選礦廠設計

選礦廠設計(engineering design of mineral processing plant)將礦石或其他原料，用物理、化學方法，使有用礦物和脈石或雜質經濟有效地分離，以滿足冶煉廠或其他用戶對產品要求的工廠設計。

基本介紹

• 中文名：選礦廠設計
• 外文名：無
• 語言：中文
• 國家：中國

按選礦方法分

有重選、浮選、磁選和化學選礦廠選礦工序;包括焙燒、浸出、吸附、置換、萃取等。設計範圍主要包括:選礦廠綜合回收設計、選礦廠尾礦設施設計、 礦石預選車間設計、洗選車間設計、破碎篩分車間設計、磁化焙燒車間設計、磨礦分級車間設計、重選車間設計、浮選車間設計、磁選車間設計、聯合流程選礦車間設計、黃金選礦設計、精礦濃縮過濾車間設計、精礦乾燥車間設計和爐渣選礦車間設計。

設計主要內容

設計規模與產品方案、工藝流 程、設計指標、工作制度與設備作業率、設備選擇、生產檢測、自動化、貯存設施、檢修設備與設施、車間組成、廠房建築、設備配置、生產安全與環境保護以及工程概(預)算、技術經濟指標等。

選礦廠

國內外發展史

19世紀中葉，歐、美一些國家開始建設重選廠，19世紀末建設磁選廠和浮選廠，20世紀40年代後，發展化學選礦，60年代以來，細粒重選、微細粒浮選、濕式強磁選和選冶聯合流程得到發展並建廠。70 年代以來，新工藝、新設備不斷發展，國外建成了大規模選礦廠，如巴布亞一紐幾內亞建成日處理礦石量115000t選礦廠。

中國於1909年在湖南水口山礦設計建成第一個重選廠，後改為浮選廠，到1949年全國僅有20餘個選礦廠，1949年後設計建成了上千個各種類型選礦廠(包括重選、浮選、磁選和聯合流程選礦廠)，江西德興銅礦第三選礦廠的日處理礦石量達6000Ot。 20世紀80年代以來，在選礦廠破碎、磨礦設計中，為縮小破碎產品粒度、節省磨礦電耗，實現多碎少磨，美國採用盧2100mm超細碎圓錐破碎機，前蘇聯採用KH且一2200慣性圓錐破碎機，中國江西德興銅礦第三選礦廠採用盧2100mm超重型圓錐破碎機，山東棗莊金礦採用PYHD一900mm旋盤式超細碎圓錐破碎機。為簡化流程、節省鋼耗、降低成本，採用自磨礦工藝，美國採用筍nmX4.6m濕式自磨機，中國德興銅礦第一選礦廠採用卯.濕式自磨機。在重選廠設計中，採用窄級分級、多段磨選、流膜選礦，特別是流膜選礦的套用，改變了細泥重選的面貌。英國用40層翻床、橫流膠帶溜槽，中國用離心選礦機、振擺溜槽、雙層膠帶溜槽。在預選車間設計中，除重選、手選和重介質選礦外，發展了雷射、輻射和電導/磁性揀選等，在浮選廠設計中，採用等可浮、串支分流、絮凝浮選、載體浮選和閃速浮選等工藝。浮選設備有充氣式和機械 攪拌式，如芬蘭loom“浮選機和前蘇聯100m“浮選柱 等。在磁選廠設計中，有永磁、電磁、強磁和高梯度磁選，特別是強磁、高梯度磁選的套用，使弱磁性礦物得以有效地回收，超導磁選更開闢了滋選的新領域。伴生組分的綜合回收，前蘇聯達74種，日本達85%一95%;中國的綜合回收，黃金占總產量的25%一33%，白銀占65%，鉑族金屬和稀散元素幾乎達100%。此外，分散小礦點，設計移動式選礦廠，原礦實現膠帶長距離輸送，精礦和尾礦實現長距離、高濃度管道輸送， 選礦過程的自動化及計算機輔助設計，已日見成效。

