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浅谈磁铁矿选矿厂节能降耗
2013-08-27
浅谈磁铁矿选矿厂节能降耗。
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一、现状
     在处理各类矿石的选矿厂中,磁铁矿选矿厂数量最多,总产量也最大。虽然铁选厂规模相差甚远,最大规模年处理1400万吨,最小规模3万吨,但工艺流程的区别却不大,因此许多技术改造措施在大、中、小型选厂都可以采用。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。据统计,选矿厂电耗最大的是磨矿工序,占全厂电耗的50%以上;其次尾矿泵输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。

    破碎、磨矿、尾矿输送是选矿过程中的重要环节。影响破碎磨矿电耗高的原因是多方面的,如矿石开采中有大量废石混入,增加了破碎、磨矿加工量;破碎、磨矿过程中破碎无选择性、破碎比大;磨机自身、衬板及磨矿介质运动的电耗;入磨产品粒度大;分级效率低,增加了磨机循环负荷;尾矿浓度低等等。这就决定了降低破碎、 磨矿、尾矿输送电耗的途径也必须采用综合技术措施,才能取得预期的效果。

二、节能降耗的途径
       
1、采用超细粉碎设备,优化破碎工艺系统
    山特维克、美卓等国外公司生产的圆锥破碎机,能使最终破碎产品粒度平均降低5~8mm,为提高磨机的磨矿效率、提高磨机的台时处理量创造了条件。但是进口圆锥破碎机由于成本很高,让很多选矿厂望而却步。目前国产的高效圆锥破碎机也在破碎领域日露头角,由于其价格相对便宜,得以在很多大、中型选厂得以应用。高效节能破碎设备不仅本身有较低的电耗,而且由于其产品粒度较小,更深层次作用在于对破碎流程的影响。如减少作业段数,将闭路简化为开路,可减少设备数量,节省基建投资,降低运营成本。
       
2、多破少磨,减少入磨矿石粒度
       
    破碎与磨矿是粉碎作业的两个阶段,破碎产品给入磨矿作业。物料破碎是靠破碎设备的挤压和冲击作用;而磨矿则靠离心力、摩擦力作用,使矿石不断受到冲击、挤压、剪切和研磨而粉碎。常规破碎范围内能量随粒度减小的变化率很小,而磨矿范围内能量随粒度减小急剧增加,破碎比磨矿能耗低是选矿界公认的观念。所以尽量减小破碎最终产品(即入磨矿石)的粒度,称为“多破少磨”。该原则已被大多数选厂采纳,新选厂的设计一般都予以充分考虑,老厂技术改造时也把降低入磨粒度作为主要内容之一。现在大、中型选厂的入磨粒度都控制在15mm以下,降低入磨粒度的节能降耗的效果是显著的。
       
    但是,目前入磨最大粒度小于10mm的选矿厂尚不多,主要是传统细碎设备的性能决定了产品难以再细碎。如果不恰当地减小产品粒度,就会降低破碎生产能力,并加速破碎机磨损甚至损坏。因此进一步缩小入磨粒度,必须选择新型细碎设备。
      
3、设置干式预选作业,提高入磨矿石品位
     
    干式预选作业现已普遍应用于大、中、小型磁铁矿选矿厂,所用磁力滚筒(磁滑轮)多数为永磁磁系,少数为电磁磁系。永磁磁系的磁场强度一般为150~250 KA/m,近年来随着高效永磁材料的应用,磁场强度可达350~400 KA/m。
      
    磁滑轮入选矿石的粒度和处理能力范围很宽,采用自磨机的选矿厂都采用大磁滑轮对进入自磨机的矿石进行预选,入选最大粒度一般在300~350mm,在中碎后进行干式磁选的粒度上限一般控制在不大于100mm;对入磨之前的粉矿进行预选,台时处理能力可高达400吨。磁滑轮预选可以大幅度节能、降耗、增产,尤其是废石混入率较高时其作用就会更大,可以丢弃20%~50%的原矿量。
        
4、强化分级,提高分级效率
       
    过磨是磨矿中能耗损失主要原因之一,导致过磨除磨机本身原因之外,主要是分级效率低,致使合格粒级未能及时分离出来。目前我国大部分选矿厂分级作业采用螺旋分级机,分级效率低,因而在返砂中夹杂相当数量的合格产品粒度,致使大量合格产品粒度返回磨机再磨,既影响产量又使矿物过磨增加电耗。当前,因内外已经出现水力圆锥分级机、高频振动细筛、直线振动细筛、旋流细筛、立式圆筒筛及双涡流水力旋流器等新型分级设备以及两段分级工艺的应用,为我国强化分级作业创造了条件。对粗粒分级用细筛取代螺旋分级机;细粒分级以水力旋流品为主,以水力圆锥分级机或高频细筛、旋流细筛、立式圆筒筛为辅的二次二段分级。但要迅速解决好水力旋流器的结构、参数、材质和自动控制等问题,以保持其工艺指标的稳定。
       
5、采用阶段磨矿阶段选别流程,尽量在粗粒时选别抛尾
       
    我国磁铁矿石品位普遍偏低,矿石中脉石的嵌布粒度往往大于磁铁矿物的嵌布粒度,在矿石粉碎过程中,首先解离出单体的是脉石,及早地把解离出的脉石颗粒选出,就可以避免因脉石参与磨矿或是脉石过磨而浪费能量和材料。因此,采用阶段磨矿可以实现节能降耗。实践证明,原矿品位越低,采用阶段磨选的经济效益越显著。尤其是采用“超粗磨大颗粒磁选抛尾”工艺,即磨至1~5mm时进行磁选抛弃尾矿的工艺,更具有突出的节能、降耗、增产效果。
      
