会泽铅锌矿选矿清洁生产的创新与实践.pdf

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2 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 1 - 9 4 9 2 .2 0 1 6 .0 6 .0 0 6 会泽铅锌矿选矿清洁生产的创新与实践 敖顺福,李兴映,庄福礼,张长洪,陈丽昆,洪武 云南驰宏锌锗股份有限公司,云南曲靖6 5 5 0 1 1 摘 要为了解决复杂难选氧一硫混合铅锌矿清洁分选、矿区生态破坏及环境污染等难题,会泽铅锌矿研究开发了多种 流程结构并存的选矿新工艺,引进了国内外先进适用的选矿设备及自动化控制技术,并构建了以膏体充填和选矿废水处理回 用为核心的废弃物处理与资源化利用技术,实现了矿石中有用组分的高效综合回收、选矿尾砂零堆存及选矿废水零排放,为 多金属矿山清洁生产及矿产资源综合利用提供了宝贵的经验。 关键词选矿技术;清洁生产;综合利用;矿区生态;会泽铅锌矿 中图分类号T D 9 5 2 .2 ;T D 9 5 2 .3文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 6 - 0 0 2 6 - 0 5 I n n o v a t i o na n dP r a c t i c eo fC l e a n e rP r o d u c t i o ni nH u i z eL e a d .z i n cM i n eP r o c e s s i n g A OS h u n f u ,L IX i n g y i n g ,Z H U A N GF u l i ,Z H A N GC h a n g h o n g ,C H E NL i k u n ,H O N GW u Y u n n a nC h i h o n gZ na n dG eC o .,L t d .,Q u j i n gY u n n a n6 5 5 0 11 ,C h i n a A b s t r a c t T h eS U l f i d e .o x i d i z e dm i x e dl e a d .z i n co r ei nH u i z eL e a d z i n cM i n ew a sd i f f i c u l tt ob e n e f i c i a t i o n . a l s ot h em i n i n ga r e ae c o l o g i c a ld e s t r u c t i o na n de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nw e r er e m a i nd i m c u l tt oc o n t r 0 1 .A sar e s u l to f r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fan e wc o m b i n e ds t r u c t u r eo ft e c h n o l o g i c a lp r o c e s s ,a n da d o p td o m e s t i ca n df o r e i g n a d v a n c e da p p l i c a t i o no fm i n e r a lp r o c e s s i n ge q u i p m e n tw i t ha u t o m a t i o nc o n t r o lt e c h n o l o g y .T h ew a s t et r e a t m e n ta n d t h er e s o u r c eu t i l i z a t i