隨著工藝水平的提高和設備的發展，選礦廠的處理對象，不僅適用於原礦石，而且用於處理尾礦、冶煉中間產品或爐渣。設計依據主要是上級主管部門下達的設計任務和有關檔案，批准的地質勘探報告。經主管部門組織鑑定和批准的選礦試驗報告以及工程地質報告、地形圖、設備圖等。採用新技術、新設備的工業試驗報告，要經主管部門組織技術鑑定和審批，個別大型新設備用於工業生產時，要經主管部門批准。 選礦試驗包括可選性試驗、實驗室試驗、實驗室擴大連續試驗、半工業試驗、工業試驗和單項試驗。其適應範圍應列於表1。 表1選礦試驗類別與適應範圍設計規模與產品方案經可行性研究論證，並由主管部門在下達的設計任務中確定。 設計規模通常以年或日處理原礦石數量表示，按國家規定劃分大、中、小規模。

選址的原則

(1)滿足國家對產品的需要及合理利用地質資源、礦石開採及選礦技術條件;(2)礦產資源多而礦點相距遠，宜分散建廠;礦點距離近，礦石性質基本相同時，可集中建廠。但無論集中或分散建廠，都要視具體條件，經技術經濟比較而定，並與採礦規模相適應;(3) 合理的服務年限。

選礦廠

產品方案

根據國家頒布的精礦質量標準和用戶對產品質量的要求確定。其原則是儘可能多回收國家資源，獲得最大的經濟效益，並注意綜合回收伴生有用組分。因此，產品方案中主產品可以是單一精礦，也可以是混合精礦，甚至可以分出部分高純優質精礦、部分品級較低的精礦，半成品(用於冶煉的半成品)或中礦，送冶煉廠處理;伴生組分視具體條件，同樣可分出精礦，也可富集於主金屬精礦中。工藝流程選礦主要生產過程一般包括碎磨、選別和精礦處理等。

常規碎磨流程

中碎礦設計通常用兩段或三段一閉路破碎流程，並與磨礦綜合考慮。有條件的已採用“多碎少磨”即多破碎一些，減少磨礦負擔，主要是破碎粒度由過去15~20mm降為9~15mm，提高磨礦效率，降低磨礦能耗。設計採用自磨流程時，只需一段破碎，其破碎粒度為0~350mm;礦石含泥、水多時，在破碎流程中須增加洗礦;礦石貧化率大，需增加預選丟棄廢石。磨礦流程取決於給礦粒度、有用礦物嵌布粒度特性及礦石泥化程度。一般情況下；有用礦物粒度呈不均勻嵌布時用階段磨礦;礦石易於過粉碎時，常用棒磨(開路)加球磨(閉路)流程；礦石含泥多、洗礦困難又適於自磨時，可用自磨、半自磨或ABC流程，ABC分別是Autogenus、Ballmill和Crusher三個字頭的縮寫。美國、加拿大等國首先採用〔礦石經自磨 (A)再經球磨(B)及難磨粒子返回破碎(C)]。 選別流程取決於礦石性質。

流程設計依據

當有用礦物與脈石礦物的可浮性差異大時，設計通常採用浮選，密度差異大時用重選;磁性差異大時用磁選;導電性差異大時用電選。黑色金屬礦石中磁鐵礦石採用弱磁選;弱磁性礦石或混合礦石，用強磁選、浮選、重選流程或焙燒一磁選及聯合流程。有色金屬礦石中當含有大量硫化礦時，採用直接優先浮選；當含少量浸染狀礦石或含少量有色金屬的高硫硫化礦時用全浮選；氧化礦石常用浮選、重選流程或浮選一水冶聯合流程;鎢、錫、鈕妮礦石用重選，鎢、錫多金屬硫化礦石，用重選一浮選一磁選一電選聯合流程；金銀礦石用浮選、重選和選一冶聯合流程；低品位金礦石和低品位銅礦石，用堆浸或細菌浸出；綜合回收伴生有用組分，用重選、浮選或聯合流程。

