选矿节能降耗的途径浅析

选矿节能降耗的途径浅析
摘要：随着我国社会经济的迅猛发展，我国的矿业生产也在快速的发展，矿石提取的效率决定矿的经济效益与矿的生产效率，所以选矿效率的提高对于矿石的生产来说还是十分重要的，所以要研究一些方法和措施将选矿的效率提升上去。

本文对选矿节能降耗的途径进行了分析。

关键词：选矿节能降耗途径
一、选矿厂能耗概况
目前选矿厂能耗中电耗占90%左右,选矿电能单耗占选矿厂总单位成本的50%以上。

有关资料显示全世界每年消耗于碎磨作业的能耗占全世界发电总量的3%～4%。

图1是某选矿厂电耗使用情况,其中电耗最大的是磨矿工序,占全厂电耗的50%以上,其次尾矿泵送工序占全厂电耗的20%以上,破碎工序占全厂电耗的10%以上。

另外在选矿厂磨矿机衬板、磨矿介质、泵过流件、浮选机叶轮、盖板、搅拌槽叶轮、旋流器沉砂口等易损耗件的耗费中,衬板占易损件耗费的60%以上,磨矿介质占易损件耗费约30%,故选矿厂节能降耗应注重这些方面。

只有寻求廉价生产要素,积极采用、推广节能技术和设备,才能促进企业的可持续发展。

图 1
二、选矿厂节能降耗的技术和设备
1、多碎少磨工艺
遵循“以碎代磨”这一原则,发展超细碎及多碎少磨工艺,优化和缩短选矿工艺流程。

根据不同矿石的性质,对碎矿流程和磨矿流程的矿石排放粒度进行科学规定,可使碎矿设备的作业率提高近20%,球磨机的利用系数提高近10%,可以降低碎磨总能耗15%～30%。

2、强化分级、提高分级效率
如果磨机的返砂中合适的粒级未被分离出来而又返回磨机中,不但使磨机的磨矿处理量下降,而且还会造成矿物的过粉碎,影响产品质量。

采用高效的分级设备,提高分级效率,将合格产品及时排除,减少过磨现象,可以降低磨矿单位能耗。

在磨矿分级闭路环节中,螺旋分级机因其处理能力大,维护量小而被广泛采用,但其分级效率低,循环负荷大,越来越多地被水力旋流器所替代。

采用水力旋流器作为磨矿的分级设备,其分级效率比螺旋分级机高出15%～30%,同时细筛与磨机组成磨矿分级组的分级能力和分级效率更高,可大大降低单位磨矿成本。

因此,对提高处理效率和降低能耗有重要作用。

3、预先富集、预选抛废
对贫化率较高的矿石,应先采用手选、电选、光电分选、重介质以及干式磁选的方式对矿石进行预先富集预选抛废。

在矿石破碎或入磨前经过预先富集,可以丢弃1 /5～1 /2的原矿量,不仅可以提高原矿品位,而且可以减少矿石的入碎量或入磨量。

通过预选后入磨矿石硬度降低,钢球衬板耗量及电耗分别下降,从而节省大量的能源。

4、节约选矿用水,尽量循环用水
选矿厂是用水大户,其用于提水的能耗在选矿厂总单位成本中也占较大比例,节约用水和回水再用对选矿厂节能降耗有明显的效果。

在重选、磁选选矿厂回水对选矿指标影响不大,摇床上的洗涤水、泵的高压密封水等一些用量不大的可用全新水,其余的几乎都可用回水。

而浮选矿厂则有一定的要求,回水残留的药剂对一些作业会产生不良影响,只可用于部分作业。

5、选矿自动化技术
选矿厂靠人工操作很难使生产维持在最优状态,未来矿业发展的趋势是将“专家系统”与最优适时控制结合,达到根据矿石性质变化适时调节生产参数,使选矿生产始终保持在最优状态。

