大型巖金礦選礦設(shè)備配套方案

大型巖金礦選廠通常指日處理量2000噸以上的生產(chǎn)規(guī)模。這類項(xiàng)目投資動(dòng)輒數(shù)千萬乃至上億元，設(shè)備配套方案的合理性直接決定了選廠全生命周期的經(jīng)濟(jì)效益。與中小型選廠不同，大型選廠對(duì)設(shè)備的大型化、自動(dòng)化、節(jié)能性和運(yùn)轉(zhuǎn)率提出了更高要求。選錯(cuò)一套核心設(shè)備，每年可能造成數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)損失。本文從大型巖金礦的實(shí)際需求出發(fā)，提供完整的設(shè)備配套思路與方案。

一、大型選廠的工藝特點(diǎn)與配套原則

大型巖金礦選廠與中小型選廠存在本質(zhì)區(qū)別。處理量大幅提升后，設(shè)備數(shù)量并非簡(jiǎn)單倍增，而是需要選用更大規(guī)格的單臺(tái)設(shè)備。一條2000噸/日的生產(chǎn)線，破碎段可能只需一臺(tái)大型顎破加一臺(tái)圓錐破，而非多臺(tái)小型設(shè)備并聯(lián)。這種大型化配置可以減少設(shè)備臺(tái)數(shù)、簡(jiǎn)化流程、降低管理難度。

大型選廠的配套原則可以概括為三點(diǎn)。第一,單機(jī)大型化優(yōu)先于多機(jī)并聯(lián)。第二，自動(dòng)化控制系統(tǒng)與主體設(shè)備同步配套。第三，輔助系統(tǒng)的保障能力要超過主體設(shè)備。磨機(jī)停了全廠停產(chǎn)，但給料系統(tǒng)或排礦系統(tǒng)出問題同樣會(huì)造成全線停機(jī)。輔助系統(tǒng)的備用能力和可靠性必須保持在高水平。

二、破碎篩分段的成套方案

大型巖金礦的破碎工藝普遍采用三段一閉路。粗碎選用大型顎式破碎機(jī)或旋回破碎機(jī)，中碎和細(xì)碎選用液壓圓錐破碎機(jī)。

粗碎設(shè)備的選型存在兩個(gè)選項(xiàng)。旋回破碎機(jī)適合特大型礦山，進(jìn)料粒度可達(dá)1000至1200毫米，處理能力500至2000噸/小時(shí)。但設(shè)備價(jià)格高、土建投資大、維護(hù)復(fù)雜。大型顎式破碎機(jī)是更主流的選擇，C系列或CJ系列顎破在2000噸/日規(guī)模上表現(xiàn)穩(wěn)定，投資比旋回破低30%至40%。

中碎和細(xì)碎必須選用多缸液壓圓錐破碎機(jī)。與彈簧圓錐破相比，多缸液壓破具備排料口自動(dòng)調(diào)節(jié)、過鐵自動(dòng)釋放、襯板磨損補(bǔ)償?shù)裙δ堋＿@些功能在大處理量下至關(guān)重要。排料口人工調(diào)節(jié)一次可能需要停機(jī)數(shù)小時(shí)，而自動(dòng)調(diào)節(jié)可以在運(yùn)行中完成，每年可增加數(shù)百小時(shí)的有效生產(chǎn)時(shí)間。

重型振動(dòng)篩通常選用2到3層篩面的大型圓振篩或直線篩。篩網(wǎng)材質(zhì)推薦聚氨酯或橡膠篩網(wǎng)，其使用壽命是鋼絲編織網(wǎng)的5到8倍。大型選廠的篩分作業(yè)負(fù)荷重，鋼絲篩網(wǎng)往往每周就需要更換，嚴(yán)重影響運(yùn)轉(zhuǎn)率。

全套破碎篩分設(shè)備清單如下。

三、磨礦分級(jí)段的配套方案

磨礦分級(jí)是大型選廠的能耗大戶，通常占總電耗的50%以上。2000噸/日以上規(guī)模，半自磨加球磨的組合方案比單一球磨方案更具經(jīng)濟(jì)性。

半自磨機(jī)可以接受來自粗碎的200至300毫米物料，直接省略中碎、細(xì)碎和篩分環(huán)節(jié)。一臺(tái)半自磨機(jī)配合一臺(tái)球磨機(jī)，即可完成2000噸/日的磨礦任務(wù)。這種配置的設(shè)備臺(tái)數(shù)少、流程短、維護(hù)點(diǎn)少。

