秘鲁铁矿选铁尾矿回收铁的回收潜力

秘鲁铁矿选铁尾矿回收铁的回收潜力

白银集团有限公司作为中国重要的有色金属生产基地，随着其逐步发展，其缺乏资产资源已成为制约其发展的瓶颈。实施“境外”战略，在全球范围内寻找和开发矿产资源，提高资源保护能力已成为解决这一瓶颈的重要手段。为此,白银有色集团公司联手首钢秘铁公司,决定对其选铁尾矿进行综合开发利用,回收其中的有价金属。项目的科研及设计工作由西北矿冶研究院承担完成,设计年处理680万t选矿厂,采用混合-优先浮选工艺综合回收尾矿中的铜(锌)、铁。基本设计完成后,项目主要设计人员代表赶赴秘鲁,与当地设计公司(BISA公司)合作完成了设计转换,设计转换遵从基本设计确定的原则方案、主要设备选型及工艺配置,对设计细节依据项目所在国法律、法规、技术规范、标准及环保要求进行了补充说明和完善。1资源总结1.1尾矿及尾矿调查秘铁公司选铁尾矿资源包括:(1)秘铁公司正在实施的新区建设项目,投产后年排放原生矿尾矿645~1133万t;(2)秘铁公司现有选厂排放尾矿,年排放量约340万t;(3)秘铁尾矿库库存尾矿,据统计,截止2012年库存尾矿量约达3653万t。秘铁新区投产后产出尾矿中主要有价元素为铜、锌、铁,为项目设计主要处理的原料,根据有关资料介绍,该原料由粗磁选尾矿、细磁选尾矿和铁精矿脱硫浮选泡沫3部分组成,粗磁尾矿经脱水筛脱水后,筛上物粒度0.5~1.6mm,约占总尾矿量的1/4,由带式输送机输送外排,筛下部分连同细磁尾矿和铁精矿脱硫浮选泡沫一同进入尾矿浓密机浓密后排放;现有选厂排放尾矿与尾矿库库存尾矿主要有价元素为铜、铁,为项目设计的补充原料,现有选厂尾矿经浓密后排入尾矿库,二者矿物成分相似,由于后者存放时间较久,矿物氧化率稍高。1.2主要矿物组成及化学多元素分析为指导开展选矿试验研究,首先对代表性原料试样进行工艺矿物学研究,研究结果表明,原料中金属矿物以黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿为主,含少量褐铁矿、闪锌矿、铜蓝等;脉石矿物以石英、斜长石、角闪石、阳起石、云母等为主。主要矿物组成及化学多元素分析结果见表1、表2。铜主要赋存在黄铜矿中,少量见于铜蓝,偶见于孔雀石;锌主要赋存在闪锌矿中,少量见于菱锌矿;铁主要赋存在磁铁矿、黄铁矿中,少量赋存在黄铜矿、赤、褐铁矿以及脉石中。铜、锌、铁物相分析结果见表3、表4、表5。试样中金属矿物形态不规则,粒径偏细,大部分已经解离呈单体,连生体情况较为复杂,尤其铜蓝、褐铁矿等次生矿物,由于其生成较晚,且不定形,部分甚至呈粉末状,矿物分布极不均匀,常混染其他矿物,不易单体解离。2采矿试验与设计2.1尾矿充填材料研究历年来,美国BECHTEL土木、矿业公司(1984)、长沙矿冶研究院(1996)、北京矿冶研究总院(2008)、长沙矿冶研究院(2009)等多家研究机构相继对该尾矿资源进行了回收铜及磁性铁的选矿试验研究,证实均可通过选矿方法实现对铜、铁的综合回收。2010年1月~2013年3月,在工艺矿物学研究的基础上,西北矿冶研究院先后两次针对秘铁公司新区尾矿试验样、现有选厂生产样和尾矿库库存样分别进行了系统、深入的研究,结合原料性质和当地实际,在全海水条件下开展选矿试验,提出混合-优先、阶段磨选的原则工艺,并在小试基础上进行了扩大连选试验,3种尾矿试样均取得铜精矿品位达到25%,回收率高于70%;锌精矿品位45.11%,回收率55.30%(新区尾矿连选试验结果,现有选厂及尾矿库尾矿不含锌);铁精矿品位高于65%的较好指标,尾矿中有价金属获得有效综合回收,试验深度达到项目基本设计要求,为设计方案的制定提供了依据。