秘魯鐵礦選鐵尾礦回收鐵的回收潛力

秘魯鐵礦選鐵尾礦回收鐵的回收潛力

白銀集團有限公司作為中國重要的有色金屬生產(chǎn)基地，隨著其逐步發(fā)展，其缺乏資產(chǎn)資源已成為制約其發(fā)展的瓶頸。實施“境外”戰(zhàn)略，在全球范圍內(nèi)尋找和開發(fā)礦產(chǎn)資源，提高資源保護能力已成為解決這一瓶頸的重要手段。為此,白銀有色集團公司聯(lián)手首鋼秘鐵公司,決定對其選鐵尾礦進行綜合開發(fā)利用,回收其中的有價金屬。項目的科研及設計工作由西北礦冶研究院承擔完成,設計年處理680萬t選礦廠,采用混合-優(yōu)先浮選工藝綜合回收尾礦中的銅(鋅)、鐵。基本設計完成后,項目主要設計人員代表趕赴秘魯,與當?shù)卦O計公司(BISA公司)合作完成了設計轉換,設計轉換遵從基本設計確定的原則方案、主要設備選型及工藝配置,對設計細節(jié)依據(jù)項目所在國法律、法規(guī)、技術規(guī)范、標準及環(huán)保要求進行了補充說明和完善。1資源總結1.1尾礦及尾礦調(diào)查秘鐵公司選鐵尾礦資源包括:(1)秘鐵公司正在實施的新區(qū)建設項目,投產(chǎn)后年排放原生礦尾礦645~1133萬t;(2)秘鐵公司現(xiàn)有選廠排放尾礦,年排放量約340萬t;(3)秘鐵尾礦庫庫存尾礦,據(jù)統(tǒng)計,截止2012年庫存尾礦量約達3653萬t。秘鐵新區(qū)投產(chǎn)后產(chǎn)出尾礦中主要有價元素為銅、鋅、鐵,為項目設計主要處理的原料,根據(jù)有關資料介紹,該原料由粗磁選尾礦、細磁選尾礦和鐵精礦脫硫浮選泡沫3部分組成,粗磁尾礦經(jīng)脫水篩脫水后,篩上物粒度0.5~1.6mm,約占總尾礦量的1/4,由帶式輸送機輸送外排,篩下部分連同細磁尾礦和鐵精礦脫硫浮選泡沫一同進入尾礦濃密機濃密后排放;現(xiàn)有選廠排放尾礦與尾礦庫庫存尾礦主要有價元素為銅、鐵,為項目設計的補充原料,現(xiàn)有選廠尾礦經(jīng)濃密后排入尾礦庫,二者礦物成分相似,由于后者存放時間較久,礦物氧化率稍高。1.2主要礦物組成及化學多元素分析為指導開展選礦試驗研究,首先對代表性原料試樣進行工藝礦物學研究,研究結果表明,原料中金屬礦物以黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦為主,含少量褐鐵礦、閃鋅礦、銅藍等;脈石礦物以石英、斜長石、角閃石、陽起石、云母等為主。主要礦物組成及化學多元素分析結果見表1、表2。銅主要賦存在黃銅礦中,少量見于銅藍,偶見于孔雀石;鋅主要賦存在閃鋅礦中,少量見于菱鋅礦;鐵主要賦存在磁鐵礦、黃鐵礦中,少量賦存在黃銅礦、赤、褐鐵礦以及脈石中。銅、鋅、鐵物相分析結果見表3、表4、表5。試樣中金屬礦物形態(tài)不規(guī)則,粒徑偏細,大部分已經(jīng)解離呈單體,連生體情況較為復雜,尤其銅藍、褐鐵礦等次生礦物,由于其生成較晚,且不定形,部分甚至呈粉末狀,礦物分布極不均勻,常混染其他礦物,不易單體解離。2采礦試驗與設計2.1尾礦充填材料研究歷年來,美國BECHTEL土木、礦業(yè)公司(1984)、長沙礦冶研究院(1996)、北京礦冶研究總院(2008)、長沙礦冶研究院(2009)等多家研究機構相繼對該尾礦資源進行了回收銅及磁性鐵的選礦試驗研究,證實均可通過選礦方法實現(xiàn)對銅、鐵的綜合回收。2010年1月~2013年3月,在工藝礦物學研究的基礎上,西北礦冶研究院先后兩次針對秘鐵公司新區(qū)尾礦試驗樣、現(xiàn)有選廠生產(chǎn)樣和尾礦庫庫存樣分別進行了系統(tǒng)、深入的研究,結合原料性質(zhì)和當?shù)貙嶋H,在全海水條件下開展選礦試驗,提出混合-優(yōu)先、階段磨選的原則工藝,并在小試基礎上進行了擴大連選試驗,3種尾礦試樣均取得銅精礦品位達到25%,回收率高于70%;鋅精礦品位45.11%,回收率55.30%(新區(qū)尾礦連選試驗結果,現(xiàn)有選廠及尾礦庫尾礦不含鋅);鐵精礦品位高于65%的較好指標,尾礦中有價金屬獲得有效綜合回收,試驗深度達到項目基本設計要求,為設計方案的制定提供了依據(jù)。