桦甸铁矿选矿厂工艺改造实践

桦甸铁矿选矿厂工艺改造实践

唐山建龙集团是一家大型私营采矿钢铁企业，拥有五个分支机构：唐山建龙、吉林建龙、承德建龙、宁波建龙和采矿公司。2003年钢铁产量可达360万t/a,矿业公司下属4个生产矿山,应用高新技术改造了3个矿山,预计今年再启动2个矿山,铁精矿产量预计形成140万t/a的生产能力,精矿品位67.50%,精矿粒度70%-200目以上。2001年至2002年建龙桦甸铁矿选矿厂分两期工程完成了技改,对选矿流程和设备进行系统优化,完成了14项技改项目,改造是十分成功的。1全系统采矿工艺技术和设备的改进经过深入地考察国内重点选矿厂的科技进步状况和本单位选矿生产中存在的问题之后,应用国内先进技术成果和新设备、新材料,从碎矿、磨选、过滤、脱水到尾矿输送进行全系统选矿工艺技术和设备优化攻关,推广新工艺,改造旧设备,采用高新技术产品,改造传统选矿生产。技改后实现选矿工艺优化完善,设备装备上先进、适用、高效、节能、降耗,精矿产量达19.71万t/a,精矿质量达到国内优质品,精矿品位达到68%以上,资源利用率、劳动生产率、磨机作业率、人均效益、回水利用率等主要综合技术经济指标,达到国内领先水平。2改造前的生产状况和问题2.1阴山金属南、荒化石英岩矿建龙桦甸铁矿,位于吉林省桦甸市老金厂镇,冬季气温-25℃～-38℃,冻层1.7m,属严寒气候。该矿体为鞍山式沉积变质石英岩磁铁矿,金属矿物以磁铁矿为主,含有少量的赤铁矿、褐铁矿和黄铁矿;脉石矿物以石英为主,其次含有角闪石、辉石、墨云母、正长石、斜长石、绿泥石等。矿石嵌布粒度较粗,据测定0.08～0.15mm占80%以上,矿石中磁铁矿粒度组成见表1。2.2原规定的问题1993年10月桦甸铁矿选矿投入生产后,由于生产流程简单,设备选择陈旧,年产铁精矿最高产量不足4.5万t/a精矿品位平均64.50%,加上管理不善等诸多原因,于1997年被迫停产。2001年8月由建龙实业公司恢复生产并进行一期技改工程,于2001年10月正式投入生产,技改前主要存在以下几方面的问题。(1)矿体有脉石夹层,厚度不等,2m以下的脉石夹层在采矿时难以剔除,混入矿石中,约占10%左右。原设计中没有永磁干选工艺,导致大量脉石入磨影响精矿产量和质量。(2)碎矿设备为常规设备,入磨粒度粗,不利于提高磨矿处理量。(3)一段磨矿配置MQG2100mm×2200mm球磨机2台,其有效容积为13m3,而二段磨矿为MQY1500mm×3000mm球磨机2台,其有效容积为10m3,二段球磨机有效容积小于一段球磨机有效容积3m3。要想达到磨矿产品细磨,二段球磨机显然偏小。(4)二段分级选型为ϕ350mm水力旋流器,分级效率低,对选铁而言因铁矿密度大的特点,有反富集的不良效果,造成二段磨矿循环负荷大。(5)粗选段数少,只有一段粗选,影响处理量和最终精矿品位的提高,不能及早排尾。(6)没有过滤系统,不易大规模生产,且精矿水分无法控制,影响冬季正常生产。(7)粗精泵和尾矿泵选型落后,耗电高,效率低,寿命短。3改造方案的总体设计根据矿石性质和生产中存在的问题,经过多次研究论证,确定了14项重点技改项目,设计了总体技改方案。3.1技术改造效果及效益分析技改后的设计工艺流程见图1。原设计能力为15万t/a,技改后达到处理能力为45万t/a,年产精矿为19.71万t,精矿粒度为-200占70%,精矿品位68.30%,选矿比为2.28,金属回收率92.90%,作业率93%。3.2该项目的实施3.2.1破碎过程的优化和重建(1)回转体为液压系统选用KD24-Ⅱ型超细碎筛分机,处理量120t/h,电机功率为75kW/22kW,给矿粒度100mm,排矿粒度≤5mm占80%以上,该机的结构示意见图2。该机内外2个回转体同心反向以不同速度旋转,内外回转体相对空间大于300mm,内回转体是1个高速回转的板锤装置,起到对物料反复冲击破碎的作用;外回转体是1个低速回转的镶有特殊结构筛板的筒体,起到反击和提升物料作用,物料在机内实现自动循环,受到连续反复破碎,出料合格率比细破碎机提高效率2～3倍;2个回转体间相对空间大,破碎物料时处于非硬性阻力工作状态,电耗低,吨矿电耗仅为0.6～0.7kW·h。