2.2项目场地设计2.2.1充填料流给选单依据选矿试验研究结论,结合选厂未来将可能处理不同原料的需求,最终选取具有通用性的原则工艺流程(见图1)。原料(浆体物料+干物料)经一段闭路磨矿后分级溢流给入选别作业,通过铜锌混浮(2次混合粗选+1次扫选),混浮泡沫产品经3次混合精选产出混合精矿,混合精矿再磨后,分级溢流进入铜锌分离作业,浮选产出铜精矿及锌精矿,混浮尾矿经磁选产出磁选铁精矿,再经浮选脱硫最终产出铁精矿。精矿采用浓密+过滤两段脱水流程,尾矿采用高效浓密机一段脱水流程,脱水流程产生的溢流水及滤液均返回流程循环使用。处理不含锌原料时,通过简单流程改造将再磨作业移至混合精选前,并停开分离作业(图中虚线框内部分)即可,3次混合精选后直接产出铜精矿。2.2.2主要设计指标以西北矿冶研究院科研成果为基础,并结合矿石性质、项目风险等因素,确定选厂主要设计指标如表6所示。2.2.3浮选、选机及过滤设备配置主要工艺设备的选择本着成熟可靠、高效节能、维护方便的原则进行,考虑流程各作业间设备负荷的均衡性,并充分结合项目所在地生产用水(海水)水质及电压等级标准等实际条件。一段磨矿设备经过土建投资、设备费用、运行电耗等多方面对比,选用Φ5500mm×10000mm长筒溢流型球磨机,强化原料磨矿细度的同时达到减少投资、节约能耗的目的;混合粗精矿再磨经过能力核算,选用原首钢遗留设备Φ3250mm×4270mm溢流型球磨机;浮选设备选用北矿院XCFⅡ/KYFⅡ型浮选设备,其中混合粗、扫选考虑矿浆量选用KYF-160大型浮选机组,采用阶梯布置,混合精选、脱硫浮选与分离、选锌作业分别选用XCFⅡ/KYFⅡ-30及XCFⅡ/KYFⅡ-10型具有自吸浆作用的浮选机组,采用水平配置,降低厂房高度的同时利用XCF槽自吸浆作用减少流程用泵数量,有效降低生产成本;一、二段磁选设备分别选用CTB-1245及CTB-1230型湿式永磁筒式磁选机,采用自流配置;铜、锌、铁精矿浓密作业经核算后利用原首钢遗留设备,分别为Φ45m、Φ25m、Φ18m(2台)浓密机;铜、锌精矿过滤采用CJZJ-64高效自动压滤机,铁精矿过滤采用ZPG60-12盘式过滤机;尾矿浓密结合CW≥65%的尾矿排放浓度要求,根据浓密沉降试验结果,选用Outo-tec公司Φ35m高效浓密机作为尾矿脱水设备。3设计与实践的转变3.1设计职责及工作专业秘鲁选矿设计专业配置包含岩土、混凝土、结构、建筑、机械、管道、电气、仪器仪表及工艺共9个专业。其中岩土专业主要负责厂址工程地质勘查及选厂道路、平台设计;混凝土专业主要负责厂房、设备基础等混凝土部分的设计;结构专业主要负责厂房、设备等钢结构部分的设计;建筑专业主要负责选厂建、构筑物的土建设计;机械专业负责选矿工艺设备选型及厂房设备配置;管道专业负责厂区输送泵、管线等的选型计算及管路配置;电气专业与仪器仪表专业分别负责厂区供配电设计及选厂自动化控制、视频监控设计;工艺专业主要负责工艺流程设计及流程数质量条件计算。选矿设计不设总图专业,其总图设计内容分别由岩土、机械、管道专业共同完成。3.2不同工艺数质量流程对于选矿设计,秘鲁国少有自己的标准体系,多参照美标执行。对于设计完成的技术文件,由文本文件和设计图纸两部分组成,其中图纸部分除工艺数质量流程国内多采用线性流程图,而秘鲁采用PFD图外其余内容与国内相似,只是其设计深度较国内初步设计要深。