流程設計要考慮產品質量、綜合回收、貧富分選、泥砂分選、難易分選、早收多收有用礦石，早丟多丟廢石或尾礦。重選流程中按粒度分段選別、次精礦複選、細泥集中單獨處理;浮選流程中，如要求精礦品位高時，增加精選次數，原礦品位高並要求提高回收率時，增加掃選次數；磁選流程中，強磁選前先要除去雜物，並用弱磁選除去強磁性礦物。 精礦脫水流程設計取決於用戶對產品含水分的要求及精礦特性。一般用濃縮、過濾兩段脫水流程。重選產出的一部分粗粒精礦，用沉澱池、脫水倉、脫水篩或過濾等一段脫水流程;浮選產出的細粒精礦，常用濃縮、過濾兩段脫水流程，個別產品要求水分小於8% 時，用濃縮、過濾和乾燥三段脫水流程。

設計指標

原礦品位由採礦部門提供。精礦品位和回收率，一般根據主管部門審批的選礦試驗報告所推薦的指標，結合國家標準和用戶對精礦質量的要求，考慮試驗同生產的差異及生產可能達到的指標而定。生產初期與後期的原礦品位和礦石可選性等差異大時，可分前期和後期兩套設計指標。設計指標一般稍低於試驗指標，兩者的差值，視試驗深度、礦石性質和工藝流程的複雜程度而定。通常情況下，僅有實驗室流程試驗時，差值宜大，有半工業性或工業試驗時，差值可小;礦種單一、礦石可選性好、工藝流程簡單時，差值可小，反之宜大;礦石為硫化礦時差值可小，為氧化礦時差值宜大;強磁性鐵礦的差值可小，弱磁性鐵礦的差值宜大。綜合回收金屬精礦中伴生元素時，如所選用的 指標過高不利於綜合回收，可適當降低主金屬精礦品 位或採取改變流程迴路或藥劑條件等措施，以提高回 收率，使伴生元素儘量富集於主金屬精礦中。一般磁鐵 礦的精礦品位含鐵65%以上，回收率68%~88%;赤 鐵礦、褐鐵礦的精礦品位含鐵60%一65%，回收率 70%一80%;硫化鉛鋅礦的精礦品位含鉛57%~ 72%、含鋅45%一57%，回收率鉛為80%一90%、鋅 為82%一92%;脈錫礦的精礦品位含錫n%~60%， 回收率65%一72%;金礦的精礦品位含金40一1709/ t，回收率75%~95%。

水、電消耗指標應列表2。 表2選礦廠設計的水、電消耗指標及工作制度與設備作業率選礦廠一般採用連續工作制。位於礦山的破碎、篩分車間，宜與礦山工作制度相同。當礦山為間斷工作制時，選礦廠的破碎、篩分車間，視貯礦倉設定情況，確定其工作制度，與礦山或與選礦廠相同。選礦廠的工作制度與各車間的設備作業率應列於表3。

設備選擇

主要原則為:(1)設備的類型、規格、 數量應滿足設計處理能力、礦石性質和各工藝作業的要求;(2)高效、節能、經濟實用;(3)輔助設備能力 要與主要設備或系統能力相適應;(4)上、下工序的設 備負荷率需均衡，同一作業的設備類型、規格需相同， 設備台數要與設定的設備系列數相適應，並儘量選用 適當的大型設備;(5)立足於選用國內定型產品，新設 備要經過技術鑑定，確認技術成熟可靠;(6)設備處理 量通過計算並參照同類企業的實際生產定額確定。