所以该设备是技术先进、节能高效的新型设备。使用后入磨粒度由18mm下降到8mm,磨机处理能力和效果显著提高。该机替代了细碎短头圆锥破碎机,且可节省大量能源和备件消耗,效益非常显著。由表2可见,技改后>15mm的矿物已不存在,≤8mm的占80%以上,磨机处理量已由16t/(台·h)提高到30t/(台·h)。(2)延长聚氨酯筛网寿命振动筛筛网已由ϕ18mm钢筋焊接筛网改为聚氨酯筛网,筛孔尺寸由18mm×30mm改为8mm×20mm,筛网寿命延长了5～8倍,且筛分效率提高。(3)尾矿的安装及回收采用先进的磁性材料钕铁硼组装磁系,磁场强度达到420mT。入选皮带带速达到2.3m/s,安装在粗碎之后,分选粒度100～0mm。抛尾产率达到10%以上,尾矿品位6%以下,金属回收率98.50%,年创经济效益150万元/a。另外在细碎之前又增加永磁干选,将大部分脉石在入磨之前抛掉,提高了入磨矿石品位。3.2.2研磨准备分类的优化与重建(1)显示处理量和计量误差现在铁矿山普遍应用微机核子秤,计量球磨机给矿矿量。该设备维修量少,适用于恶劣环境,是微机技术和核技术结合的高新技术产品,能显示瞬时处理量、每小时、每班、每天、每月的累计处理量等多种检测数据。并随时打印出来,留做记录台帐。应用微机控制,操作简便,可将显示屏安装在岗位机台旁、调度室、办公室等处,便于管理人员和操作工人做到心中有数,计量误差在0.5%～0.7%,并有一定的经济效益。增产精矿3200t/a,年创效益16万元。(2)解决了因换筛网被覆盖该细筛应用电脑控制,调整电流的大小就可以调整振幅的大小,而且每隔15min强振1次。该筛分级效率高达65%～70%,只振筛网不振筛框,是节能高效设备。在该筛的调试应用中,大胆改革设备不合理结构,共有3处:①原来用12个螺栓固定筛网,改为用紧线器拉紧,去掉了螺栓固定,换网时间从1.5h降到了13min,提高工作效率6.9倍,减少了因换筛网的停车时间。②该细筛底网,是不锈钢丝编制,磨损时间7～8d,就更换1次,导致备件消费高。在应用中,改为采用聚氨酯耐磨新材料包裹不锈钢绳加工成底网,这种新材料是以四氢呋喃为主体及环氧丙烷聚合而成的高分子聚合材料,分子量高达1000～1500,邵氏硬度为85°～92°,具有弹性好,耐磨强度高,承载负荷大,噪音小的优点。故这种材料的耐磨性、耐冲击性、抗撕裂性强,密度小,仅为1.2左右,对经常受激振的底网的磨损,起到了以柔克刚,使底网寿命由7～8d延长到5个月,是原底网寿命的22倍。依据科技查新报告填补了国内一项空白。③在原来的细筛网上面增加了一层粗网,由不锈钢条焊接而成,防止了给矿冲击摩擦力,保护了细筛网,使细筛网的寿命由10～12d,延长到25d,使用寿命延长了原来的2倍。该细筛节能效果明显,年节电11.64万kW·h,年节电费5.47万元,细筛分级效率从原来旧式细筛分级效率33%提高到65%～70%,提高精矿产量3万t/a,年创效益150万元。(3)球磨机装置:因数,轴承重技改前一、二段磨矿能力大小不匹配,新增1台MQY1500mm×3600mm节能球磨机,增大了二段球磨机能力。该设备采用滚动轴承,代替了原来的滑动轴瓦,传动中空轴,大大减小了摩擦阻力,节电明显。配用电机由115kW减小到80kW,每年节电21.38万kW·h,每年节省电费10万元。增大二段球磨机能力后,增产精矿3.5万t/a,年创经济效益175万元。(4)加强球磨机配合使用,提高磁选分离矿的浓度二段分级设备电磁高频振动细筛筛上物浓度50%～53%,采用CTB磁选机浓缩,浓度只能提高到62%～63%,给入二段球磨机达不到73%左右浓度的要求。通过工业试验结果表明,62%～63%的浓度较低,必须采取技术措施,提高二段球磨机给矿浓度。于是采用螺旋分级机与二段球磨机配置,将磁选浓缩后的粗精矿,给入螺旋分级机,分级溢流给入预先检查分级的细筛,其螺旋分级机返砂给入二段球磨机,二段球磨机效果得到明显改善。