o nw e r eb u i l to nt h et r e a t i n ga n dr e c y c l i n go fw a s t e w a t e r ,S Ot h et a i l i n g sz e r o s t o c k p i l i n ga n dt h e b e n e f i c i a t i o nw a s t e w a t e rz e r o d i s c h a r g i n g .T h ei n d u s t r i a l p r a c t i c ei nH u i z el e a d - z i n cm i n ep r o v i d e ss o m ep r e c i o u s e x p e r i e n c e so ft h ec l e a n e rp r o d u c t i o na n dc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fm i n e r a lr e s o u r c e sf o rr e s e a r c h e r sa n d m a n a g e r s - K e yw o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ;c l e a n e rp r o d u c t i o n ;c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n ;e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ti nm i n i n ga r e a H u i z eL e a d .z i n cM i n e 选矿作为矿产资源开发利用过程中的重要环 节,其具有高能耗、高物耗、高污染的特点,尤其铅锌 多金属矿选矿更为突出,选矿过程中需要消耗大量 水、电、钢材、浮选药剂等,产生大量的选矿废水、尾 砂等。而随着我国环境保护政策的1 3 益完善及社会 对环境保护要求的不断提高,提高资源利用率、减少 环境污染、保护生态环境等成为了铅锌选矿生产企 业共同面临的巨大挑战。始建于1 9 5 1 年的会泽铅 锌矿已历经半个多世纪的发展,经过不断的艰苦探 索、继承与创新,现已形成独具减污、增效、节能、降 耗的选矿清洁生产模式,矿山曾获得国家重点环境 保护实用技术示范工程、国家级绿色矿山试点单位、 全国绿化模范单位、首届全国矿产资源合理开发利 用先进矿山企业、全国矿产资源节约与综合利用先 进适用技术推广应用示范矿山等称号。 1 选矿厂环境条件 会泽铅锌矿位于云南省东北部,地理坐标为东 经1 0 3 。4 3 ’~1 0 30 4 5 ’,北纬2 6 。3 8 ’~2 6 。4 0 ’,矿区地 处云贵高原乌蒙山脉中段,属于长江上游水土保持 重点防治区和环境保护区;矿区周边分布有村庄、耕 地等。选矿厂建于牛栏江西岸坡地之上,牛栏江为 金沙江之较大支流,其深切峡谷呈”V ”字型,两岸地 形陡峻,沟壑纵横,属中高山地形。选矿厂所在矿区 内最高山顶标高26 6 8 .9m 、最低牛栏江面15 6 1m , 坡度3 0 。~5 0 。;年最高气温3 3 .8 ℃、最低温度为 一1 2 .2 ℃,最大降雨量11 5 6 .8m m 、最小降雨量 5 6 2 .9m m ,最大风速1 9r n /s 、平均风速2 .6m /s ,年 基金项目”十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 5 B A B l 3 8 0 2 收稿日期2 0 1 6 - 0 5 11修回日期2 0 1 6 - 0 9 - 2 2 作者简介敖顺福 1 9 8 2 一 ,男,云南昭通人,工程师,主要从事选矿技术、矿产资源综合利用及清洁生产的研究及管理工作。 