我国铁矿山采选工序节能降耗潜力与现状分析

李宏明

摘 要：作为钢铁产业链的源头，同时是金属矿山的典型代表，铁矿企业如何改变粗放型的资源采选管理模式，加强铁矿资源节约利用，降低能耗，对钢铁行业及矿业实现可持续发展具有重要示范意义。因而，铁矿实际生产决策中有必要考虑资源节约与节能降耗两个目标。资源节约，是指尽量减少铁矿资源在采选过程中的损失，提高铁矿石的综合利用率。节能降耗是指铁矿采选生产中要尽可能降低对电力等能源的消耗。

关键词：铁矿山；节能降耗；采选工序；潜力；现状

矿业经济形势进入“低收益、高风险”的新常态，目前我国铁矿企业的发展步履维艰。铁矿企业采选工序能源消耗巨大，节能降耗是降低矿山生产成本，提高企业生存能力和市场竞争力的有效途径。

1 选矿工序节能降耗途径与研究现状

选矿工序节能降耗的途径主要包括：能耗前移（以爆代碎，以碎代磨），多碎少磨，矿石预处理与预选抛废，磨矿工艺与设备改造、选矿流程优化，有些矿业企业将这些方法综合使用，起到更好的节能效果。

1.能耗前移。G.QI经试验研究发现降低最小抵抗线和炮眼间距时，爆破所得物料的单颗粒冲击碎裂应力和碎裂能降低15%，单颗粒辊碾破碎能耗可降低25%。通过爆破产生的剪切应力的作用，使矿块中颗粒间的结合强度减弱，从而降低球磨机中的磨矿能耗。由于爆破和粗碎能耗比例相对较低，把采场爆破破碎、选厂粗碎、中碎、细碎、磨矿作为一个碎磨系统，适当增加爆破能耗和粗碎能耗，将整个碎磨系统的能耗分布前移，降低爆破块度和粗碎粒度，降低细碎、磨矿的能耗，可有效降低整个铁矿石碎磨系统的能耗。石人沟铁矿的炸药单位成本提高0.974元/t，破碎能耗降低8.14（kW·h）/t，铁矿石粉碎总成本下降了3.84元/t，节能效果显著。

2.多碎少磨。磨矿能耗是碎矿能耗的5倍以上，通过降低入磨粒度的方法降低磨矿能耗是备受铁矿青睐的节能方法，实践证明磨矿能耗随着入磨粒度的减小而降低，磨矿效率随着入磨粒度的减小则升高。采用高压辊磨机、惯性圆锥破碎机、立式冲击破碎机和其它超细碎设备减小细碎排矿粒度，得到合适的入磨粒度（5～10mm），从而降低磨矿过程中物料表面積增加值，从而减小磨矿能耗20%。多碎少磨的方法很多，总结起来主要有开路破碎改闭路破碎、调整各段破碎机的破碎比、增加破碎段数、采用高效节能的细碎设备、以棒磨机粗磨（3-5mm）代替细碎机细碎。庙沟铁矿和龙岩马坑铁矿分别将入磨粒度降低至-14～-12mm，单位电耗降低量分别为9.25%～14.3%；

3.磨矿工艺与设备改造。我国铁矿石贫矿占总储量的97.5%，球磨机是我国铁矿企业选矿厂不可缺少的重要设备。磨矿工序能耗占全厂的50%以上，因此磨矿节能是矿山节能降耗研究的重点。磁铁矿硬度较大，可通过添加适当的助磨剂提高磨矿效率。前苏联和保加利亚添加助磨剂脂肪酸磨矿，提高了铁精矿的品位和回收率；印度采用CaO做为助磨剂，降低磨矿能耗13%；我国在这方面的研究尚以实验室为主，还没有大面积推广应用。近年来，球磨机向高效节能的方向改进，如我国自主研发的静动压轴承球磨机与同类型普通球磨机相比，提高矿石处理能力7%～10%，降低单位能耗15%～20%，降低单位钢好5%左右；陇南福利选矿厂Φ1500×3000中心传动球磨机与同类型普通球磨机相比，降低单位能耗32.51%。另外，改进磨机衬板也可有效降低磨机能耗，目前经改进使用并达到节能效果的衬板有橡胶衬板（节电10%～30%）、磁性衬板（节电6.22%～10%，降低球耗22.8%）和角螺旋衬板（节电10%～20%）。另外优化控制磨矿工艺参数和操作功指数、调节球磨机充填率和钢球级配关系、优化矿浆停留时间、采用高效分级设备减少过磨、实现球磨机的自动化控制等方法都可以提高磨机效率、降低磨机能耗。

4.选矿流程优化与其它节能方法。研究铁矿石动力矿物学特征和物理力学性质，结合“能耗前移、多碎少磨、预选抛废”的路线和方法，通过实验室试验和工业试验优化选矿工艺流程可有效降低选矿工序能耗。在选矿过程中降低用水量，提高循环水利用率，减少新水泵送耗电。

2 我国铁矿企业节能降耗技术存在的问题与几点建议

国内铁矿山存在的能耗过大、分布不合理、利用效率低的情况，必须经过科技创新，改进设备之间、设备和生产工艺之间的协调性，提高采、选设备利用效率，通过采选设备的智能化、精细化、集约化控制，系统降低铁矿山整体能量消耗，控制铁矿山企业生产成本，解决国内铁矿山能耗过高、分布不合理的问题。对此提出以下几点建议：

1.重视矿山整个生产系统的整体能耗分布优化问题。以铁矿山主体工序中矿岩粉碎过程和采选设备精细化、集约化管理控制为主线，依据采选各工艺环节能量利用率存在明显的差别，对生产工艺过程和参数的改造和优化，建立能量合理分布体系，提高设备利用率，形成一整套解决铁矿山生产能耗过高问题的成熟技术，为铁矿山企业的节能减排目标的顺利实现提供技术保障和支持。

2.重视矿山设备能耗管理的精细化和智能化。分析矿山整体能耗分布规律，在此基础上优化主体工序能耗分布，建立科学合理的各工艺环节能耗指标体系，实现采选工序能耗的联动调解和精细化管理。同时，应重视能耗调节优化的智能化管理，结合采选大型设备的自动化控制，实现主题工序之间能耗调节管理的智能化。比如在矿石加工粉碎过程中，通过精确分级溢流粒度预报和分级控制，可大幅提高大型磨机分级系统效率，显著降低磨矿能耗。

总之，从根本上降低我国铁矿企业的单位产品能耗，需要探索采选工序中高能耗产生的客观原因和变化规律，形成科学的采选工序整体能耗优化控制技术与管理体系，加快建立合理的铁矿企业各工序能耗标准，建立铁矿行业范围内能耗远程实时监控与调控平台，加强政府能耗管理与支持力度，将铁矿企业生产能耗降低并控制在合理的范围内，使铁矿企业更好地应对新形势下的市场经济挑战，使之更好地为国民经济和人类社会的发展服务。

参考文献

[1]徐宏宇，国内外金属矿选矿厂电耗剖析与对策.2017.

[2]王小蓓.浅谈我国铁矿山采选工序节能降耗潜力与现状分析.2018.