自動控制

生產檢測設計需要考慮的檢測參數有礦石量、 礦漿量、精礦量、品位、粒度、礦漿濃度、水分和pH 值等，通常要設計取樣流程。乾式計量用地中衡、膠帶秤或其他計量裝置，濕式計量用流量計、密度計或礦漿計量取樣器;粒度和品位分析，用篩析、化學分析、儀器分析或用載流粒度儀、線上X射線分析儀、同位素分析儀;料位、液位分別用料位計和液位計。 自動化選礦工藝的線上檢測，是實現自動化的基礎，一般用於磨礦~級及浮選車間。選礦過程控制，有前饋控制、反饋控制及以反饋控制為主，輔以前饋控 制的綜合控制。前饋控制是干涉因素未進入過程以前，先檢出其有關參數，利用預先研究的關係式，判明其對生產過程的影響，按要求予以校正。反饋控制，先測出被控變數參數，反饋到控制器中，並與給定值進行比較，然後按比較結果，調節被控變數，直至與給定值接近。但選礦過程中由於礦量、品位、粒度和藥量等參數 複雜多變，難以求得較精確的關係式，設計不宜大量採用前饋控制。同時由於選礦過程的滯後時間較長，如果完全納入反饋控制系統，也難以收到良好效果。因此，設計通常採用以反饋控制為主，並輔以前饋控制的綜合控制方式。如磨礦迴路中的給礦量、濃度、細度控制和功率監測;浮選迴路中的藥劑、品位和液位控制等。

儲存設施

有原礦受礦倉、中間礦倉或礦堆、緩衝及分配礦倉、磨礦礦倉和產品礦倉等。

(l)原礦受礦倉

一般多用矩形漏斗倉；

中間礦倉或礦堆

大型選礦廠及兩種以上礦石的選礦廠，常用地面式或半地下式結構，以地面式較為經濟；

緩配礦倉多用槽形礦倉

大塊礦石常用平底槽形倉，粉礦多的礦石採用三面或四面傾斜的斗型結構； 選礦廠一般由破碎一篩分、預選、磨礦- 分級、選礦、精礦濃縮一過濾、乾燥等車間及尾礦、藥劑貯存與製備、供電、供水、試驗室、化驗室、修理站 和倉庫等設施組成。大型和工藝過程複雜的選礦廠，其生產車間可按生產流程劃分成更小的單元，如粗碎、中碎、細碎、篩分、洗礦、預選、磨礦、選礦、濃縮、過濾、乾燥、配料(混勻)和包裝等車間及精礦庫、尾礦庫等。爐渣選礦車間一般附屬於冶煉廠。廠房建築建廠條件有平地建廠和山坡建廠丙種 型式。有合適地形條件時，以利用山坡建廠較為經濟。

磨礦礦倉

多用高架式結構，一般為圓形或槽廠房建築有多層、單層、混合式三種:(1)多層。占地 形錐底，也有用懸掛式拋物線形的。自磨機前的儲倉多面積小，但廠房建築複雜，機組間落差大，多用於平地用地面或半地下式礦堆。其儲存時間一般為24~36h，建廠及物料自流坡度要求大、流程中返回產物較少的 選礦廠規模小、設備條件差時取大值;設有中間礦倉或工藝過程，如破碎篩分車間、重介質預選車間、重選車 礦堆時取小值，但不能小於16h。間等;(2)單層。占地面積大，管理分散，但廠房結構

產品礦倉

用高架式或抓鬥礦池式結構，也可簡單，便於安裝大型及振動設備，多用於山坡建廠及物存，其儲存時間根據運輸條件而定。料輸送坡度小、返回作業多、返回量大的選礦廠;(3) 檢修設備與設施包括起重設備和檢修場地。檢混合式。既有單層、又有多層，多用於重選及其它選礦 修用的起重設備，以所檢修設備的最重零件或難以拆方法的聯合流程選礦車間。 卸的最重裝配件的重量確定，設計中不得超出允許起設備配置其原則為:(1)充分滿足工藝流程由要重噸位的極限值，也不允許偏離起重範圍吊裝零、部求。並考慮改革流程和擴大規模的可能性;(2)同類型件，起重高度要在起重機的允許範圍內。設備儘量集中，必要時可分段集中;(3)設備間的距離，須滿足生產操作和維修的要求，確保生產安全，流程暢通;(4)合理確定平台標高，滿足管道自流坡度要求。浮選廠一般不小於4%，重選廠不小於14%，磁選廠不小於10%;(5)確定設備安裝、運輸通道及排污設施; (6)充分考慮土建柱網模數，並按要求留有適當的檢修 場地;(7)同一跨間內有兩台起重機時，宜採用同一標 高共用軌道;(8)試驗室、化驗室和技術檢查站，可合併建設。化驗室也可單獨建設，並與磨礦、碎礦廠房保 持大於som的距離，以避免振動。