文本部分与国内差异较大,秘鲁不编制整本设计报告,而是分由设计标准、技术规范、技术信息、描述报告、计算报告、技术数据表及设备清单等7类文件组成,此外,其基本设计阶段文本文件对于技术经济部分只包含运营成本估算,不含投资概算。3.3封闭及周边除臭与国内相比,秘鲁在选厂设计的环保要求方面具有更严格的规定,针对本设计而言集中表现在以下几个方面:(1)对于可能产生粉尘的区域如粉矿堆场、石灰堆场、铁精矿堆场、带式输送机通廊等除辅以相应降尘措施外要求封闭设计,否则将影响建厂手续的审批;(2)厂区除按常规设置事故池外,对于凡有泄漏危险的设备及装置如高位水池、厂房外放置的搅拌槽、浓密机、回水水池等周边均需增设混凝土挡水墙,挡水墙包围区域体积应与可能泄露装置容积相当或略大;(3)尾矿输送管线除在输送最低点设事故池外,还要求在管线全线设置事故应急沟,并将输送管线敷设在应急沟内,此外,为便于检修,场外输送管线沿线必须设有至少1m宽的人行通道。3.4设计的基本要求通过这次国际合作项目的设计与转换实践,使得项目组对在秘鲁国开展类似资源开发工作有了更深刻、直观的认识,主要的收获有:(1)设计表达方面,秘鲁国惯用的表达方式更加明了、直观。例如,对于工艺数质量流程的表达,国内惯用线性流程图的形式,而秘鲁则采用PFD图的形式,使非本专业设计人员也能通过图纸明了各作业区域的设备及矿浆流向及流量关系;(2)信息交流方面,秘鲁习惯采用邮件方式进行信息传达,对于项目设计中确定的重要原则问题,发生的设计变动,设计资料的索要与提供,重要设计方案及基础设计信息的确认等方面,均以正式文字形式与项目有关各方(包括设计委托方)明确传达,可以有效避免简单口头或会议交流产生的疏漏;(3)设计保障方面,包括基础资料、设计时间及专业人员的保障,这些作为设计工作顺利开展的必要条件在国内设计行业中也有着类似的要求,但相比之下,国外对于设计保障的执行有着很强的原则性,在某种程度上这种做法看似缺乏变通,但从设计本身出发,这些因素的保障对设计工作的顺利开展及设计成果的可靠、稳妥性有着重要作用,并在一定程度上降低了项目风险,值得今后工作中思考借鉴。此外,根据与BISA设计公司合作的工作体会,为更好的促进类似合作项目的开展,给出以下几点建议以供参考:(1)关于设备订购,由于中国与国外在设备制造规范、电机配备等方面存在一定差异,在跨国项目的设计及建设中应注意国内设备与当地设计标准的一致性。比如,针对秘鲁国,电动机配备应符合以下规定:小于0.373kW,使用电压为220V,60Hz,1相;0.373~400kW,使用电压为460V,60Hz,3相;大于或等于400kW,使用电压为10kV,60Hz,3相。(2)关于基础资料的语言版本,应尽量以西文或英文形式提供基础资料,并且资料应尽可能详细、准确,对实在没有外文版的资料再采取委托翻译,以减少翻译过程中由于专业术语不明导致的表述错误。(3)关于设备选择,通过考察了解,国外设备价格通常为国产设备的3~4倍甚至更多,且设备厂商技术人员现场服务费用高昂,因此,在满足工艺要求的前提下,除特种设备或有进出口障碍的设备外,建议采用国内成熟、节能的矿用设备,以减少投资。4尾矿磨选、设计转换(1)秘铁公司选铁尾矿中金属矿物以黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿为主,含少量褐铁矿、闪锌矿、铜蓝等,尾矿样中部分连生体情况复杂,产出极细,不易单体解离;在海水条件下进行选矿试验,推荐采用混合-优先、阶段磨选的原则工艺,可实现对3种尾矿中有价元素的有效综合回收。(2)项目基本设计选用的工艺流程可同时适应