主要设备包括破碎设备、筛分设备、磨矿和分级设备、浮选设备、重选设备、磁选设备、脱水设备、浸出设备、吸附设备、解吸设备、炼金设备及备用设备等。
选矿厂设计设备选型
根据选矿厂不同的作业要求,合理选择设备的类型、型号和规格的技术工作。
- 英文名称
- equipment selection in design of concentrator
- 所属学科
- 矿业工程
破碎能力大于1万吨/天的粗碎作业宜选用旋回破碎机,小于或等于1万吨/天的粗碎作业宜选用颚式破碎机。破碎难碎性矿石和中等可碎性矿石的大、中型选矿厂,中碎设备宜选用中型圆锥破碎机,细碎设备宜选用细碎圆锥破碎机或高压辊磨机。破碎中等可碎性矿石和易碎性矿石的中、小型选矿厂,中、细碎设备宜选用圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机和辊式破碎机。小型选矿厂含泥、水少时,宜选用旋盘式破碎机、大破碎比的深腔颚式破碎机或细碎型颚式破碎机。自磨机及半自磨机排出的顽石硬度较大,宜选用破碎力大的圆锥破碎机或高压辊磨机。中等硬度的煤炭破碎常用齿辊式破碎机,高硬度或含矸石量大的煤炭宜用颚式破碎机,中煤破碎多用锤式破碎机。
原矿仓顶部设固定格筛,以去除过大粒度的矿石,颚式破碎机给料前,为脱出部分细粒物料,采用棒条筛或固定格筛。中碎前预先筛分作业应选用大振幅的重型振动筛。细碎闭路筛分或煤炭预先筛分作业宜选用圆振动筛或香蕉形振动筛。磨矿分级的闭路筛分、粗精煤泥回收等宜选用高频细筛。脱水、脱介、脱泥、除杂作业宜选用直线振动筛、香蕉形振动筛、圆筒筛和弧形筛等。
中、小型粗磨(小于0.074毫米颗粒质量含量小于60%)球磨机宜选用格子型,细磨(小于0.074毫米颗粒质量含量大于60%)宜选用溢流型。大型球磨机宜选用溢流型。磨矿作业的分级设备,应与磨矿机型和生产能力相适应。格子型球磨机宜与螺旋分级机配套使用,分离粒度小于0.15毫米时,采用沉没式分级机,也可以采用螺旋分级机与水力旋流器联合分级;分离粒度大于0.15毫米时,宜采用高堰式分级机;大型溢流型球磨机宜与水力旋流器配套使用。大型自磨机、半自磨机宜与振动筛、水力旋流器配套使用构成闭路;规格较小的自磨机、半自磨机宜通过自返装置返回粗粒级,并与螺旋分级机构成闭路;对于分级粒度粗、脆性矿物易过磨分级宜选择细筛;为控制大颗粒进入磨矿产品中,可以采用细筛作为旋流器(或螺旋分级机)分级产品的控制分级。煤炭分级可根据粒度范围不同,采用直线振动筛、旋流器、弧形筛、捞坑、倾斜板、角锥池、永田沉淀槽等设备分级。
大型及特大型选矿厂的粗、扫选作业,宜选用充气机械搅拌式浮选机。对于易选或要求充气量不大的矿石,亦可选用机械搅拌自吸式浮选机。中、小型选矿厂宜选用配有吸浆槽的充气机械搅拌式浮选机,亦可选用机械搅拌自吸式浮选机。浮选厂的粗、扫选作业的浮选机总槽数不宜少于6槽。大、中型选矿厂,矿物嵌布粒度较细时,宜选用浮选柱与浮选机联合进行选别。小于0.5毫米煤泥浮选根据可浮性选用3~4槽机械搅拌式或充气式浮选机、1~2槽浮选柱或浮选床。