选矿自动化,不但投资回收快,见效大,而且可提高处理能力,降低药耗和电耗。

能耗可降低10%左右。

6、矿石综合回收
为使矿石中各组分得到最大利用,应以选矿的方法最大限度地将矿石中的各有用矿物加工成独立产品综合回收。

7、先进节能的选矿设备
(1)破碎超细粉碎设备。

山特维克、美卓等国外公司生产的圆锥破碎机,使最终破碎产品粒度平均降低5～8 mm,入磨粒度由原来的0～12 mm含量50%～70%,降低到0～12mm含量90%以上,为提高磨机的磨矿效率创造了条件。

对于大型企业尤其是其矿石为坚硬矿石的矿山企业,高压辊磨机磨矿具有优势。

高压辊磨机
能大幅度降低能耗是由于在破碎过程中,能量可得到有效的转换,“实现颗粒间破碎”。

压应力料层粉碎与其它破碎方法相比而言,能量损失小且利用率高,并可大大改善物料的可磨性,提高后续磨矿机产量和细度。

(2)磨矿设备方面。

应积极应用大规格的高效
磨机、搅拌磨机,据各种类型矿石磨矿试验证明,搅拌磨机与球磨机相比,可以降耗30%～50%。

(3)细粒筛分分级设备方面。

有MVS高频振网筛、高频振动细筛、高耐磨水力旋流器、新型斜窄流分级设备等以及美国德瑞克高频振动细筛和德国AFX复式流化分级机(分级效率达70%以上)。

(4)矿浆搅拌槽。

目前国内普遍采用小直径叶轮、高转速的搅拌方式,存在消耗功率高,传动机构较大,设备腐蚀严重等缺陷。

金川集团设备研究所设计制造,投放工业的矿浆搅拌槽与国内通用的设备相比,功率消耗低30%～50%。

(5)浮选设备。

采用吸浆型充气机械搅拌式浮选机KYF -8和XCF -8联合机组代替A型浮选机,单位容积比用6A浮选机节能21%,操作稳定,节省浮选油20%以上。

浮选柱是一种新型节能设备,随着浮选柱在设计、安装、操作和控制系统等方面的技术日趋成熟,其在节能降耗、处理细级别矿物和提高精矿品位方面的优越性得到充分显示。

浮选柱在获得相同品位的情况下,可简化精选次数,减少药剂用量,降低能耗。

浮选柱安装功率为浮选机的88%,因无运动部件,节约生产成本;结构和施工简单,当产能相同时,浮选柱占地面积仅为浮选机的65%,土建费用降低15%,成本为浮选机的55%。

(6)渣浆泵。

ZJ型渣浆泵在选矿中的应用,耗电量节约6%。

过流元件一般能连续运行3 000～4000 h,是其他泵的5倍以上。

(7)高效浓密机。

浓缩脱水设备目前运行费用较低、效果好的还是浓密机,但是浓密机基建投资大、占地面积大。

新发展起来的倾斜板式浓密机,沉降面积成倍增加,脱水效果好。

通过生产实践表明倾斜板浓密机占地面积小、沉降面积大、固液分离效果好,对回水工艺的应用和改造显示出较大优势。

(8)精矿脱水设备。

有高效、先进的盘式过滤机、陶瓷真空过滤机、自动立式压滤机等。

三、选矿厂节能降耗途径的思考
1、在新选矿厂设计建设中
在选矿作业中,若生产建设规模小,则投资比高(单位分担成本高),投资回报期
长,收益差。

而生产建设规模大,不仅投资比低,投资回报期短,而且会较好地利用资源,可以实现资源综合利用。

从节能降耗的角度来看,先进的工艺流程也是必不可少的,它是由许多先进的单体技术或设备所组成,积极将新型高效节能设备和技术,先进设备或技术具体运用于实践,合理衔接匹配,充分发挥各单体技术的作用,就能组成既节能又缩短碎磨、分级、分选工序的工艺流程。

故在新选矿厂设计建设中,首先考虑是否尽可能地利用坡地建厂,实现矿浆自流,少用泵。

其次尽可能考虑规模效益,采用大型节能设备,自动化控制。

最后尽可能采用先进的设备,优化选矿工艺,达到短流程,低投入,高效益。

2、在改造老选矿厂中
(1)首先强化改造现有的矿石破碎、磨矿工艺和设备,推行先进的碎磨节能技术,确定合适的矿石入磨粒度。

J.C. Farrant认为:当破碎的粒度为9～12 mm时,破碎的总能耗最低;而国内公认的经验粒度范围为10～15 mm可以大幅度提高磨矿产量,降低能耗和改善入选条件。

