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钼矿选矿厂节能减排技术发展现状

2020-01-29 11:1358160曹亮

一、节能措施

(一)破碎生产过程的节能措施

选矿厂生产过程中消耗大量的水、电等能源。选矿厂生产过程中的主要能耗发生在破碎和磨矿过程。有研究数据表明,在选矿厂生产过程中破碎工艺用电量占总用电量的10%左右,磨矿过程用电量占总用电量的50%左右,二者合计占选厂总用电量的60%。

多碎少磨是选矿厂节能的最有效措施,通过采用先进的细碎设备,降低破碎产物的粒度,降低磨矿工艺的入磨粒度,提高破碎效率,减少磨矿工艺的工作量,从而有效地降低选矿厂的用电量。

破碎产品采用先进的分级检验筛进行筛分,并及时更换破损的破碎筛网,提高破碎后的筛分效率。降低破碎产品的粒度,降低球磨机的入磨粒度,提高球磨机的磨矿效率。

金堆城钼业公司百花岭选厂1991年通过改进了破碎过程的合理破碎比及筛分设备,从而使破碎产品粒度由原来的-20 mm占75%降为-15mm占90.2%,磨矿效率由1991年的64.16t/台·h提高到1995年78.77t/台·h,磨矿能耗降低了1.016kwh/t原矿[1]

(二)磨矿生产过程的节能措施

磨矿产品的分级效果好坏直接影响球磨机的能耗。采用高效率的分级设备,提高磨矿产品的分级效率,减少磨矿过程的返回量,降低循环负荷。如旋流器等替代螺旋分级机等效率较低、分级效果较差的设备,能减少返回球磨机的矿量,增加球磨机处理的新矿量,提高球磨机的效率,降低磨矿过程的能耗。

球磨机的衬板为易耗品。传统的锰钢衬板质量大,不耐磨易消耗且维修更换不方便,同时球耗大。采用胶质衬板及磁性衬板能够降低球磨机本身的重量,降低能耗,同时提高球磨机的处理量。且胶质衬板及磁性衬板本身较传统的锰钢衬板更耐磨,球耗小,更换维修更方便。采用胶质衬板及磁性衬板能有效地降低选厂的生产成本,同时胶质衬板及磁性衬板的耐磨特性使得选矿厂能够长期稳定的生产,减少停、开车次数,使得产品质量能够得到保证。

球磨机中的钢球(棒)同样是选矿厂生产过程中的一个主要消耗。在磨矿过程中会有一定量的钢球随着生产的进行而被消耗。在生产过程中需要不断的向球磨机中补加一定量的新钢球(棒)以保证磨矿过程能够持续进行,磨矿产品的粒度能够稳定。采用耐磨的高强度、耐磨的轴承钢球(棒),能够降低球耗,降低生产成本。也有选厂采用高强度的陶瓷球替代传统的钢球。采用陶瓷球不仅能够降低球耗,同时可以减少磨矿过程中金属杂质铁等的混入。对于一些对产品质量要求的产品,可以提高产品的品质。

改变磨矿介质的形状在一定程度上可以提高磨矿效率,降低能耗。在粗磨过程中采用棒磨或者较大粒径的钢球,提高冲击力。细磨过程采用粒径较小的钢球,提高研磨力。球磨机中的钢球采用大、小球合适的配比同样可以提高磨矿效率降低能耗。

对于某些矿石,可以采用自磨、半自磨的磨矿工艺。自磨、半自磨工艺简化了工艺流程,改善了操作条件。采用自磨、半自磨工艺可以减少球磨机的球耗,降低球磨机自身的重量,降低耗电量。

使用先进的轴承是球磨机节能降耗的重要途径。目前国内大多数的球磨机的回转主轴仍然采用巴氏合金的滑动轴承。这种轴承不仅摩擦功耗大,而且使用寿命短。液体静压轴承实现了完全液体润滑,两摩擦副之间始终存在着一层有压油膜,因而具有承载能力大、运动精度高、抗震性能好、使用寿命长、摩擦功耗小等优点。因此对采用传统巴氏合金滑动轴承的球磨机进行应用静压支承技术改造会具有显著的节能效果,同时可延长主轴、轴瓦的使用。

(三)采用预选方法实现节能降耗

对于某些矿时,可以采取井下粗碎预选的工艺,提前排出脉石矿物。尤其是对于资源枯竭、矿体小而薄、采矿贫化率高的情况下。有数据表明,在采矿过程中,原矿中废石混入率高达20%甚至50%[2]。因此在井下对原矿进行粗碎预选能够很大的减少选矿厂的处理量。从而减少破碎和磨矿需要处理的物料量,有效地降低破碎磨矿尤其是磨矿的能耗、机器磨损及球耗。

对于某些具有磁、电等特性的矿物,可以采取干式预选的方式抛尾富集。对于贫化率高的矿石,粗碎后应用电选、光电分选、重介质分选、磁选等方法对矿石预先富集和预先抛尾。这样可以在提高入选品位的同时减少矿石的入碎量及入磨量,从而降低能耗。

(四)浮选设备大型化

目前国内广泛应用的浮选设备有自吸气、充气机械搅拌式和充气式三种,针对浮选机的研究与进步主要集中在浮选机槽体结构、叶轮形状、叶轮转速、叶轮直径、定子等方面。常用的浮选机包括BSK系列浮选机、SF系列浮选机、JJF系列浮选机、XCF系列浮选机等等,随着选矿厂规模的增大,大型浮选机得到了广泛应用。与小型浮选机比,大型浮选机具有能耗低,占地面积小,自动化程度较高的特点。澳大利亚的CadiaRideway金铜矿均应用了奥托昆普的160m3。智利的Los pelambresi铜矿则使用了单槽容积为130m3、250m3的Wemco公司浮选机为一段浮选设备;国内的浮选机的研发应用也在加快,1990年德兴铜矿大山选矿厂成功用国内最大规模的CNNC-39 m3浮选机,其后北京矿冶研究院自主研发的KYF系列浮选机,单槽容积由1997年的50m3增加至160m3,2005年在金川公司完成工业试验。目前北京矿冶研究总院自主研发200m3 超大型充气机械搅拌式浮选机已通过鉴定[3]