根据矿石物料粒级不同,可分为四种情况:①0.074~20毫米粗粒物料分选宜采用跳汰机。②0.074~2毫米物料的分选,中、小型选矿厂可采用螺旋选矿机、螺旋溜槽、摇床、跳汰机,大、中型选矿厂可采用圆锥选矿机或螺旋溜槽。③0.037~0.074毫米物料的分选,可采用螺旋溜槽粗选,采用摇床精选。④0.01~0.037毫米矿泥采用离心选矿机粗选,采用皮带溜槽和微细泥摇床精选。钨、锡粗精矿中粗粒硫化矿物的分离,采用枱浮摇床。煤炭分选时,可分三种情况:①50(13)毫米以上物料可采用跳汰机、重介斜轮、重介浅槽分选。②50(80)~0.5毫米物料可采用跳汰机、重介旋流器、复合式干法机分选。③1.5~0.125毫米物料可采用煤泥重介旋流器、干扰床分选机(TBS)、螺旋分选机分选。
根据矿石的性质不同,磁选设备分为弱磁场磁选设备和强磁场磁选设备。
①湿式永磁筒式磁选机。铁矿石选矿厂和选煤厂磁性介质回收作业普遍采用的磁选机,适用于选别强磁性矿物。按槽体结构分为顺流式、逆流式、半逆流式三种。顺流式筒式磁选机适合于粗颗粒矿物的预选作业,分选粒度上限可达12毫米;逆流式和半逆流式筒式磁选机适合于细粒磁性矿物的分选,逆流型多用于扫选作业,半逆流型多用于细粒精选作业。选煤厂多采用逆流式或半逆流式磁选机。②磁力脱水槽。磁力和重力联合作用的磁选设备。通常采用永磁磁系,磁系结构有塔形磁系和顶部磁系两种,磁感应强度一般为30~50毫特斯拉,给矿粒度1.5~0毫米。③磁选柱。采用脉冲电磁磁场的磁重分选设备,多用于磁铁矿的精选作业。④干式永磁筒式磁选机。一般用于粗颗粒矿石的预选作业,选别粒度0.5~12毫米;随分选细颗粒矿物含量的增加,处理能力和分选效率会降低,一般含水分应小于3%。⑤磁力滚筒。主要用作磁铁矿选矿厂预选设备,闭路焙烧作业中剔除焙烧生矿以及剔除自磨机排出的顽石和低品位废石;对于富磁铁矿的分选,可提高入炉矿石的品位。
强磁场磁选机种类很多,按作业条件分为湿式和干式;按磁源分为电磁式和永磁式;按设备结构分为盘式、辊式、平环式、立环式、感应辊式等。主要有:①干式电磁盘式强磁选机。有单盘、双盘和三盘三种,适用于干式分选弱磁性矿物,入选粒度小于2毫米。②辊式强磁选机。有电磁和永磁两种。永磁辊式强磁选机磁感应强度可达1.5特斯拉,电磁辊式强磁选机磁感应强度可达2.3特斯拉,适合处理粒度小于3毫米的弱磁性矿物。③湿式平环强磁选机。常用的有两种型号:一种是ShP型双盘平环强磁选机,应用于处理弱磁性矿物的黑色金属选矿厂,有效回收粒度180~20微米;另一种是SQC型湿式强磁选机,可用来分选褐铁矿、赤铁矿、黑钨矿、锰矿等细粒弱磁性矿物。湿式双立环强磁选机可作为细粒铁矿石、锰矿石的分选设备。④湿式立环脉动高梯度磁选机。使用较多的选别弱磁性矿石的磁选机,宜用于细粒弱磁性矿石的选别。⑤超导磁选机。采用超导磁系的强磁选设备,超导高梯度强磁选机主要用于高岭土等微细粒非金属矿物的除铁提纯。
浓缩的目的是脱除矿浆中的部分水,提高矿浆浓度,以利于下一段作业。浓密机可分为三种:①普通浓缩机。选矿厂常用的浓缩设备,具有结构简单、管理容易、生产可靠、不需要添加絮凝剂、生产成本较低的优点,但占地面积大,单位面积处理能力低。②高效浓缩机。单位面积处理量高,可减少占地面积、节省投资,但增加了絮凝剂消耗。如果絮凝剂的添加对选别指标有不利影响(包括回水中含絮凝剂),高效浓缩机的应用也会受到限制。③倾斜板(管)式浓缩机。效率较高,可大大减少沉降面积,适用于中、细粒精矿和尾矿的浓缩,缺点是维护麻烦。
