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(tuán)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(shí)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(hù)能力已成為解決這一瓶頸的重要手段。為此,白銀有色集團(tuán)公司聯(lián)手首鋼秘鐵公司,決定對其選鐵尾礦進(jìn)行綜合開發(fā)利用,回收其中的有價(jià)金屬。項(xiàng)目的科研及設(shè)計(jì)工作由西北礦冶研究院承擔(dān)完成,設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)完成后,項(xiàng)目主要設(shè)計(jì)人員代表趕赴秘魯,與當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)公司(BISA公司)合作完成了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換遵從基本設(shè)計(jì)確定的原則方案、主要設(shè)備選型及工藝配置,對設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)依據(jù)項(xiàng)目所在國法律、法規(guī)、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)保要求進(jìn)行了補(bǔ)充說明和完善。1資源總結(jié)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(shí)施的新區(qū)建設(shè)項(xiàng)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(jì),截止2012年庫存尾礦量約達(dá)3653萬t。秘鐵新區(qū)投產(chǎn)后產(chǎn)出尾礦中主要有價(jià)元素為銅、鋅、鐵,為項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要處理的原料,根據(jù)有關(guān)資料介紹,該原料由粗磁選尾礦、細(xì)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(jī)輸送外排,篩下部分連同細(xì)磁尾礦和鐵精礦脫硫浮選泡沫一同進(jìn)入尾礦濃密機(jī)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(jià)元素為銅、鐵,為項(xiàng)目設(shè)計(jì)的補(bǔ)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(shí)間較久,礦物氧化率稍高。1.2主要礦物組成及化學(xué)多元素分析為指導(dǎo)開展選礦試驗(yàn)研究,首先對代表性原料試樣進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究,研究結(jié)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(lán)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(xué)多元素分析結(jié)果見表1、表2。銅主要賦存在黃銅礦中,少量見于銅藍(lán),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(jié)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(xì),大部分已經(jīng)解離呈單體,連生體情況較為復(fù)雜,尤其銅藍(lán)、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,?；烊酒渌V物,不易單體解離。2采礦試驗(yàn)與設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)相繼對該尾礦資源進(jìn)行了回收銅及磁性鐵的選礦試驗(yàn)研究,證實(shí)均可通過選礦方法實(shí)現(xiàn)對銅、鐵的綜合回收。2010年1月~2013年3月,在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)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(yàn)樣、現(xiàn)有選廠生產(chǎn)樣和尾礦庫庫存樣分別進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究,結(jié)合原料性質(zhì)和當(dāng)?shù)貙?shí)際,在全海水條件下開展選礦試驗(yàn),提出混合-優(yōu)先、階段磨選的原則工藝,并在小試基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)大連選試驗(yàn),3種尾礦試樣均取得銅精礦品位達(dá)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(yàn)結(jié)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(biāo),尾礦中有價(jià)金屬獲得有效綜合回收,試驗(yàn)深度達(dá)到項(xiàng)目基本設(shè)計(jì)要求,為設(shè)計(jì)方案的制定提供了依據(jù)。