摘要:隨著經濟建設的發展和科技的不斷進步，以及對鐵精礦需求量的不斷增加，規模大型化、設備大型化已成為選礦行業發展的趨勢。中冶北方在過去的十年中，先后完成了太鋼袁家村鐵礦選礦工程和中信泰富SINO鐵礦選礦工程等多項大型項目的設計工作，掌握了設計大型工程的核心技術和先進理念。

　　關鍵詞:選礦設備;大型化;選礦設計

　　1概述

　　鐵礦石是國際大宗商品，戰略物資。中國作為世界上最大的鐵礦石需求國，自身的鐵礦石儲量雖然不算少，但相比國外鐵礦石，有著“貧、雜、細”顯著特點。由于我國鐵礦難選特點，選礦難度非常大，對選礦先進工藝和設備大型化的需求日益提高，而選礦設備的開發應用和選礦工藝是相輔相成，互相促進的。設備技術水平是實現選礦工藝的基礎和前提，工藝技術的提高也會帶動設備進步。

　　設備大型化是設備進步的重要一環，代表了選礦工藝設備技術水平。選礦設備和選礦工藝的發展是同步的，任何高效的新型選礦設備都是伴隨選礦廠生產要求而誕生，同時亦會促進選礦廠工藝技術、大型高效選礦設備的發展。設備技術水平是實現選礦工藝的前提，既直接影響生產流程的暢通和效率，同時也影響產品的質量以及選礦廠綜合經濟效益。

　　2選礦設備大型化的意義

　　2.1選礦設備大型化有利于生產管理和提高自動化水平

　　規模大型化必然帶動選礦設備的進步，同樣設備大型化也反過來改變了傳統選礦廠設計。目前傳統選礦廠多系列的布置形式已經很難見到，設備大型化、減少生產系列已是選礦行業的共識。因為系列數的減少，相應的輔助設備也同步減少，這會降低設備管理維護量，大幅提高設備作業率和勞動生產率，有利于自動化集中控制，利于業主進行生產組織和管理。從生產實踐來看，大型設備往往采用了更先進的制造技術，增加了設備可靠性。生產系列減少，生產作業率不降反增。

　　2.2選礦設備大型化有利于降低生產成本和提高選礦技術指標

　　在投資運行費方面，由于設備大型化帶來的占地面積減少，車間布置緊湊等優勢，經濟效益更好。例如某鐵礦工程磨選工藝3個系列和兩個系列投資經營費進行比較，投資上兩個系列相比3個系列降低約10.0%，經營費兩個系列相比3個系列降低約8.0%，設計最終采用了兩個系列的方案，也得到了業主的認可。

　　目前許多選礦企業引進了大型化設備提高裝備水平，擴大生產能力。某礦山磨礦系統改造，一段磨礦原有3臺MQG2136磨機改造為一臺MQY4067磨機一段磨礦，改造后磨礦系統單位電耗由13.22kW·h/t降為11.19kW·h/t節能降耗明顯[1]，同時球耗和水耗也均降低，達到了增產、增效、節能降耗的目的。

　　2.3選礦設備大型化有利于推動制造工藝水平

　　大型化的需求推動設備加工制造技術進步，選礦設備大型化趨勢能夠有效提高我國選礦設備的制造工藝水平，推動大型機械選礦設備的研究和持續開發。

　　近幾年來，我國在向設備大型化發展方面進行了大量試驗研究工作，取得了可喜的成果。我國通過引進技術、吸收消化、自主創新、最終國產化了多種先進選礦設備。核心磨礦設備，國產設備已經取得巨大成績。例如國產大型Φ12.2m×10.97m自磨機、溢流型球磨機Φ7.32m×10.68m、Φ7.92m×13.56m研制成功，打破了全球高端磨礦裝備市場被少數幾家國際公司壟斷的局面，大大提升了我國大型礦山裝備制造技術水平，更有利于參與國內外礦業高端市場競爭。

　　浮選設備也完成了大型化生產，2008年完成了KYF-320m3浮選機工業試驗，16臺KYF-320m3浮選機已在中國黃金集團烏努格吐山銅鉬礦二期工程投產，達到了提高選廠技術經濟指標，節能降耗的目的。磁選設備也相繼大型化，例如山東華特的Ф1.8m×1.5m磁選機問世，SLon-3000型強磁機也應用成熟了。另外其它中國制造的大型化選礦設備，例如大型高壓輥磨機、振動篩、皮帶輸送機、重板給料機、堆料機等也在國內外市場成功推廣。

　　3選礦設備大型化在鐵礦工程應用

　　3.1袁家村鐵礦選礦廠

　　太鋼袁家村鐵礦選礦廠設計規模為原礦2200萬t/a，是我國規模最大的紅磁混合礦特大型現代化的選礦廠，2012年全系統建成投產。太鋼袁家村鐵礦位于山西省嵐縣梁泉莊鄉，嵐縣城西南，礦區至縣城有公路相通，距離20km。太鋼袁家村鐵礦特征為儲量規模巨大、礦石性質復雜，嵌布粒度細、難磨難選，主要礦物是磁鐵礦、赤(鏡)鐵礦和褐鐵礦。礦石屬微細粒嵌布礦石，P80在30μm以下，由此帶來的細磨、分級、選別、濃縮、過濾是行業最前沿的課題;礦物種類多，礦物間結構復雜，脈石類型多，除石英外，還含有大量含鐵硅酸鹽礦物，與鐵礦物的可選性接近，分選難度大。