万方数据 2 0 1 6 年第6 期敖顺福等会泽铅锌矿选矿清洁生产的创新与实践 2 7 平均相对湿度7 1 %。因所在区域的地形、水系、气候 等的复杂、特殊,增加了选矿生产运行、选矿废水处 理、尾矿安全处置、粉尘扩散控制等的难度,给选矿 厂的清洁生产带来了更大的挑战和更高的要求。 2 选矿清洁生产构建 2 .1 选矿工艺清洁 会泽铅锌矿为世界罕见的特富氧一硫混合铅锌 矿床,矿石中的主要金属矿物为方铅矿、闪锌矿及黄 铁矿,其它金属矿物还有白铅矿、菱锌矿、车轮矿、异 极矿、褐铁矿、磁黄铁矿等;脉石矿物为白云石、方解 石、石英、绢云母等。闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、菱锌 矿、白铅矿占总矿物量的7 2 .1 5 %,铅的氧化率为 2 7 .0 8 %,锌的氧化率为1 6 .1 3 %;闪锌矿嵌布粒度相 对较粗,方铅矿、白铅矿、菱锌矿、黄铁矿等呈微细不 均匀嵌布;T y 铅矿、闪锌矿、黄铁矿等矿物关系密切, 瓯矿 琉化 藁塞i 常沿矿物周边、晶隙及内部裂隙充填、交代、包裹等, 形成复杂的镶嵌关系1 。 针对会泽铅锌矿复杂难选的特点,北京矿冶研 究总院、北京有色金属研究总院、广州有色金属研究 院、昆明冶金研究院、昆明理工大学等知名科研院所 均进行过选矿攻关工作,取得了不少研究成果,并在 选矿厂3 0 0t /d _ 5 0 0L /d _ 8 0 0 ∥d - 20 0 0t /d 的升 级改造及生产实践中得以应用,最终形成了现在 2 0 0 0t /d 选矿厂特有的选矿工艺。该工艺采用先硫 后氧分段选别主干流程、等可浮选一优先浮选一异 步浮选原则流程、多碎少磨一阶段磨矿阶段选别工 艺流程等,形成多种流程结构并存的综合选矿新工 艺 选矿工艺原则流程见图1 、选矿药剂种类及用量 见表1 ,是复杂难选铅锌氧一硫混合矿选矿工艺的 重大突破。 图l会泽铅锌矿20 0 0t /d 选矿厂工艺原则流程 F i g .1 T h ep r i n c i p l ef l o w s h e e to f20 0 0t /dc o n c e n t r a t o ri nH u i z el e a d z i n cm i n e 表1会泽铅锌矿20 0 0t /d 选矿厂药剂种类及用量 T a b l e1 T y p ea n dd o s a g eo ff l o t a t i o nr e a g e n t sf o r20 0 0 t /dc o n c e n t r a t o ri nH u i z eL e a d z i n cM i n e / k g t 一 堑型鱼签堕塑壁堕塑塑互壅 堕垡鱼奎堡壁墼鱼 圣茎重垫工茎重垫 圣堕墨 壁坠竖塑堡塑 单耗 1 .5 50 .7 37 .9 30 .2 70 .0 0 20 .3 40 .4 40 .0 30 .0 10 .0 30 .0 1 2 1 采用同一流程处理氧一硫混合铅锌矿石,而 未将硫化矿、氧化矿分开进行独立选矿,避免了采矿 环节硫化矿、氧化矿的分采分运分堆,以及选矿环节 分别独立建设硫化矿、氧化矿处理系统,节省了选矿 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 厂建设投资,降低了生产组织的管理难度,为提高劳 动生产率创造了条件。 2 原矿粗磨实现了大部分锌矿物的粗粒选别, 亦使脉石矿物尽可能地粗粒丢弃,对提高选矿处理 量、锌精矿过滤及尾矿充填利用等有利;铅锌硫等可 浮得到的混合粗精矿再磨,选择性地提高了铅、锌矿 物的单体解离度,并暴露出矿物新鲜的表面,兼具清 洁矿物表面脱药之效,避免了混合粗精矿的脱药处 理,缩短了选别工艺,且有助于改善矿物浮选分离时 浮选药剂作用的选择性。 