新型干式风选工艺在昆钢铁矿山的应用前景

2018-04-25供稿王超张鸿伦王宏菊WANGChaoZHANGHonglunWANGHongju

金属世界 2018年1期

供稿|王超，张鸿伦，王宏菊 / WANG Chao, ZHANG Hong-lun, WANG Hong-ju

内容导读

文章对干式风选工艺进行了简单介绍。昆钢马鞍山铁矿改造前后的技术指标、经济效益对比分析表明新型干式风选工艺较铁矿山常见的传统湿式磨选工艺确实有优势，但必须要对完整的生产工艺环节的成本费用进行优化和调整，才能符合昆钢铁矿山的技术可行性，实现更优的经济效益。

技术先进和经济合理的选矿工艺是选矿厂生产经营的关键。行业内各生产单位、设备厂家及科研院校均对选矿工艺予以重点关注和研究，以期获得新的研究成果和应用突破为矿山企业在低成本、经济高效的选矿技术等方面提供更多的选择。

干式风选工艺是国内近些年来出现的一种有别于传统磨选工艺的新型选矿工艺，主要应用在铁矿山上。从该工艺在新疆哈密地区中天矿业的成功应用和良好的运行工况来看，它具有流程简短、工艺指标优越、布置紧凑、占地合理、节约投资和降低生产成本等优势。对于水资源较为匮乏或用水成本较高的矿山而言，使用该工艺所体现出的适用性和优越性将更为明显，在未来具备大范围的应用可预期。

干式风选工艺技术特点

干式风选工艺由磨矿分级和磁选联合组成一整套完整的铁矿选矿工艺，其特点是矿石在风力作用下以干式状态来进行磨矿选别作业。它可以替代传统湿式球磨磁选工艺下的细碎、湿式磨矿分级、湿式磁选和产品浓缩脱水等流程作业，粒度满足要求的矿石通过干式风选工艺处理后即可获得干粉状的合格精矿和尾矿。

在干式风选工艺的闭路磨矿分级作业中，细度合格的矿石或粉尘会在风力作用下克服自身重力进入干式磁选作业，细度不合格的矿石则在重力作用下返回磨矿进行再磨作业。磨矿分级作业由一段高压辊磨和三级分离器组成，其中高压辊磨是处理矿石的粉磨设备，分离器一、二、三是分级设备，矿石在分离器中的运动轨迹是随风力或自身重力运动作用的结果。前两级分离器的分级作业可有效保证所需达到的分级效果和效率，而第三级分离器作用主要是利用比重差异来分离细度同样合格的矿石和粉尘。比重小的粉尘会随着风力进入收尘系统的除尘器内收集成尾矿，风则随烟囱排入大气；比重大的矿石则进入干式磁选作业，获得最终的精矿和尾矿。

干式风选工艺的磨矿分级和磁选作业在风力作用下处于负压工作状态，风力由收尘装置的风机提供。收尘装置与常见的布袋式除尘工艺类似，由布袋除尘器本体、风机、烟囱和连接风管组成。收尘装置的作用主要有两个，一是为干式风选作业过程提供风力和负压状态，保证作业效果满足要求；另外就是通过除尘器本体收集风中的粉尘后，保证达标排放。

干式风选工艺核心和关键

工艺核心

干式风选工艺生产系统可分为磨选车间平台、收尘装置和辅助设施三个部分，其中磨选车间平台是风选系统的工艺核心和主要作业过程。与传统湿式磨选车间内的设备配置完全不同，干式风选工艺是将设备按工艺和作业要求集中布置在一个紧凑的立式钢结构上，一般分为两跨和四个平台，分别是磨矿分级跨和选别跨，每跨长度、宽度和平台高可以根据实际情况来设置。高压辊磨、缓冲仓斗、分离器一和分离器二从低至高分别对应布置在磨矿分级跨的各个标高的平台上，而干式磁选设备、布料斗、分离器三从低至高分别对应布置在选别跨的各个标高的平台上。

工艺关键

高压辊磨是干式风选工艺的关键设备。高压辊磨生产稳定，节能高效，具有生产能力大、产品粒度细、能量有效利用率高、占地面积小的特点[1]。实际作业中，高压辊磨既可以使矿石矿物易于解理，又在一定程度上能避免矿石过粉碎造成的泥化现象[2]，选择性磨矿效果好。目前冶金矿山普遍采用高压辊磨替代细碎和第一段磨矿作业，干式风选工艺应用的高压辊磨也是这个应用技术的推广和深入。