2.2項目場地設計2.2.1充填料流給選單依據(jù)選礦試驗研究結論,結合選廠未來將可能處理不同原料的需求,最終選取具有通用性的原則工藝流程(見圖1)。原料(漿體物料+干物料)經(jīng)一段閉路磨礦后分級溢流給入選別作業(yè),通過銅鋅混浮(2次混合粗選+1次掃選),混浮泡沫產(chǎn)品經(jīng)3次混合精選產(chǎn)出混合精礦,混合精礦再磨后,分級溢流進入銅鋅分離作業(yè),浮選產(chǎn)出銅精礦及鋅精礦,混浮尾礦經(jīng)磁選產(chǎn)出磁選鐵精礦,再經(jīng)浮選脫硫最終產(chǎn)出鐵精礦。精礦采用濃密+過濾兩段脫水流程,尾礦采用高效濃密機一段脫水流程,脫水流程產(chǎn)生的溢流水及濾液均返回流程循環(huán)使用。處理不含鋅原料時,通過簡單流程改造將再磨作業(yè)移至混合精選前,并停開分離作業(yè)(圖中虛線框內(nèi)部分)即可,3次混合精選后直接產(chǎn)出銅精礦。2.2.2主要設計指標以西北礦冶研究院科研成果為基礎,并結合礦石性質(zhì)、項目風險等因素,確定選廠主要設計指標如表6所示。2.2.3浮選、選機及過濾設備配置主要工藝設備的選擇本著成熟可靠、高效節(jié)能、維護方便的原則進行,考慮流程各作業(yè)間設備負荷的均衡性,并充分結合項目所在地生產(chǎn)用水(海水)水質(zhì)及電壓等級標準等實際條件。一段磨礦設備經(jīng)過土建投資、設備費用、運行電耗等多方面對比,選用Φ5500mm×10000mm長筒溢流型球磨機,強化原料磨礦細度的同時達到減少投資、節(jié)約能耗的目的;混合粗精礦再磨經(jīng)過能力核算,選用原首鋼遺留設備Φ3250mm×4270mm溢流型球磨機;浮選設備選用北礦院XCFⅡ/KYFⅡ型浮選設備,其中混合粗、掃選考慮礦漿量選用KYF-160大型浮選機組,采用階梯布置,混合精選、脫硫浮選與分離、選鋅作業(yè)分別選用XCFⅡ/KYFⅡ-30及XCFⅡ/KYFⅡ-10型具有自吸漿作用的浮選機組,采用水平配置,降低廠房高度的同時利用XCF槽自吸漿作用減少流程用泵數(shù)量,有效降低生產(chǎn)成本;一、二段磁選設備分別選用CTB-1245及CTB-1230型濕式永磁筒式磁選機,采用自流配置;銅、鋅、鐵精礦濃密作業(yè)經(jīng)核算后利用原首鋼遺留設備,分別為Φ45m、Φ25m、Φ18m(2臺)濃密機;銅、鋅精礦過濾采用CJZJ-64高效自動壓濾機,鐵精礦過濾采用ZPG60-12盤式過濾機;尾礦濃密結合CW≥65%的尾礦排放濃度要求,根據(jù)濃密沉降試驗結果,選用Outo-tec公司Φ35m高效濃密機作為尾礦脫水設備。3設計與實踐的轉變3.1設計職責及工作專業(yè)秘魯選礦設計專業(yè)配置包含巖土、混凝土、結構、建筑、機械、管道、電氣、儀器儀表及工藝共9個專業(yè)。其中巖土專業(yè)主要負責廠址工程地質(zhì)勘查及選廠道路、平臺設計;混凝土專業(yè)主要負責廠房、設備基礎等混凝土部分的設計;結構專業(yè)主要負責廠房、設備等鋼結構部分的設計;建筑專業(yè)主要負責選廠建、構筑物的土建設計;機械專業(yè)負責選礦工藝設備選型及廠房設備配置;管道專業(yè)負責廠區(qū)輸送泵、管線等的選型計算及管路配置;電氣專業(yè)與儀器儀表專業(yè)分別負責廠區(qū)供配電設計及選廠自動化控制、視頻監(jiān)控設計;工藝專業(yè)主要負責工藝流程設計及流程數(shù)質(zhì)量條件計算。選礦設計不設總圖專業(yè),其總圖設計內(nèi)容分別由巖土、機械、管道專業(yè)共同完成。3.2不同工藝數(shù)質(zhì)量流程對于選礦設計,秘魯國少有自己的標準體系,多參照美標執(zhí)行。對于設計完成的技術文件,由文本文件和設計圖紙兩部分組成,其中圖紙部分除工藝數(shù)質(zhì)量流程國內(nèi)多采用線性流程圖,而秘魯采用PFD圖外其余內(nèi)容與國內(nèi)相似,只是其設計深度較國內(nèi)初步設計要深。