金堆城钼业公司于1998年1月对浮选设备进行改造,决定选用新型BF型自吸式浮选机代替原来的A型浮选机,并对浮选机采取了新的配置。与改造前相比,BF型浮选机在原矿品位相近的情况下,钼精矿品位可达52.45%,精选回收率达到了97.64%,分别比改造前高出1.70和2.35个百分点,单位容积功耗比A型浮选机降低了l0.84%[1]

金堆城百花岭选矿厂1993年开始将原设计选钼选硫粗扫选、钼粗精选、硫精选采用的XJK机械搅拌式浮选机更换成KYF/XCF-24m3和8 m3大型浮选机,并将每组浮选机的第一槽改为XCF型,具有自吸能力,在国内首次实现了该类浮选机的水平配置,浮选设备大型化后,选别指标稳定,节电39%,节约油药28%~46%,占地面积节省了60%,技术经济效果明显[1]

因此,使用大型的浮选机与小型的浮选机组对比,可以节约50%的占地面积。药耗减少10%~15%。能耗降低2/3,电动机台数减少90%[4]

浮选柱是一种新型钼矿节能设备,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精矿的情况下,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%[5]

(五)采用自动控制设备

矿山企业的可持续发展要求充分利用有限的资源,进行精细加工,这就要求必须采用更加先进的自动化控制技术和更加先进的管理思想。以全局的眼光,采用领先的技术,针对企业的生产过程、工艺流程、软硬环境等具体情况,采用全流程控制的整体方案,以强化对总成本的控制。

变频调速技术是自动控制系统中最为常用的调节控制办法,不仅可以实现精确、定量的控制,而且可以节能降耗。我国选厂应用的电机大部分是笼型电机,总装机容量大,电量消耗大,其中一部分电能是由于设备效率低,调节流量方法不当而白白消耗掉,没有发挥应有的效益。对于能耗较大的环节,尤其是供矿设备和浆体输送设备,采用变频调速可显著降低电能消耗。

对于破碎工艺来讲,采用自动控制可以实现破碎工艺设备的顺序控制、逻辑连锁控制、故障保护控制、破碎机给矿自动控制、矿仓布料自动控制等功能,降低工人的劳动强度,减少设备故障率,提高设备生产效率。

对于磨矿工艺来讲,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。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。

选矿厂的尾矿输送也是一个主要能耗部分。自动控制系统通过变频调速尾矿浆输送泵,实现高浓度输送或恒浓度输送,与传统的矿浆输送方式相比能节省能耗30%~50%,同时提高了循环水的利用率[5]

二、减排

矿山企业作为能源(水、电、油和煤等)消耗和固体废弃物排放的头号大户,在实现节能减排目标中起着至关重要的作用。矿山企业减排,在减少采掘作业废石、选矿尾矿与爆破、强酸浓碱废气与尾水废液的产生量,提高资源利用程度,延长企业生存年限的同时,优化了矿区作业环境,提高了矿区生活质量,改善了工农关系,为企业发展营造了良好的内部生活环境与外部社会环境。因此,矿山企业节能减排既是国家宏观调控政策与社会进步的要求,更是企业生存与发展的内在要求。矿山企业减排工作主要从以下几个方面进行。

(一)尾矿的处理及综合利用

选矿厂在生产的过程中产生大量的尾矿。这些尾矿如若仅仅堆积在尾矿坝中,需要浪费大量的农田及建设材料。选矿厂所产生的尾矿经过压滤脱水后可以作为填充材料充填采空区,不仅可以解决充填料的来源问题,而且可以节省建设尾矿坝所需的费用,可以节约土地,降低矿山尾矿处理的成本,改善矿山环境,防止地表尾矿库因为粉尘溢流和渗透水而破坏野外生态环境,消除尾矿库垮塌带来的泥石流等安全隐患,对矿山采选节能减排具有重要意义。

尾矿及废石可以进行在选,我国矿产资源共生、伴生的矿床较多,有些共生或伴生矿物和有价元素,分别进入尾矿中,不仅浪费了资源而且还增加了尾矿的排出。对尾矿进行在选具有重要的意义。

尾矿及废石可以用作建材原料。废石可以用作铺路基石,某些废石可以利用其中的成分制取农用肥料。尾矿由于其粒度细,且其中泥的含量较高,具有一定的粘性,可以用来生产陶瓷、空心砖、平板玻璃等。

(二)尾矿水循环利用

选矿厂生产中需要用大量的水,其中浮选处理1吨矿石大概需要4~5吨水。如果生产中全部采用新水,生产成本高且造成水资源的浪费。因此,尾矿中的水应该净化循环使用。常用的尾矿中水的净化有以下三种方法:(1)自然沉降;(2)物理化学净化;(3)化学净化。

尾矿中的水,经过沉降处理后,由清水泵打回到选别作业过程。不仅节约了水资源,而且水中残留的药剂返回选别作业,可以提高选别效果,减少药剂的使用量。

三、结语

矿山企业是高能耗,高污染排放企业。做好节能减排工作可以极大地降低企业的生产成本,使得企业效益最大化。节能减排工作的意义不仅仅在于降低企业生产成本,提高企业效益。其更深远的意义在于资源的综合利用及对生态环境的保护。

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