配置廣泛採用電子計算機作輔助設計，前蘇聯進行模型設計，即預先將各種設備做成模型，然後將模型移動，作出各種不同的方案。生產安全與環境保護選礦廠設計時，生產過程中產生的粉塵、廢水、廢氣和廢渣需採取綜合治理措施，其粉塵、廢水、廢氣和廢渣的排放，須符合排放標準，並符合工業企業設計的有關安全規定。 生產安全(包括安裝、檢修、操作)，設計中除符合設備安裝規程外，廠房大門一般要大於安裝設備的外形尺寸，運搬設備的通道應與設備外形尺寸相適應; 檢修平台應能承受拆下的舊零部件與待裝新零部件的重量，操作平台四周必須設防護欄桿，多層建築中要在各層樓板上留有吊運設備、零部件及其他材料的吊裝孔；各種設備外露的傳動部分(如三角膠帶、聯軸器等)設安全罩。破碎、篩分、乾燥及易產生粉塵的作業，一般要設計通風、收塵，使室內粉塵濃度達到國家標準；對產生有害氣體較多的廠房，如藥劑製備室、給藥室、化驗室，要加強通風換氣系統(見冶金廠礦通風設計和冶金礦山除塵設計)。露天礦堆宜設於最大風頻的下風方向， 並與主要生產廠房保持一定的距離，在條件不具備時， 要加強防塵措施，採取全封閉或及時噴灑表面固化劑。選礦工藝流程儘量採用無毒工藝，對選礦廢水應採取措施，返回生產中循環使用，尾礦設施要完善。廠內各層操作台須具備沖洗條件，台上污水流入排污系統；廠內污水及對環境有害的廢水(包括有毒和重金屬離子廢水)，不得直接向外排放，要經尾礦庫自然淨化， 如尚不符合排放標準，還要進一步作淨化處理。

各廠規章制度

1 範圍

本標準規定了選礦廠各職能機構、各崗位人員的安全生產責任責任制。

2 選礦廠廠長安全職責

2.1選礦廠廠長是選礦廠安全生產的第一責任人，根據“誰主管、誰負責；為官一任，確保一方平安”的原則；對全廠安全生產工作負全面責任。

2.2負責建立、健全並落實本廠的安全生產責任制。

2.3保證國家和總公司、瓮福磷礦安全生產法令、規定、指示和有關規章制度在全廠貫徹執行。

2.4對入廠的新工人（包括實習、代培人員）進行本廠安全教育和培訓；對職工進行經常性的安全思想、安全知識和安全技術教育，開展崗位技術練兵，定期組織安全技術考核。

2.5經常組織本廠的安全檢查，落實隱患整改，保證生產設備、安全設施、消防器材和急救器具等處於完好狀態，並教育職工加強維護和正確使用。

2.6對本廠發生的各種事故要堅持“四不放過”的原則，對事故的責任者提出處理意見，並及時上報主管部門。

2.7健立、完善本廠安全管理網路，配備專職安全技術人員，充分發揮車間、班組安全人員的作用。

2.8組織開展各項安全生產活動，總結交流安全生產經驗，表彰並獎勵先進集體和個人。

2.9建立、健全乾部值班制度，做到時時刻刻抓生產、管理安全