3 等可浮选一优先浮选一异步浮选的有机结合 应用为行业首创,等可浮使与方铅矿可浮性相近的 黄铁矿、闪锌矿充分上浮,保障了获得较高精矿品位 及回收率的等可浮混合粗精矿旧1 ;等可浮混合粗精 矿再磨后进行铅一锌一硫的优先浮选分离,流程对 矿石性质变化的适应性强、操作调控灵活,可针对性 地调整各作业的浮选药剂制度进行强化分选口1 ;异 步浮选充分利用了不同种矿物 方铅矿、闪锌矿及黄 铁矿 及同种矿物 闪锌矿 的可浮性差异及浮游速 度特性,实现矿物的个性化、差异化分选HJ 。 4 前段铅锌硫化矿浮选流程,充分利用矿物的 可浮性差异与浮选药剂制度相匹配,借助等可浮 选一优先浮选一异步浮选相互和谐互补的优势,规 避了氰化物、重铬酸盐等剧毒浮选药剂的使用,亦避 免了传统浮选工艺的强压强拉,实现了硫酸锌、硫酸 铜、石灰、乙硫氮、丁基黄药等常规高效浮选药剂进 行选别,并减少了药剂用量,减轻了残留药剂对后段 铅锌氧化矿浮选的干扰和破坏。 5 后段铅锌氧化矿的浮选,氧化铅矿物的浮选 采用加入硫化钠后用丁基黄药直接捕收的电位控制 硫化浮选技术,氧化锌矿物的浮选采用加入硫化钠 后用十八胺直接捕收的电位控制硫化浮选技术,以 及氧化铅矿物、氧化锌矿物精选作业开路浮选,降低 了矿泥对分选作业的干扰,实现了铅锌氧化矿的不 脱泥选别,简化了选别工艺。 2 .2 资源利用高效 由于矿石复杂难选,并伴生银、锗等多种有用组 分,要实现矿石的高效利用,在选矿生产技术中仍存 在诸多关键难题需要解决。会泽铅锌矿采矿生产任 务主要由麒麟厂、矿山厂承担,其采用多分段、多采 场出矿,出矿点散、多;选矿厂建设时为减少地表的 破坏及降低矿区粉尘,未配套建设原矿堆场,井下采 出矿石经竖井提升直接进入原矿仓,制约了配矿工 作的开展,致使入选矿石性质频繁波动,影响了选矿 指标。矿石的力学特征是软而脆,磨细容易及泥化 严重”o ;而方铅矿、白铅矿、菱锌矿、黄铁矿等呈微细 不均匀嵌布,必须细磨才能实现充分单体解离,故增 加了微细粒级中铅、锌等金属回收难度。铅硫选别 分离中,使用石灰作为硫铁矿的抑制剂及矿浆p H 值 调整剂,石灰对银矿物的可浮性具有一定的抑制作 用,银的富集难度大。经过不断的优化及攻关,各选 矿难点逐步得到了解决,选矿指标得到稳定提升。 1 在均衡稳定给矿方面,开创了由开采设计阶 段配矿、开采阶段配矿、井下提升运输阶段配矿、入 选前给料配矿等构成的无堆场连续动态配矿技术, 实现了入选原矿矿量、品位、氧化率的精准控制。 2 在改善磨矿产品质量方面,优化了磨矿钢球 尺寸,将一段球磨原添加中1 0 0m m 、垂8 0m m 钢球分 别改为添加中8 0m m 、舶Om m 钢球,将二段球磨原 添加, a t , 6 0m m 钢球改为添加q b 4 0 m m 钢球,降低了钢 球对矿粒冲击造成的过粉碎现象;将原设计的一段 与二段国产水力旋流器分级设备,分别更换为进口 的K r e b s 西5 0 0m m 2 、q b 2 5 0m m 3 水力旋流器机 组,以改善分级质量,改造优化后磨矿合格产品粒度 更窄、更均匀,一段磨矿分级溢流一7 5 斗m 增加了 1 .1 4 %、一2 5 斗m 降低了2 .9 2 %、二段磨矿分级溢流 中一4 5l a , m 增加了3 .5 9 %、一2 5 灿m 降低了 3 .1 8 %[ 6 1 。 3 基于等可浮选一优先浮选一异步浮选原则流 程,探索出了适于铅硫较低碱度分离一银选择性强 化捕收的工艺条件,其降低了石灰对银矿物的抑制 作用,并强化了银的选择性富集。 在生产中取得了先进的选矿技术经济指标,获 得了较好的资源利用效益,在入选原矿含锌 1 9 .4 9 %、铅6 .9 5 %、银5 9 .0 8 ∥t 、锗3 3 .1 7g /t 的条 件下,获得回收率锌9 5 .6 1 %、铅8 6 .0 2 %、银 6 6 .0 5 %、锗7 7 .0 6 %;2 0 1 5 年发布的铅锌行业规范 条件 2 0 1 5 ,要求锌品位≥5 .5 %、锌矿物细粒嵌 布,铅品位I 3 .6 %、铅矿物微细粒嵌布,且呈交代结 构构造的铅锌混合矿,其选矿金属回收率锌≥ 8 2 .5 %、铅≥8 2 .0 %,与之相比,矿产资源得到了充 分回收利用。 