶段选别流程，矿石的性质为难碎性矿石，给矿粒度为 10 mm。已知一段磨矿细度为-200 目的矿料的含量为 45%；二段磨矿细度为-200 目占 80%，查表得 C=300%。5.1 一段磨矿的矿量和产率及回收率对于一段浮选流程，计算如下：q = 220.45(t / h)1q = Cq = 661.35(t / h)51q = q = q + q = 220.45+ 661.35 = 881.8(t / h)2315q = q - q = q = 220.45(t / h)4351g = g =100%14g =