三级分离器的组合作业避免了传统水力旋流器分级效率不高，不能完全将合格的矿石分离出来的缺点。前两级分级作业能将细度合格的矿石及时高效分离出来，第三级分级作业还可以起到一定的预选抛废效果。

风力、风量和负压工作状态是具体作业的关键。为了保证作业效果，提供风力和风量的风机会进行详细的核算，并通过实验验证。磨矿分级作业和磁选作业要求的风力负压状态不同，故会分别设置不同型号的风机。

干式风选工艺发展及应用现状

工艺发展

干式风选工艺的磨矿分级作业是从风力选择粉碎技术发展而来的，起初的风力选择粉碎技术是20世纪70年代开发的炼焦煤预处理技术。它是根据洗精煤岩相组成的不同和矿物质的不均匀性，进行选择粉碎和分级，使煤料得到合理的粉碎，改善焦炭质量[3]，为后续使用环节创造效益。后来这项技术又逐步推广应用在水泥行业的粉磨作业，并于近些年来从煤焦化和水泥行业发展应用到干式风选工艺的磨矿分级作业，与干式磁选设备等选别作业配合形成了一套完整的磨矿选别工艺。随着不断的发展和完善，该工艺已经趋于成熟，并获得良好的应用效果。

应用现状

干式风选工艺主要应用在国内铁矿山的选别工艺上，已有一些成功的应用实践，例如在新疆哈密地区中天矿业天湖东铁矿生产两年，运行稳定，效益明显。干式风选工艺在锡矿山上也有应用，在缅甸一座锡矿山已经投产，用于锡矿的初步富集。

由于目前铁矿石市场不景气，加之干式风选工艺是一个新工艺，故未得到大范围的推广应用，但是并不妨碍干式风选工艺日后在铁矿山的广泛的应用前景，这也是目前选矿技术发展的趋势。

昆钢铁矿山干式风选工艺应用前景

降低生产成本、减少亏损是昆钢各自营矿山目前生产经营的首要任务。传统的选矿工艺成本较高，所以寻找技术先进和成本低廉的选矿工艺技术成为最根本有效的途径，干式风选工艺便是一个可以考虑的方案。干式风选工艺能否应用在昆钢的铁矿山？应用前景如何？主要应该从技术和经济方面与生产现状指标进行对比分析后才能得出结论。针对昆钢马鞍山选厂制定了一套干式风选工艺替代选厂现在生产工艺中的磨矿分级、磁选和精矿脱水作业的改造方案，通过改造前后的技术和经济对比，研究和确定新型干式风选能否在提高选别工艺指标，降低生产成本和管理成本等方面有优势，分析改造方案的可行性。

马鞍山铁矿选厂

马鞍山选厂隶属于金平昆钢金河有限责任公司，生产工艺现状为：破碎采用三段一闭路流程，原矿最大块度500 mm，碎矿最终粒度小于12 mm；进入磨选作业先采用磁滑轮预先抛废，合格矿石再进入磨选作业；磨矿工艺为一段闭路，磨矿细度为–0.074 mm占60%，磁选作业是“一粗一精一扫”，生产工艺流程见图1。

马鞍山选厂原矿处理能力为40万 t /a，年生产铁精矿5.90万t，入选原矿品位为18.82%，铁精矿品位59.02%，精矿产率14.74%，回收率为46.21%，综合选矿比为6.79。根据马鞍山选矿厂2014年1月—6月实际生产统计数据进行汇总得出选别工艺技术指标，见表1。

图1 马鞍山选厂改造前的生产工艺流程图

表1 改造前马鞍山选厂生产工艺指标

改造前后技术指标比较及分析

应用干式风选工艺改造前后的技术指标对比主要从处理规模、精矿品位和产量等进行比较，见表4。

从表4中可以看出，干式风选工艺的技术指标优于目前生产现状，优势体现在以下几个方面：

1) 目前马鞍山选厂只有一段磨矿作业，磨矿细度也仅为–0.074 mm占60%，达不到铁矿物的解离细度，选别指标自然不高。而干式风选工艺应用高压辊磨配合风力分级进行选择性磨矿，虽然只有一段磨矿作业，但磨矿细度可达–0.074 mm占75%，同时磨矿产品的可选性更好。

2) 目前马鞍山选厂的磁选作业虽有“一粗一精一扫”三组作业，但是受湿式作业的局限和传统磁选设备的限制，选别工作中极易出现强磁性矿物形成“磁链”包夹杂质、细度过细的矿石随水力流失、生产波动漫矿及溢流损失矿量等问题。而干式风选工艺的选矿作业是在负压状态下进行，干粉状的矿石会受到磁力、风力和自身重力的联合作用，选别作业效果更佳。