2 .3 设备配置先进 会泽铅锌矿为世界罕见的特富氧一硫混合铅锌 矿石,兼具硫化铅锌矿和氧化铅锌矿的特点,采用多 种流程结构并存的综合选矿新工艺,导致工艺流程 繁长、作业多及工艺控制要求高、操作难度大,增加 了选矿工艺流程稳定可靠运行的难度,也给生产运 万方数据 2 0 1 6 年第6 期敖顺福等会泽铅锌矿选矿清洁生产的创新与实践 2 9 行的高效、节能带来了巨大的挑战。通过引进先进 的选矿设备和自动化控制技术,选矿工艺面临的难 题得到了妥善的解决,并促进了选矿工艺的进步提 升。 1 选矿厂采用了北京矿冶研究总院B F 型浮选 机、安徽铜冠机械股份有限公司的陶瓷过滤机等先 进的国产设备,采用了S a n d v i k 破碎设备、O u t o k u m p u 高效浓密机等先进的进口设备。S a n d v i k 破碎设备 排出的破碎产品粒度更细、更均匀,有助于选矿厂实 现多碎少磨,促进节能降耗。B F 型浮选机每槽兼有 自吸气、自吸浆和浮选自成回路,可实现选别流程简 洁、紧凑布置,槽内矿浆为下循环,有利于粗粒矿物 悬浮回收。O u t o k u m p u 高效浓密机具有占地面积小、 单位面积处理能力大、底流浓度高及连续性好的优 点,有助于减少选矿厂占地面积。陶瓷过滤机采用 微孔陶瓷作为过滤介质,过滤后的产品水分较低,减 少了选矿废水随精矿流失,可促进提高选矿废水循 环利用率及降低选矿新水用量,亦有助于降低精矿 运输成本。 2 由于选矿过程中需要监测控制的工艺参数较 多,传统的人工分析检测耗时长、劳动强度大,其结 果滞后严重,不能及时有效地指导生产,引进了 O u t o k u m p u 荧光在线品位分析仪、S i e m e n s 在线检测 流量计、北京矿冶研究总院的矿浆p H 值在线检测仪 及P L C 程控给药机等,实现了选矿过程中关键工艺 参数的在线监测。 3 为了实现工艺控制、设备管理、生产管理的有 机融合,选矿厂亦采用了先进的自动化系统、优化控 制系统、多媒体监控系统,实现了破碎系统、磨矿分 级系统的逻辑连锁控制、磨矿过程的恒定给矿及分 级溢流浓细度优化控制、浮选作业的液位自动优化 控制及浮选药剂自动添加、关键设备及核心作业的 多媒体远程在线监控等。 由于选矿工艺流程科学适用、选矿装备及自动 化控制技术先进可靠,选矿中取得了较好的能源利 用指标,选矿综合能耗4 .4 0k g 标准煤/t 矿、耗水 3 .9 8t /t 矿、耗新水0 .3 8t /t 矿;2 0 1 5 年发布的铅 锌采选业清洁生产评价指标体系中I 级基准值,要 求选矿综合能耗4 6 .0k g 标准煤/t 矿、耗新水≤1 .0 L /t 矿,与之相比,节能降耗成果显著。 2 .4 污染物资源化 会泽铅锌矿已历经半个多世纪的开发利用,期 间一直贯彻执行环境保护、资源综合利用优先的矿 产资源开发利用模式,虽所处区域地形、水系、气候 等特殊,但至目前为止,会泽铅锌矿尚未发生任何生 态破坏、环境污染等问题。尤其近年来,经过不断的 研究攻关与技术创新,矿山构建了以选矿尾砂膏体 胶结充填零堆存、选矿废水处理回用零外排为核心 的污染物资源化利用技术 见图2 ,有效消除了选 矿尾砂、选矿废水对环境的影响,实现了选矿的无废 清洁生产。 