6、选用新型磨矿机、磨矿介质和衬板
       
1)、厂的设备向大型化、操作过程自动化方向发展;而小选厂则在磨矿机轴承型式和返砂给入方式等方面进行革新。规格在Ø1500~3000mm以下的小型磨机,采用滚动轴承取代滑动轴承,可节能30%~50%。如还有的选厂在原旧设备基础上改进分级机返砂处的结构,使返砂自流,与原矿一起进入磨机而省掉勺头,不仅节约电能,减少冲击,延长鼓形给料器和齿轮寿命,还提高了运转率,磨机易于启动,节能增产效果显著。
      

2)、在粗磨的情况多采用球形介质,而细磨一般采用柱状或锥状磨段。磨矿介质的材料、显微结构和形状是影响磨机的重要因素。现在出现的新型贝氏体钢球、低铬合金铸球、屈氏体高铬多元合金铸铁球等,均具有强度高、冲击韧性好、耐磨、破碎率低等优点。
      

3)磨机衬板结构、材质的优劣,直接影响磨矿的电耗。目前我国金属矿选厂球磨机仍以高锰钢为主,存在问题是钢耗大,为 0. 25 kg/ t ;电耗大,磨碎每吨矿石耗 8~20 kWh 的电能,约占选矿厂总电耗的50%以上;寿命短,在一段球磨机中为 6~8 个月,二段为 12~18 个月;重量大;噪音高;在湿磨中抵抗矿浆化学腐蚀性磨损能力差。近年研制成功橡胶衬板、 圆角方型衬板和磁性衬板等,在球磨机上应用取得明显地节能效果。
      
    橡胶衬板具有独特的弹性和突出的抗腐蚀性能。受冲击时可以变形,寿命高,重量轻,节电效果显著。一般可降低电耗 10 %~15 %。
      
    圆角方形衬板即角螺旋衬板,由于这种衬板相互错开一定角度沿磨机排列,因而筒体内的物料与磨机轴线形成了相垂直的剪切面,对物料产生附加的剪切作用,显著地降低了电耗。

    金属磁性衬板靠磁力紧紧吸附在球磨机筒体上,其表面吸附磨碎的钢球和不同粒度的磁性物料形成 20~50mm厚的滚动保护层,呈波纹状对入磨矿石有提升作用。细粒易磁化物料稳定的固结在最底层,能有效消除衬板磨损。其特点是使用寿命长,比高锰纲衬板高 6~8 倍。厚度薄、重量轻、钢耗少,可以降低球磨机电耗 6 %~7 %。磁性衬板的问世是球磨机衬板史上一次重大突破。
      
7、改造磨矿控制
     
    采用自动化检测仪表,检测磨机音频、磨机功率和分级机电流,分析磨机工作状况,采用模糊算法和模糊推理,优化磨机分级控制模型,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,减少或杜绝球磨机胀肚和空转时间,降低钢球和衬板损耗,降低生产成本,经济效果显著。
      
8、磁动脉动磁选机与细筛相配合,提高精矿品位和产量
      
9、尾矿输送
      
    选矿厂尾矿输送是另一项能耗大项,由于尾砂必须及时输送到尾矿坝,所以矿浆泵必须一天24小时不停运转。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,较易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,通过变频调速尾矿泵,实现高浓度或恒浓度输送,可大大的节省能耗。
     
10、加强企业管理
    
     坚强企业管理也是选矿厂节能降耗的一个有效而重要的步骤,选矿厂节能降耗是一项综合技术,是一项系统管理工程,节能降耗的效益是通过企业群体节能意识,是所有部门的共同努力,协调配合而达成的,应从抓主作业线磨机运转时间入手,不断提高主作业线的有效作业率,推进主要设备功能投入率和精度保持率,对关键设备的停机时间做出明确的考核规定。选矿厂磨机的频繁故障,不但造成整个选矿作业的失控,而且磨机的每次瞬时启动所耗电能巨大,这样会造成电能的巨大浪费。因此,设备的稳定运转是选矿厂节能降耗的前提条件。

三、选矿厂节能降耗的思考
       
    近年来矿山节能评估降耗成效较大,但矿山冶金行业仍然属于高能耗行业,其生产工艺流程比较长,采矿、选矿、冶炼以及加工过程中都必须消耗大量能源,挖掘潜力仍然巨大,作为中间环节的选矿,在可行性研究、设计、生产、技术改造时应统畴兼顾,综合考虑几个方面。
      
1、要大力发展矿山行业循环经济。一方面,要从原生资源的开采中千方百计节能,另一方面,大力发展矿山循环经济、从根本上改变能耗结构,已经成为解决能耗过高问题的必由之路。
       
2、要大力发展节能技术,淘汰落后工艺和技术。生产实践证明,先进的技术设备和工艺是保证我国矿山行业节能降耗的根本。提高矿山的科技生产力,选矿设备引进消化、加大新设备研制的水平与力度。
     
3、研究探索选矿新工艺,积极推广新设备新型材料,加快难处理资源的利用,提高选矿指标。
     
4、实现高水平自动化与过程控制,建立和完善科学合理的能耗标准体系。
总之,在世界能源日益紧张的今天,对于我们这样一个能源并不富裕的国家,在矿山广泛、持久地进行节能的技术改造,是我们这一代管理人员 、工程技术人员和广大职工神圣而不容推脱的使命和责任。

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