　　針對袁家村鐵礦礦石性質復雜和選廠規模大的特點，經過對國內外不同工藝流程的詳細考察、論證分析，集成優化確定了高效的粗破碎-半自磨-球磨流程(SAB流程)-弱磁-強磁-陰離子反浮選流程。通過選用大型、先進的選礦設備，以及針對袁家村礦石性質的深入研究，中冶北方選礦設計院開發了適合微細粒復雜難選紅磁混合鐵礦石的選礦工藝流程，實現微細粒紅磁混合鐵礦選礦技術的重大突破，建成了國際領先的大型高效清潔礦山。

　　袁家村鐵礦規模大，物料磨礦細度P80為28μm，礦石粗破碎選用一座可移動式6389旋回破碎站，安裝功率1150kW，排礦粒度250～0mm。破碎機臺時最大能力5400t/h。磨礦采用了三段大型磨礦工藝，一段磨礦采用了Φ10.36m×5.49m大型半自磨機，裝機功率2×5500kW;二段磨礦采用Φ7.31m×12.5m大型球磨機，裝機功率2×6750kW;二段磨礦采用Φ7.31m×11.28m大型球磨機，裝機功率2×5500kW。這是當時國內最大的半自磨機、球磨機。

　　同時通過對高效微細粒分級技術的深入研究，采用了直徑660mm大型旋流器，實現了精確高效分級，降低了磨礦作業循環量和磨礦能耗，提高了磨礦效率，減少了過磨現象，保證了入選物料-0.045mm占95%左右，為分選創造了優良條件。袁家村鐵礦采用160m3大型浮選機首次應用于鐵礦反浮選，浮選工序的鐵品位提高了24個百分點、投資降低了50%、運行成本降低了30%。

　　袁家村鐵礦設備大型化也有利于自動化集中控制管理，選礦勞動生產率22587t/人，處于國內領先水平，高于國內選廠平均水平200%以上。該工程獲2017年國家科學技術進步獎二等獎。3.2Sino鐵礦選礦廠澳大利亞Sino鐵礦采用露天開采，規模為8400萬t/a，年產鐵精礦2400萬t，是全世界處理能力最大的選礦廠。Sino鐵礦礦石性質為單一磁鐵礦，選礦工藝為階段磨礦—階段磁選工藝，設計流程為粗破碎—自磨—弱磁選—球磨—兩段弱磁選，設計磨礦粒度P80=25μm，鐵精礦品位67.5%。

　　Sino鐵礦選礦項目共6條生產線，單條生產線能力為1400萬t/a，設備均采用國內外先進的大型設備。設計采用了當今世界上規格最大的自磨機，規格為Φ12.19m×10.97m，裝機功率達28000kW，采用了環形電機。最大的球磨機Φ7.93m×13.57m，裝機功率2×7800kW。特別強調，這兩種最大的自磨機和球磨機均為中國制造。中信重機通過該項目成為世界上繼美卓、福勒后第三大大型磨礦設備制造商，實現了中國制造到中國創造的跨越性發展。

　　一段旋流器采用美國KREBSΦ830mm×20大型旋流器組，單臺旋流器能力達600m3/h。一段給礦泵采用美國KREBS24×20大型渣漿泵，功率1600kW，能力4725m3/h，出口管道直徑630mm，不同與國內常規設計，該泵無備用設計，充分體現出大型化設備的高可靠性。Sino鐵礦大型化設備自動化程度高，整個現場實現無人值守，所有生產操作均在主控室內完成，整個系統選礦生產人員約150人，勞動生產率極高。

　　4設備大型化思考

　　1)設備大型化不僅對設備制造提出了高要求，而且對工程設計也提出了更高的要求。目前部分行業規范不適應設備大型化趨勢;對大型設備生產能力的估算有難度;設備大型化后設計工作需更加科學全面，這就要求設計單位轉變設計理念，提高設計手段，例如三維BIM設計[2]、JK工藝仿真軟件[3]等工程技術的應用。

　　2)設備大型化不僅僅是設備幾何尺寸的增大，大型化也應該代表著高效化、智能化。應在大型化進程中大力提高設備生產效率和自動化水平，依托選礦設備大型化、智能化，實現選礦廠高作業率、低成本生產，將選礦行業轉變成高精尖產業。隨著信息、通訊自動化技術的迅速發展和應用，將會深刻的影響和改變傳統選礦廠生產。遠程集中操作到無人選礦廠將是未來選礦發展的方向。目前總體水平距離這個目標依然有一定距離。

　　3)國產大型設備起步晚，雖然目前例如球磨機等部分設備已經達到行業先進水平，但整體而言與國外相比仍有一定的差距，許多選礦大型設備依然處于被國外公司壟斷的局面。例如大型破碎設備，依然處于被壟斷，所以該設備目前價格高、投資大。大力發展國產化設備有利于整個選礦行業的進步，爭取在大型選礦設備技術方面盡快趕上或超過世界先進水平。

　　4)繼續淘汰落后的選礦設備，進行資源整合和優化，建設規模型、創新型、環保型、效益型的選礦廠。但設備大型化的應用，也要結合實際，不應盲目大型化，要根據礦山規模、開采規劃、投資回報等多方面考慮�？傊�，選礦設備大型化的發展是快速的、趨勢是不可逆的。

　　參考文獻:

　　[1]蘇振華.中金嶺南廣西礦業公司鉛鋅選礦設備大型化實踐[J].礦產與地質，2016，30(2):307-308.

　　[2]楊海龍.BIM技術在選礦工程設計中的應用[J].礦業工程，2021(6):60-63.

　　[3]孫忠梅.利用JKSimMet模擬軟件對磨礦分級作業優化分析[J].有色設備，2014(5):1-4.

　　作者：王星亮魏霞常校亮