文本部分與國內(nèi)差異較大,秘魯不編制整本設計報告,而是分由設計標準、技術規(guī)范、技術信息、描述報告、計算報告、技術數(shù)據(jù)表及設備清單等7類文件組成,此外,其基本設計階段文本文件對于技術經(jīng)濟部分只包含運營成本估算,不含投資概算。3.3封閉及周邊除臭與國內(nèi)相比,秘魯在選廠設計的環(huán)保要求方面具有更嚴格的規(guī)定,針對本設計而言集中表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)對于可能產(chǎn)生粉塵的區(qū)域如粉礦堆場、石灰堆場、鐵精礦堆場、帶式輸送機通廊等除輔以相應降塵措施外要求封閉設計,否則將影響建廠手續(xù)的審批;(2)廠區(qū)除按常規(guī)設置事故池外,對于凡有泄漏危險的設備及裝置如高位水池、廠房外放置的攪拌槽、濃密機、回水水池等周邊均需增設混凝土擋水墻,擋水墻包圍區(qū)域體積應與可能泄露裝置容積相當或略大;(3)尾礦輸送管線除在輸送最低點設事故池外,還要求在管線全線設置事故應急溝,并將輸送管線敷設在應急溝內(nèi),此外,為便于檢修,場外輸送管線沿線必須設有至少1m寬的人行通道。3.4設計的基本要求通過這次國際合作項目的設計與轉換實踐,使得項目組對在秘魯國開展類似資源開發(fā)工作有了更深刻、直觀的認識,主要的收獲有:(1)設計表達方面,秘魯國慣用的表達方式更加明了、直觀。例如,對于工藝數(shù)質(zhì)量流程的表達,國內(nèi)慣用線性流程圖的形式,而秘魯則采用PFD圖的形式,使非本專業(yè)設計人員也能通過圖紙明了各作業(yè)區(qū)域的設備及礦漿流向及流量關系;(2)信息交流方面,秘魯習慣采用郵件方式進行信息傳達,對于項目設計中確定的重要原則問題,發(fā)生的設計變動,設計資料的索要與提供,重要設計方案及基礎設計信息的確認等方面,均以正式文字形式與項目有關各方(包括設計委托方)明確傳達,可以有效避免簡單口頭或會議交流產(chǎn)生的疏漏;(3)設計保障方面,包括基礎資料、設計時間及專業(yè)人員的保障,這些作為設計工作順利開展的必要條件在國內(nèi)設計行業(yè)中也有著類似的要求,但相比之下,國外對于設計保障的執(zhí)行有著很強的原則性,在某種程度上這種做法看似缺乏變通,但從設計本身出發(fā),這些因素的保障對設計工作的順利開展及設計成果的可靠、穩(wěn)妥性有著重要作用,并在一定程度上降低了項目風險,值得今后工作中思考借鑒。此外,根據(jù)與BISA設計公司合作的工作體會,為更好的促進類似合作項目的開展,給出以下幾點建議以供參考:(1)關于設備訂購,由于中國與國外在設備制造規(guī)范、電機配備等方面存在一定差異,在跨國項目的設計及建設中應注意國內(nèi)設備與當?shù)卦O計標準的一致性。比如,針對秘魯國,電動機配備應符合以下規(guī)定:小于0.373kW,使用電壓為220V,60Hz,1相;0.373~400kW,使用電壓為460V,60Hz,3相;大于或等于400kW,使用電壓為10kV,60Hz,3相。(2)關于基礎資料的語言版本,應盡量以西文或英文形式提供基礎資料,并且資料應盡可能詳細、準確,對實在沒有外文版的資料再采取委托翻譯,以減少翻譯過程中由于專業(yè)術語不明導致的表述錯誤。(3)關于設備選擇,通過考察了解,國外設備價格通常為國產(chǎn)設備的3~4倍甚至更多,且設備廠商技術人員現(xiàn)場服務費用高昂,因此,在滿足工藝要求的前提下,除特種設備或有進出口障礙的設備外,建議采用國內(nèi)成熟、節(jié)能的礦用設備,以減少投資。4尾礦磨選、設計轉換(1)秘鐵公司選鐵尾礦中金屬礦物以黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦為主,含少量褐鐵礦、閃鋅礦、銅藍等,尾礦樣中部分連生體情況復雜,產(chǎn)出極細,不易單體解離;在海水條件下進行選礦試驗,推薦采用混合-優(yōu)先、階段磨選的原則工藝,可實現(xiàn)對3種尾礦中有價元素的有效綜合回收。(2)項目基本設計選用的工藝流程可同時適應