半自磨機(jī)的選型需要關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。筒體直徑通常5.5至7.5米，功率800至2500千瓦。給料粒度上限200至300毫米，產(chǎn)品細(xì)度可在0.074毫米占50%至80%之間調(diào)節(jié)。鋼球充填率6%至12%，補(bǔ)充鋼球規(guī)格以100至150毫米為主。

球磨機(jī)與半自磨機(jī)配套使用時(shí)，承擔(dān)細(xì)磨任務(wù)。半自磨機(jī)排料經(jīng)篩分后，篩下產(chǎn)品進(jìn)入球磨機(jī)。球磨機(jī)的選型規(guī)格要比常規(guī)方案更大，因?yàn)樾枰幚淼奈锪狭堪税胱阅C(jī)的全部排料。2000噸/日規(guī)模，球磨機(jī)直徑3.6至4.2米，功率1250至1800千瓦。

分級(jí)設(shè)備全部采用水力旋流器組。2000噸/日規(guī)模需要配置直徑350至500毫米的旋流器8到12臺(tái)，按2組并聯(lián)布置。旋流器組需要配備變頻給料泵和自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)給料壓力恒定和分級(jí)粒度穩(wěn)定。

磨礦分級(jí)設(shè)備配套清單如下。

四、重選預(yù)富集段的配置

大型巖金礦選廠應(yīng)當(dāng)在磨礦回路中嵌入重選設(shè)備，提前回收已解離的粗粒金。這可以有效減少金的過磨損失和浮選回路中的金循環(huán)負(fù)荷。

磨礦回路中重選的最佳布置點(diǎn)是旋流器沉砂。沉砂中金的品位通常是原礦的2到5倍，且粒度較粗、解離充分。從沉砂中分出部分礦漿進(jìn)入重選設(shè)備，處理量?jī)H為原礦的30%至50%，設(shè)備規(guī)格可以相應(yīng)減小。

離心選礦機(jī)是大型選廠重選的首選設(shè)備。連續(xù)排礦型離心機(jī)可以處理30至50噸/小時(shí)的礦漿，一臺(tái)設(shè)備相當(dāng)于數(shù)十臺(tái)搖床的處理能力。對(duì)于0.01至0.1毫米的微細(xì)粒金，離心機(jī)的回收率可比傳統(tǒng)重選設(shè)備高出15至25個(gè)百分點(diǎn)。

螺旋溜槽適合作為粗選設(shè)備。單頭螺旋溜槽處理量4至8噸/小時(shí)，2000噸/日規(guī)模需要配置100至150頭。雖然數(shù)量較多，但螺旋溜槽無運(yùn)動(dòng)部件、維護(hù)量極小，可以大量并聯(lián)使用。溜槽精礦進(jìn)入搖床或離心機(jī)進(jìn)一步精選。

重選設(shè)備的配置方案如下。

五、浮選段的大型化配置

大型選廠的浮選段如果采用中小型浮選機(jī)，設(shè)備臺(tái)數(shù)將多達(dá)上百臺(tái)，管理難度極大。因此必須選用大容積浮選機(jī)，單槽容積應(yīng)達(dá)到50至100立方米。

50立方米浮選機(jī)是2000噸/日規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)配置。單槽處理能力可達(dá)80至120立方米/小時(shí)，一臺(tái)頂20臺(tái)4立方米浮選機(jī)。粗選段配置4至5臺(tái)即可滿足要求。掃選段配置6至8臺(tái)，精選段配置3至4臺(tái)。

100立方米超大型浮選機(jī)適用于5000噸/日以上規(guī)模。目前國(guó)內(nèi)已有成熟應(yīng)用，但需要配套更高精度的液位控制系統(tǒng)和更大能力的充氣系統(tǒng)。

大型浮選機(jī)的選型要點(diǎn)如下。葉輪線速度控制在7至9米/秒，既能保證充氣量又不至于過快磨損。充氣量應(yīng)在0.8至1.5立方米/平方米·分鐘的范圍內(nèi)可調(diào)。液位控制系統(tǒng)需要采用超聲波或雷達(dá)液位計(jì)加氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案，控制精度在正負(fù)5毫米以內(nèi)。

浮選設(shè)備配套清單如下。

六、精礦脫水段的配置

精礦脫水段包括濃縮和過濾兩個(gè)環(huán)節(jié)。大型選廠的精礦量通常為原礦的5%至15%，2000噸/日規(guī)模日產(chǎn)精礦100至300噸。