3) 虽然干式风选工艺在流程结构和选矿原理与和选厂目前的湿式磨磁选矿工艺一致，但在选矿方式和方法上有明显的不同和差异，其磨矿分级和磁选作业的技术特点、生产关键均有优势，故获得的选矿技术指标更好，同时选矿作业效率更高。

表4 改造前后工艺技术指标对比表

改造前后经济效益比较及分析

虽然此次改造要增加投资费用，但改造后马鞍山选厂精矿产品质量(品位可提高至62%)和产量均有所提高。改造前后的经济效益比较分析从两个层次方面进行：第一层次需要分析此次工艺改造增加的投资的经济性和可行性；第二层次要分析此次改造能否使得整个选厂生产经营状况得到改善。

◆ 改造增量投资收益分析

利用“增量投资收益率”法可以判断通过工艺改造后增加的投资费用是否合理经济可行，所谓增量投资收益率R就是增量投资所带来的经营成本上的节约与增量投资之比。该方法通过对增量投资的收益率R与行业基准收益率Rc进行比较，来判断增量投资所带来经营成本(或生产成本)上的降低与节约，是否能通过合理年限内将增量投资收回并有一定的经济效益。如计算结果大于行业基准收益率Rc，则增加的投资费用是可行的；如果小于行业基准收益率Rc，则不可行。

本次比较将选厂原湿式磨选工艺生产方案做为基准方案，改造后的干式风选工艺生产方案做为比较方案，年处理规模为40万t/a，两个方案的投资之差为增加的改造投资2846.27万元，两个方案的年经营费用分别为1983.60万元和1663.43万元，计算得：

行业基准收益率Rc=10%，本次改造的增量投资收益率R＞Rc，说明增加的投资合理可行，并有良好的经济效益。能在项目的生产年限内，仅通过生产成本的降低收回投资并取得一定的经济效益。如再考虑增量投资带来的精矿产品品位和产量的提高而增加的收入，效益更加明显。

为了更全面的说明此次改造应用干式风选工艺其他优越性，采用定量和定性相结合的方法，综合全面地比较两者生产工艺的优缺点，具体数值见表5。

表5 改造前后综合分析对比表

通过比较可以看出，增加投资后，不仅在生产成本上有降低，并且能提高精矿产品的质量。同时因设备稳定、易于检修等方面更能降低生产管理难度，提高选厂的生产效率。总的而言，干式风选工艺在工艺技术指标、总成本费用、销售收入和生产管理上均比选厂现在的湿式磨选工艺优越。

◆ 改造后选厂经济效益分析

前文分析了干式风选工艺改造增量投资的合理性和可行性，但是没有从改造后整个选厂的生产方案来进行分析，无法判定改造后马鞍山选厂的整体效益。本项目是属于技术改造类型，应按独立完整的项目进行经济分析，如按改扩建项目进行技经分析，由于有些数据难于取得，或即使得到也难以保证可靠性，且该模式下的技经评价较为复杂，故结合本项目的特点，可简化为新建项目来进行技经分析。通过这个层次的分析，可得到改造后选厂的各项经济指标，能否恢复生产，扭亏为盈。

对改造后整个选厂的经济分析后，获得的财务指标较差，经济效益处于较差水平。分析原因，主要还是因为目前精矿价格处于低位，项目销售收入较低，而选厂总成本费用较高，使得总成本费用高于销售收入。可见在目前严峻的铁矿石市场形势下，仅通过改造并应用干式风选工艺后降低生产成本可能不足以改善马鞍山选厂的生产经营状况。

结论与建议

从干式风选工艺在昆钢马鞍山选厂的应用前景分析来看，单从选别工艺这一个环节上降低成本已不能带动整个选厂的整体经营水平，必须要对完整的生产工艺环节的成本费用进行优化和调整。同时还要从建设规模、市场价格，技术条件等问题和环节上进一步分析和优化，才能使马鞍山选厂在目前的市场条件下有良好的经济效益。

同时还可以看出，即使通过改造还暂不能恢复马鞍山选厂的生产，但是干式风选工艺还是比马鞍山选厂现在的磨选工艺具有明显的技术和经济优势，可见新型干式风选工艺较铁矿山常见的传统湿式磨选工艺确实有优势。但是优势差异的大小不能一概而论，需要根据不同的矿山企业的具体情况来判断，这些优势对于目前急需提质降本增效的矿山企业而言，无疑是多了一项更好的选择。