图2会泽铅锌矿废弃物的处理及回用的清洁生产工艺流程 F i g .2 I n d u s t r i a lf l o w s h e e to fw a s t et r e a t m e n ta n dr e c y c l i n gi nH u i z eL e a d z i n cM i n e 1 选矿厂排出的低浓度尾砂经深锥浓密机浓缩 得到高浓度尾砂,因其量少补充老尾矿库尾砂、老渣 库水淬渣后作为骨料制备为膏体自流充填至井下采 空区;膏体充填采矿法的应用,有效降低了采矿贫化 率、提高了回采率,尤其贫化率的降低,提高了出矿 品位,节省了矿石的提升运输成本、选矿处理成本, 降低了尾矿的产量,促进了矿山的良性循环发展;现 有老尾矿库亦随着堆存尾砂的充填利用而逐渐缩 小,尾砂利用完后将进行闭库处理及生态恢复,从而 恢复库区及周边生态环境。 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 2 选矿厂排出的废水及膏体制备溢流水,给人 “p H 值调节一混凝沉淀一活性炭吸附一臭氧氧化” 水处理系统快速深度处理后用作选矿生产用水J , 水处理产生的底泥富含铅、锌等有用组分,经资源化 回收后并入精矿产品脱水后供给冶炼进行综合 回收。 3 选矿厂产尘点经除尘设备强制除尘及通风设 施强制通风,产生的收尘水进行沉淀,沉淀得到的溢 流水进行循环利用,产生的底泥给入选矿生产流程 选别回收其中铅、锌等有价组分。 在废弃物的处理及回用中,产生的废水处理底 泥、膏体制备溢流水为新生高危污染物,其处理利用 彻底消除后续潜在的污染。膏体充填后不会对地下 水质引起污染,并具有吸附作用,使井下水中的重金 属含量有所下降,可改善水质,其用于井下充填是安 全、可行的‘8 J 。 2 .5 生态环境和谐 地表选矿厂房及配套设施等的建设,将不可避 免地改变原有的生态环境,矿区原有的地形、地貌和 自然景观将受到不同程度的破坏;选矿生产过程中 产生的废渣、废水、废气、噪声等,也将对当地的环境 造成一定的影响。会泽铅锌矿为实现可持续发展, 尽可能地采取措施降低选矿对当地生态环境造成的 不利影响,实现了选矿的绿色环保、环境友好,亦实 现了选矿产生的废弃物变废为宝、化害为利。 1 会泽铅锌矿选矿厂采用大型、高效设备,厂房 及配套设施的布置合理紧凑,有效地减少了占地面 积,节省了土地资源。选矿厂厂房及配套设施等工 业建筑受工艺、设备及地形的限制,导致相关建筑物 的外观界面形态等差异性较大,且各建筑物立面单 调,故以灰白色为基色调,并加以不同的色彩进行点 缀,使其达到最佳的视觉效果,尽量使其与矿区的特 殊生态环境相融合。 2 选矿厂厂区的绿化,立足于地形特点、气候特 征、工艺设施等,建立了完善的水土保持系统,沿厂 区公路两侧种植了乔木和草皮,边坡进行了固化处 理,设置了完善的挡土墙、截洪沟,对裸露的土地种 植了灌木、草皮等,厂区边坡固化产生的大量挡土 墙,亦在其上种植了爬山虎、莺歌藤等植物,厂区的 绿化起到了降尘除噪的作用,亦亮化了生产区;在厂 区绿化区域修建了人造景观水池、假山、凉亭、游步 道等,起到了亮化厂区生态环境,也为工作之余的员 工提供了一个休憩、交流等的活动场所。9o 。 3 选矿厂生产排出尾砂无堆存直接充填利用, 选矿废水未经尾矿库直接在厂区内处理后循环利 用,收尘废水沉淀后直接循环利用,有效地防止了废 弃物储存、倒运等环节中造成跑、冒、滴、漏引起污 染,亦避免了废弃物中重金属、残留浮选药剂的迁移 转化等引起的二次污染;厂区产生的生活污水,亦经 回收集中处理后用作厂区绿化用水,使其实现资源 化利用。 3结论 会泽铅锌矿选矿厂坚持贯彻实施清洁生产和节 能减排,提高了资源利用率、降低了能源消耗、杜绝 了污染物排放、改善了生态环境,创造了较好的资源 效益、环境效益、经济效益和社会效益,使企业走上 了可持续发展和循环经济之路,对其它选矿厂的建 设及生产具有较大的借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 肖仪武.会泽铅锌矿深部矿体工艺矿物学研究[ J ] .有色 金属,2 0 0 3 ,5 5 2 6 7 7 0 . 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