濃縮設(shè)備選用高效濃縮機(jī)。高效濃縮機(jī)單位面積處理量是普通濃縮機(jī)的2至3倍，占地面積節(jié)省一半以上。選用直徑12至15米的高效濃縮機(jī)即可滿足2000噸/日規(guī)模的需求。濃縮機(jī)底流濃度控制在45%至55%，為過濾作業(yè)提供良好的給料條件。

過濾設(shè)備推薦陶瓷過濾機(jī)。與傳統(tǒng)的板框壓濾機(jī)和圓盤真空過濾機(jī)相比，陶瓷過濾機(jī)濾餅水分更低、能耗更省、濾液清澈可直接回用。2000噸/日規(guī)模可配置6至10平方米的陶瓷過濾機(jī)2臺(tái)并聯(lián)使用。濾餅水分可控制在9%以下，滿足運(yùn)輸和后續(xù)冶煉要求。

大型選廠應(yīng)考慮設(shè)置精礦脫水前的濃縮機(jī)底流緩沖池。過濾機(jī)瞬間處理能力有限，緩沖池可以平滑濃縮機(jī)底流的濃度和流量波動(dòng)，保證過濾作業(yè)連續(xù)穩(wěn)定。

脫水段設(shè)備配套清單如下。

七、尾礦輸送系統(tǒng)

大型選廠的尾礦量巨大，日排尾礦量約為原礦量的90%至95%。2000噸/日規(guī)模每日產(chǎn)生尾礦1800至1900噸，折合礦漿體積約2500至3000立方米。

尾礦輸送泵必須采用重型渣漿泵，一用一備。揚(yáng)程根據(jù)尾礦庫(kù)距離和高差確定，通常在60至120米之間。泵的過流部件材質(zhì)選用高鉻合金，使用壽命應(yīng)達(dá)到2000小時(shí)以上。

尾礦輸送管道口徑應(yīng)根據(jù)礦漿流量和流速確定。經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.8至2.5米/秒。流速過低會(huì)導(dǎo)致固體顆粒沉降堵塞管道，過高會(huì)加速管道磨損。管道材質(zhì)推薦超高分子量聚乙烯管或耐磨復(fù)合管，其使用壽命是普通鋼管的3至5倍。

大型選廠應(yīng)當(dāng)設(shè)置事故尾礦池。一旦尾礦輸送系統(tǒng)發(fā)生故障，選廠可以在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)生產(chǎn)，尾礦排入事故池暫存。事故池容量應(yīng)按8至24小時(shí)的尾礦量設(shè)計(jì)。

八、自動(dòng)控制系統(tǒng)配套

大型選廠必須配置DCS集散控制系統(tǒng)，這是與中小型選廠的重要區(qū)別。DCS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全流程的集中控制和數(shù)據(jù)采集，操作人員在中央控制室即可監(jiān)控整個(gè)選廠的運(yùn)行狀態(tài)。

控制系統(tǒng)需要覆蓋以下關(guān)鍵環(huán)節(jié)。破碎系統(tǒng)的負(fù)荷控制，根據(jù)圓錐破碎機(jī)電流自動(dòng)調(diào)節(jié)給料量。磨礦回路自動(dòng)控制，包括磨機(jī)負(fù)荷控制、旋流器給料壓力控制和分級(jí)粒度在線監(jiān)測(cè)。浮選系統(tǒng)的液位自動(dòng)控制和充氣量調(diào)節(jié)。脫水系統(tǒng)的底流濃度控制和過濾機(jī)液位控制。

在線分析儀器的配套值得重視。在線品位分析儀可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原礦、精礦和尾礦的品位變化。在線粒度分析儀可以連續(xù)監(jiān)測(cè)旋流器溢流細(xì)度。這些儀器投資較大，但對(duì)于大型選廠的工藝調(diào)控意義重大，投資回收期通常不超過1年。

控制系統(tǒng)的主要配置如下。

九、輔助系統(tǒng)的配套標(biāo)準(zhǔn)

大型選廠的電力和供水必須按較高標(biāo)準(zhǔn)配套。變配電系統(tǒng)需要采用雙回路供電或配置應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，確保主供電線路故障時(shí)關(guān)鍵設(shè)備能夠繼續(xù)運(yùn)行。球磨機(jī)、半自磨機(jī)等大型設(shè)備應(yīng)采用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