2.2項(xiàng)目場地設(shè)計(jì)2.2.1充填料流給選單依據(jù)選礦試驗(yàn)研究結(jié)論,結(jié)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(jìn)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(jī)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(shí),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(shè)計(jì)指標(biāo)以西北礦冶研究院科研成果為基礎(chǔ),并結(jié)合礦石性質(zhì)、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)等因素,確定選廠主要設(shè)計(jì)指標(biāo)如表6所示。2.2.3浮選、選機(jī)及過濾設(shè)備配置主要工藝設(shè)備的選擇本著成熟可靠、高效節(jié)能、維護(hù)方便的原則進(jìn)行,考慮流程各作業(yè)間設(shè)備負(fù)荷的均衡性,并充分結(jié)合項(xiàng)目所在地生產(chǎn)用水(海水)水質(zhì)及電壓等級標(biāo)準(zhǔn)等實(shí)際條件。一段磨礦設(shè)備經(jīng)過土建投資、設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)行電耗等多方面對比,選用Φ5500mm×10000mm長筒溢流型球磨機(jī),強(qiáng)化原料磨礦細(xì)度的同時(shí)達(dá)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(shè)備Φ3250mm×4270mm溢流型球磨機(jī);浮選設(shè)備選用北礦院XCFⅡ/KYFⅡ型浮選設(shè)備,其中混合粗、掃選考慮礦漿量選用KYF-160大型浮選機(jī)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(jī)組,采用水平配置,降低廠房高度的同時(shí)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(shè)備分別選用CTB-1245及CTB-1230型濕式永磁筒式磁選機(jī),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(shè)備,分別為Φ45m、Φ25m、Φ18m(2臺)濃密機(jī);銅、鋅精礦過濾采用CJZJ-64高效自動(dòng)壓濾機(jī),鐵精礦過濾采用ZPG60-12盤式過濾機(jī);尾礦濃密結(jié)合CW≥65%的尾礦排放濃度要求,根據(jù)濃密沉降試驗(yàn)結(jié)果,選用Outo-tec公司Φ35m高效濃密機(jī)作為尾礦脫水設(shè)備。3設(shè)計(jì)與實(shí)踐的轉(zhuǎn)變3.1設(shè)計(jì)職責(zé)及工作專業(yè)秘魯選礦設(shè)計(jì)專業(yè)配置包含巖土、混凝土、結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)械、管道、電氣、儀器儀表及工藝共9個(gè)專業(yè)。其中巖土專業(yè)主要負(fù)責(zé)廠址工程地質(zhì)勘查及選廠道路、平臺設(shè)計(jì);混凝土專業(yè)主要負(fù)責(zé)廠房、設(shè)備基礎(chǔ)等混凝土部分的設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)專業(yè)主要負(fù)責(zé)廠房、設(shè)備等鋼結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì);建筑專業(yè)主要負(fù)責(zé)選廠建、構(gòu)筑物的土建設(shè)計(jì);機(jī)械專業(yè)負(fù)責(zé)選礦工藝設(shè)備選型及廠房設(shè)備配置;管道專業(yè)負(fù)責(zé)廠區(qū)輸送泵、管線等的選型計(jì)算及管路配置;電氣專業(yè)與儀器儀表專業(yè)分別負(fù)責(zé)廠區(qū)供配電設(shè)計(jì)及選廠自動(dòng)化控制、視頻監(jiān)控設(shè)計(jì);工藝專業(yè)主要負(fù)責(zé)工藝流程設(shè)計(jì)及流程數(shù)質(zhì)量條件計(jì)算。選礦設(shè)計(jì)不設(shè)總圖專業(yè),其總圖設(shè)計(jì)內(nèi)容分別由巖土、機(jī)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(shè)計(jì),秘魯國少有自己的標(biāo)準(zhǔn)體系,多參照美標(biāo)執(zhí)行。對于設(shè)計(jì)完成的技術(shù)文件,由文本文件和設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)深度較國內(nèi)初步設(shè)計(jì)要深。