深锥浓密机和深锥膏体浓密机是高效浓密机的一种,处理量是同直径普通浓密机的数倍,占地面积小,可以得到高浓度矿浆或膏体底流,底流浓度稳定,一般用于选矿厂尾矿地表膏体排放、井下全尾膏体回填等要求得到膏体底流的领域或极微细物料(如高岭土、绢云母、红泥等微米级物料)的浓缩脱水,也用于化工冶金的逆流洗涤。由于锥角深而陡,其直径大小受制约。
磁选厂强磁性矿物精矿一般采用磁选机或磁力脱水槽作为浓缩设备。
圆形浓密机的传动形式应根据使用条件选择,处理量较小时,宜采用中心传动式;处理量大时,采用周边传动式。
用于选矿厂精矿过滤作业的过滤设备有真空过滤机和压滤机两大类。①真空过滤机按结构特点和操作条件分为筒型真空过滤机(包括外滤式过滤机、内滤式过滤机、折带式过滤机、永磁过滤机等)、圆盘真空过滤机、陶瓷真空过滤机和平面真空过滤机(包括水平带式过滤机、转盘翻斗过滤机、水平盘式过滤机等)。②压滤机有卧板框压滤机和立式压滤机两种。过滤设备的形式根据物料粒度、过滤产品水分要求确定,精矿含水率为8%~14%,且可滤性较差时,宜采用自动压滤机、加压过滤机。对于精矿产品,分三种类型:①粒度粗、密度大时,宜采用内滤式圆筒型真空过滤机。②精矿粒度小于0.2毫米时,宜采用陶瓷、圆盘、外滤式或折带式真空过滤机。③粒度小于0.03毫米时,宜采用压滤机,粗粒磁铁精矿宜采用筒型永磁外滤过滤机。
选煤厂的产品脱水分不同粒级进行:①13毫米以上产品一般采用固定筛+直线振动筛或香蕉筛脱水脱介。②13~0.5毫米产品一般采用弧形筛+直线振动筛+离心机脱水脱介。③小于0.5毫米矿浆所用的浓缩设备与非煤选矿厂类似,最终脱水多采用加压过滤机、快开压滤机等。
选矿厂常用的干燥设备有直接加热和间接加热的圆筒干燥机、蒸汽螺旋干燥机、电热螺旋干燥机、电干燥箱、塔式干燥机及干燥炕等。直接加热式圆筒干燥机在选矿厂中采用较多;间接加热圆筒干燥机常用于稀有金属和钨、锡、钼等选矿厂;干燥坑是一种最简单的间接干燥器,用于精矿量少的钨、锡选矿厂和小型浮选厂;电干燥箱仅在少数稀有金属选矿厂干燥微量精矿时才采用。
双叶轮搅拌中空轴进气机械搅拌槽是浸出和吸附作业的首选设备。在金矿浸出设备选择中,考虑到浸出和吸附可以同时进行,为防止生产中出现矿浆短路影响浸出(吸附)效果,因此在设备计算时,首先保证吸附段数(不少于五段)和吸附时间,整体浸出时间通过预浸槽来满足。浸出槽和吸附槽可以选用不同规格。
一般采用高温高压无氰解吸电解成套装置。温度150℃、压力0.45~0.55兆帕。
解吸电解金泥及锌粉置换金泥精炼一般采用中频感应电炉。
主要有四种类型:①对于大型选矿厂筛分设备,每4~5台备用1台。②大、中型厂精矿过滤设备每4~5台安装备用1台。③旋流器组中备用工作数量25%~30%的旋流器,每组至少备用1个旋流器。④输送矿浆的砂泵,每1~2台备用1台。破碎、磨矿、选别、浓缩等主要设备的设计中不考虑备用设备。许多选矿厂备用的砂泵不放在使用地点,而是放在仓库或车间的备用设备存放处。在设备出现故障时,把故障设备拆除换上新设备。选煤厂一般不鼓励在线备用设备。
扩展阅读
- 《选矿设计手册》编委会.选矿设计手册.北京:冶金工业出版社,1988.
- 王毓华,王化军.矿物加工工程设计.长沙:中南大学出版社,2012.
- 孙传尧.选矿工程师手册:第2册.北京:冶金工业出版社,2015.