供水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置高位水池，容量按4至6小時(shí)生產(chǎn)用水量設(shè)計(jì)。回水系統(tǒng)與生產(chǎn)水系統(tǒng)并聯(lián)，優(yōu)先使用回水。回水利用率應(yīng)達(dá)到85%以上，減少新鮮水取用量和尾礦庫(kù)容積。

藥劑制備系統(tǒng)需要配置自動(dòng)加藥裝置。黃藥、2號(hào)油、硫酸銅等藥劑按設(shè)定比例自動(dòng)添加，加藥精度應(yīng)控制在設(shè)定值的正負(fù)5%以內(nèi)。大型選廠的藥劑消耗量大，人工加藥勞動(dòng)強(qiáng)度高且精度難以保證。

備品備件庫(kù)存是大型選廠不可忽視的配套內(nèi)容。圓錐破碎機(jī)襯板、球磨機(jī)襯板、渣漿泵葉輪、旋流器沉砂嘴等易損件必須儲(chǔ)備充足。襯板類備件應(yīng)至少儲(chǔ)備一套完整的更換件，關(guān)鍵泵的葉輪和護(hù)套應(yīng)儲(chǔ)備兩套。

十、各作業(yè)段的銜接設(shè)計(jì)

大型選廠的作業(yè)段銜接必須依靠礦漿自流設(shè)計(jì)。各車間之間的高差應(yīng)在初步設(shè)計(jì)階段確定，避免投產(chǎn)后大量增設(shè)礦漿輸送泵。

典型的車間高差布置如下。粉礦倉(cāng)底標(biāo)高應(yīng)高于球磨機(jī)給料口至少3米。球磨機(jī)排礦端標(biāo)高應(yīng)高于旋流器給料泵池1.5米以上。旋流器溢流口應(yīng)高于浮選攪拌槽2米。浮選車間內(nèi)部采用階梯布置，粗選在第一層平臺(tái)，掃選在第二層平臺(tái)，高差0.5米左右。浮選精礦自流進(jìn)入濃縮機(jī)，高差3至5米。濃縮機(jī)底流通過泵送入過濾機(jī)。

大型選廠的車間間距較大，礦漿管道長(zhǎng)度可能達(dá)到100米以上。管道敷設(shè)應(yīng)有足夠的坡度，避免低洼處積礦。管道轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采用大曲率半徑彎頭，減少流動(dòng)阻力。

十一、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與投資回收

2000噸/日大型巖金礦選廠的典型投資和收益情況如下。

總投資約2800萬至4000萬元。破碎篩分段500至700萬元，磨礦分級(jí)段1000至1500萬元，浮選段600至800萬元，脫水段150至200萬元，自動(dòng)控制系統(tǒng)200至300萬元，土建及安裝300至500萬元。

年處理礦石60萬噸，原礦品位3.0克/噸，綜合回收率88%。年產(chǎn)金精礦約4萬噸，精礦品位38克/噸，折合金屬量約1584公斤。按金價(jià)450元/克計(jì)算，年產(chǎn)值約7.13億元。運(yùn)營(yíng)成本包括電費(fèi)、藥劑、襯板、人工、管理等，合計(jì)約1.8億元。年利潤(rùn)約5.33億元。

投資回收期在2個(gè)月以內(nèi)。這一指標(biāo)遠(yuǎn)超一般工業(yè)項(xiàng)目，但需要注意上述測(cè)算未包含采礦成本、尾礦庫(kù)建設(shè)和征地費(fèi)用。實(shí)際項(xiàng)目的整體投資回收期通常為6至12個(gè)月。

大型巖金礦選礦設(shè)備的配套需要統(tǒng)籌兼顧。單機(jī)大型化可以減少設(shè)備臺(tái)數(shù)和維護(hù)工作量，但要求備件供應(yīng)及時(shí)、維修技術(shù)過硬。自動(dòng)化系統(tǒng)可以降低人工成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，但需要配備專業(yè)的儀表維護(hù)人員。建議在設(shè)備選型階段就引入專業(yè)的選礦設(shè)計(jì)院和大型設(shè)備廠家技術(shù)團(tuán)隊(duì)，共同完成從工藝設(shè)計(jì)到設(shè)備配套的全過程技術(shù)工作。配套方案一次性做對(duì)，是大型選廠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和高效益的基礎(chǔ)。