文本部分與國內(nèi)差異較大,秘魯不編制整本設(shè)計(jì)報(bào)告,而是分由設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)信息、描述報(bào)告、計(jì)算報(bào)告、技術(shù)數(shù)據(jù)表及設(shè)備清單等7類文件組成,此外,其基本設(shè)計(jì)階段文本文件對于技術(shù)經(jīng)濟(jì)部分只包含運(yùn)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(shè)計(jì)的環(huán)保要求方面具有更嚴(yán)格的規(guī)定,針對本設(shè)計(jì)而言集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(jī)通廊等除輔以相應(yīng)降塵措施外要求封閉設(shè)計(jì),否則將影響建廠手續(xù)的審批;(2)廠區(qū)除按常規(guī)設(shè)置事故池外,對于凡有泄漏危險(xiǎn)的設(shè)備及裝置如高位水池、廠房外放置的攪拌槽、濃密機(jī)、回水水池等周邊均需增設(shè)混凝土擋水墻,擋水墻包圍區(qū)域體積應(yīng)與可能泄露裝置容積相當(dāng)或略大;(3)尾礦輸送管線除在輸送最低點(diǎn)設(shè)事故池外,還要求在管線全線設(shè)置事故應(yīng)急溝,并將輸送管線敷設(shè)在應(yīng)急溝內(nèi),此外,為便于檢修,場外輸送管線沿線必須設(shè)有至少1m寬的人行通道。3.4設(shè)計(jì)的基本要求通過這次國際合作項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)換實(shí)踐,使得項(xiàng)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(rèn)識,主要的收獲有:(1)設(shè)計(jì)表達(dá)方面,秘魯國慣用的表達(dá)方式更加明了、直觀。例如,對于工藝數(shù)質(zhì)量流程的表達(dá),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(shè)計(jì)人員也能通過圖紙明了各作業(yè)區(qū)域的設(shè)備及礦漿流向及流量關(guān)系;(2)信息交流方面,秘魯習(xí)慣采用郵件方式進(jìn)行信息傳達(dá),對于項(xiàng)目設(shè)計(jì)中確定的重要原則問題,發(fā)生的設(shè)計(jì)變動(dòng),設(shè)計(jì)資料的索要與提供,重要設(shè)計(jì)方案及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)信息的確認(rèn)等方面,均以正式文字形式與項(xiàng)目有關(guān)各方(包括設(shè)計(jì)委托方)明確傳達(dá),可以有效避免簡單口頭或會(huì)議交流產(chǎn)生的疏漏;(3)設(shè)計(jì)保障方面,包括基礎(chǔ)資料、設(shè)計(jì)時(shí)間及專業(yè)人員的保障,這些作為設(shè)計(jì)工作順利開展的必要條件在國內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)中也有著類似的要求,但相比之下,國外對于設(shè)計(jì)保障的執(zhí)行有著很強(qiáng)的原則性,在某種程度上這種做法看似缺乏變通,但從設(shè)計(jì)本身出發(fā),這些因素的保障對設(shè)計(jì)工作的順利開展及設(shè)計(jì)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(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn),值得今后工作中思考借鑒。此外,根據(jù)與BISA設(shè)計(jì)公司合作的工作體會(huì),為更好的促進(jìn)類似合作項(xiàng)目的開展,給出以下幾點(diǎn)建議以供參考:(1)關(guān)于設(shè)備訂購,由于中國與國外在設(shè)備制造規(guī)范、電機(jī)配備等方面存在一定差異,在跨國項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及建設(shè)中應(yīng)注意國內(nèi)設(shè)備與當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。比如,針對秘魯國,電動(dòng)機(jī)配備應(yīng)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(guān)于基礎(chǔ)資料的語言版本,應(yīng)盡量以西文或英文形式提供基礎(chǔ)資料,并且資料應(yīng)盡可能詳細(xì)、準(zhǔn)確,對實(shí)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(shù)語不明導(dǎo)致的表述錯(cuò)誤。(3)關(guān)于設(shè)備選擇,通過考察了解,國外設(shè)備價(jià)格通常為國產(chǎn)設(shè)備的3~4倍甚至更多,且設(shè)備廠商技術(shù)人員現(xiàn)場服務(wù)費(fèi)用高昂,因此,在滿足工藝要求的前提下,除特種設(shè)備或有進(jìn)出口障礙的設(shè)備外,建議采用國內(nèi)成熟、節(jié)能的礦用設(shè)備,以減少投資。4尾礦磨選、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)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(lán)等,尾礦樣中部分連生體情況復(fù)雜,產(chǎn)出極細(xì),不易單體解離;在海水條件下進(jìn)行選礦試驗(yàn),推薦采用混合-優(yōu)先、階段磨選的原則工藝,可實(shí)現(xiàn)對3種尾礦中有價(jià)元素的有效綜合回收。(2)項(xiàng)目基本設(shè)計(jì)選用的工藝流程可同時(shí)適應(yīng)