(2)改造磨矿控制,采用自动化监测仪表,检测磨机音频、磨机功率及分级机电流,分析磨机工作状态,采用模糊算法和模糊推理,优化磨矿分级控制模型,实现球磨机给矿自动控制、磨矿浓度自动控制、分级溢流粒度自动控制,充分发挥磨矿分级效率,实现磨机处理能力最大化。

实践证明,自动化控制系统能够优化磨矿分级生产过程,充分发挥设备效率,减少或杜绝球磨机涨肚和空转时间,降低钢球和衬板损耗,降低生产成本,经济效益显著。

如鞍钢弓长岭选矿厂采用磨矿分级自动化控制技术,实现球磨机生产能力提高8%,能耗降低8%～15%,劳动生产率提高5%～10%,金属回收率提高2%。

(3)采用磁性衬板技术。

磁性衬板技术比较成熟,其耐磨与自我保护作用与普通衬板不同,能在表面形成保护层,寿命达2～6 a,实践证明在不同型号磨机应用磁性衬板后,可降耗8%～10%。

(4)磨矿介质。

选用贝氏体钢材质是一种趋势,用户直接以吨矿石耗钢球(棒等)量最少来选择磨矿介质,只需制造厂家在产品质量上保证贝氏体材质的优异耐磨损、冲击韧性强的特点。

(5)在磨矿过程中加入助磨剂以改变组成矿物各自的表面性质,降低微粒间的粘附作用,降低矿物的硬度,从而在一定程度上可以降低磨矿能耗,取得较好的磨矿效果。

(6)改造老选矿厂的用电方式。

目前最好的节能方法就是利用变频调速技术,在无须更换原来可靠耐用的鼠笼式三相异步电动机,不影响电网的情况下,如在选矿厂所有笼型电机上均采用变频调速技术,一般节能在20%～55%左右。

(7)选矿厂尾矿输送是另一能耗大项,由于尾砂必须及时输送到尾矿坝,所以矿浆泵必须一天24h不停运转。

由于排放浓度低(15%～16%),造成了尾矿输送能耗大,经营费用高。

在泵站、管道、扬程均固定的情况下,较宜采用变频调速器改
变机组的转速、改变泵叶轮的参数等技术改造旧泵,通过变频调速尾矿矿浆输送泵,实现45%以上高浓度输送或恒浓度输送,可节省能耗30%～50%。

(8)对于浮选矿厂,选矿药剂在选矿中具有极其重要的作用。

高效选矿药剂可节省药剂用量1 /3～1 /2,显著地降低药剂费用,大大降低选矿成本,同时改善精矿的品位,提高金属回收率3%～5%。

四、选矿厂节能降耗的展望
节能降耗是选矿企业一项长期而艰巨的任务,应深挖节能潜力,不断开发和应用节能新工艺、新技术和新设备。

1、根据新的破碎理论,以发展新的、高效的破碎工艺技术。

如热力破碎、电照射、微波照射、超声波法使矿物间产生温度应力,从而使矿岩的强度降低约 1 /2～3 /4,从而提高破碎效果,改善矿石的可磨性,降低研磨所需的能量。

2、磨机的超临界转速应用研究。

在球磨机内,动能的大小与钢球落下的高度有关,而钢球落下的高度又取决于磨机的转速。

因而,可以考虑利用磨机的超临界转速运转来提高其处理能力和磨矿效率。

众所周知,磨机的处理能力随磨机转速的增大而增加。

但超过其临界转速时,磨矿效率反而下降,采用矿石和介质流导向机构,人为改变常规磨机中磨矿介质和矿石流的运动轨迹,使其在超临界转速状态下仍按设计的抛物线轨迹运动的超临界转速机的磨机,达到增产节能降耗。

参考文献：
[1]谢敏雄，丁辉选矿节能降耗的途径浅析[J]国外金属矿选矿，2008
[2]李靖，王孝军选矿全流程自动化的实践与探索[J].河南科技，2012。