该联合作业起到选别、分级、浓缩的效果,细粒级分流到粗精矿中,再扬送到细筛分级,这样既减少了二段球磨机的循环负荷,提高了二段球磨机给矿品位,减少了过磨现象。该项目使二段磨矿浓度从63%提高73%,使二段球磨机效果明显改善,二段球磨机产品细度从19.5%提高到33.0%,提高了12.5个百分点,提高二段入磨品位1.5个百分点,减少了二段磨矿的循环负荷,减少了过磨现象,实施效果十分理想。3.2.3确定最佳磁选机参数磁选作业的优化主要从3方面研究,一是扩大能力;二是增加选别段数;三是操作上创新。由一次粗选增加为两次粗选,原来采用的是CTB1050mm×2100mm磁选机为一次粗选,现改为CTB1050mm×2400mm为一次粗选,CTB1050mm×2100mm做二次粗选,以实现将脉石尽早抛尾。在操作上调大选别间隙,由45mm调大到65mm,同时加大给水量,给选别创造良好条件,有利于尽可能大量选出脉石,排入尾矿,既保证了金属回收率,又扩大了产量。生产实践证明,可提高精矿产量5～6个百分点,每年可增产3300t,精矿品位提高0.5个百分点以上,每年获效益116.5万元。3.2.4自动排液控制阀目前国内过滤机排液系统,多采用浮筒式双缸自动排液和电磁阀自动排液。其存在缺点是密封不严、排液不及时,造成过滤机真空度低,精矿水分高;或双缸失去平衡,不能正常工作,跑冒滴漏现象严重,精矿水分高,造成污染厂区环境。对此采用自行设计研制的实用新型自动定时排液技术,改造自动排液装置,经在桦甸铁矿等多家铁选厂生产使用,效果良好。自动定时排液控制阀结构如图3所示,它由前后端盖、阀体、阀芯和槽轮构成。阀芯4开有2个长方形的槽,固定在轴上,与槽轮一起转动,靠前、后端盖和阀体密封。控制阀的后端盖开有4个与阀芯相对的孔,并用ϕ50mm管道分别与自动排液装置的气水分离器,与左右排液箱、大气相通。阀的槽轮由装在过滤机上的拨杆来控制,每拨1次,阀芯随槽轮转动90°,排液箱排1次滤液,即过滤机圆筒每转1圈,就自动定时排液1次。定时排液控制阀接管如图4所示,图中位置为左边排液箱通过控制阀和大气连通,形成正压区,气水分离器中为真空区,单向阀7自动关闭,阀6自动打开,排出滤液。同时,右边排液箱经过控制阀和气水分离器中滤液流入排液箱。当控制阀的槽轮被过滤机上的拨杆拨动时,阀芯转动90°,就形成了和图示位置相反的左蓄右排的状况。使用这种定时排液控制阀,简化了自动排液装置结构,维修量大大减小。由于这种控制阀密封性较好以及封闭了自动排液箱可能产生漏真空的通道,使系统的真空度比原来提高17.329～19.995MPa,使滤饼水分由原来的11.5%降到8.7%～8.5%。由于滤液的及时排出,阻止了细粒矿粉进入真空泵,减少了真空泵的磨损,提高了真空泵的使用寿命。节水、节电且管理方便、无维修等优点,新增投资仅为0.3万元。新增WG-12m2永磁过滤机1台,配水环式真空泵,抽气量42m3/min,自动排液选择1000型自动定时排液技术。该项技术确保不漏真空,可提高真空度19.995MPa,精矿水分达到8.7%～8.5%。防止矿粒进入真空泵,减少了泵件的磨损,延长了使用寿命,不设专人看管,运行正常,深受现场的欢迎。3.2.5尾矿泵100zj-1-3a2技改前采用PNJ胶泵,效率低,只有43%,过流部件平均寿命只有15d;优化换型改造后,粗精矿矿浆泵选用100ZJ-1-A42和80ZJ-1-A36各2台,开2备1;尾矿泵选用150ZJ-1-A502台,开2备1。原来3台泵配用电机功率共计190kW,换型改造后降到115kW,每年节电:(190-115)×0.9×24×330=53.46(万kW·h)/a,每年节省电费:0.47×53.46=25.13万元.3.2.6设备和工艺由于二段磨矿采用低铬合金铸段,渣浆泵过流部件为高铬合金铸件,采用聚氨酯筛网,陶瓷复合管,铸石管,外部清水管采用高性能保温材料,采用高性能磁性材料钕铁硼,设备备件和管道等耐磨性能好、寿命长,提高了作业率,作业率达到93%,在国内达到领先水平。4技术改造效果建龙桦甸铁矿选矿厂选矿14个项目总投资650万元,全部投产后,经过3个月的生产实践,全系统全流程运行正常,生产技术指标稳定