焦志强 高伟华 张 伟
李才荣 尹海林 孙丽丽
【摘要】：山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿建设焦家金矿生产系统优化综合节能改造项目，不仅可使企业管理更加规范，在取得预期经济效益的同时，更好地满足节能减排的需要，实现经济效益、社会效益与环境效益的统一。该项目采用国际先进的新型浓密机对尾矿输送系统进行节能技术改造；在望儿山分矿配电Ⅱ站和磨浮配电室二期供电变压器安装高压无功补偿装置；对分矿井下水建立高效排放数据模型，对深部井下涌水量进行实时和有效监控，达到有效地对突发较大涌水量进行有效防范和应对。项目建成后，每年可节标准煤1370吨。
关键词：节能减排 高效浓密机 无功补偿 井下水处理
一、**项目建设背景**
节能是一项长期的战略任务，也是当前的紧迫任务。节能工作要全面贯彻科学发展观，落实节约资源基本国策，以提高能源利用效率为核心，以转变经济增长方式、调整经济结构、加快技术进步为根本，强化全社会的节能意识，建立严格的管理制度，实行有效的激励政策，逐步形成具有中国特色的节能长效机制和管理体制。
焦家金矿隶属山东黄金集团有限公司，30多年来，经过若干次技术改造和新选矿厂建设，生产规模由原来日处理矿量500吨发展成为日处理矿量10000吨、年产黄金22万两，集采矿、选矿为一体的大规模现代化黄金矿山。焦家金矿选矿厂生产工艺流程分为：碎矿工艺、磨浮工艺、排尾工艺三部分。尾矿输送方面，浮选作业所得尾矿先用泵输送至焦家、望儿山、寺庄三矿区充填站，经充填站旋流器分级后，粗颗粒沉砂用于井下充填，细颗粒溢流返回至选矿厂53米浓密机；浓缩矿浆利用油隔离泥浆泵输送至距选矿厂7.5公里的尾矿库储存，浓密机溢流回水返回循环利用。 在现有生产模式下，向各矿区充填站以及尾矿库输送矿浆浓度较低，矿浆中部分细颗粒矿物和大量水分存在来回倒运现象，电耗浪费明显。同时，大量生产用水进入尾矿库外排，选矿用水负担较重，外排水对尾矿库周围环境也产生了一定影响。
山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿建设焦家金矿生产系统优化综合节能改造项目，不仅可使企业管理更加规范，在取得预期经济效益的同时，更好地满足节能减排的需要，实现经济效益、社会效益与环境效益的统一。
二、建设地点
山东省莱州市金城镇焦家村（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿矿区内）。
三、**建设内容、规模、产品方案**
采用国际先进的新型浓密机对尾矿输送系统进行节能技术改造，浮选尾矿在选矿厂内首先分级，取消了旋流器渣浆泵和回流渣浆泵工作环节。项目技术改造后，年可节约电力604.8万kWh，折标煤743.3吨标煤；每年尾矿库减少外排废水量260万立方米。
在望儿山分矿配电Ⅱ站和磨浮配电室二期供电变压器安装高压无功补偿装置，实现年可节约电力510万kWh，折标煤626.8吨标煤。
对望儿山井下水高效综合利用，更好的实现避峰就谷。
项目建成后，预计每年可节电1115万度，年节电折标准煤1370吨。节能效果显著，促进了节能减排的实现。
四、项目建设必要性
选矿作业中，尾矿处理主要包括尾矿坝、排洪系统、回水系统及尾矿输送系统四大部分。但长期以来，尾矿处理一直存在着基建投资大，经营费用高，占地多，污染环境等问题。随着我国国民经济的高速发展，有色冶金工业技术的不断提高，以及企业对技术经济指标越来越高的要求，特别是全球对环境的日益重视，各种新的尾矿处理技术应运而生，尾矿高浓度输送就是其中之一。在开采作业利用井下充填技术的矿山中， 尾矿输送系统是选矿厂与各充填站和尾矿库之间的纽带和桥梁，它是保证矿山持续生产的关键环节之一，也是生产成本的重要组成部分。在传统的尾矿输送模式下，为了防止输送管路中尾砂沉积、堵塞管线造成事故，大多采用较低的矿浆浓度并需要保持足够的浆体流速以防止颗粒沉降。低浓度尾矿输送使得大量的循环水在充填站和选矿厂之间来回泵送， 消耗大量电力；高浆体流速又增加了尾矿管线的磨损，增加成本，带来维护管理的问题。
在这样的背景条件下，尾矿高浓度输送得到业界的广泛认可和提倡。尾矿高浓度输送技术首先在加拿大得到使用，随后在全世界范围内推广开来，从20世纪80年代起，我国也开始该项技术的研究，并在实际工程中得到越来越普遍的认可。实现尾矿高浓度输送，需要4个基本前提条件：分级旋流器组，大型高效浓密机，适应高浓度高扬程输送的浆体泵，配套管路系统。而这四项前提条件是高浓度输送课题实现的关键， 矿浆性质是实现高浓度输送的核心指标。生产改造过程中，必须弄清楚尾矿流体特性、可选设备的适用性和经济评价等各方面要素。为此，国外专门从事浆体管道输送工程设计的公司数量较多且技术雄厚，其中有美国的柏克特公司(BECHTEL)、管道系统公司(PSI)、博而思公司(BRASS)和德国的萨尔茨吉特公司(SALZCGITTER)，这些企业均拥有一套较为成熟的浆体管道输送工程设计方法。而放眼国内，目前从事高浓度浆体管道输送的单位还不多，技术力量较为单薄，急需具备条件的企业机构对该项技术进行深入研发。
五、生产工艺技术方案
（一） 工艺设计原则
1、施工改造， 涉及改造方式、 施工路线、 进度安排等方方面面，具体细节需相关设计单位做出详细可行的施工方案。
2、尾矿库对储矿浓度有一定要求，设计过程中需根据实际情况考虑是否添加矿浆稀释装置。
3、根据焦家金矿生产特点，充填尾砂粒度+200目接近85%，并且输送距离较长，特别是望儿矿区，尾矿输送管道属于向上爬坡管道，为了保证高浓度、粗颗粒、长距离尾矿输送管道的安全、可靠、经济，必须进行焦家金矿充填尾砂特性及管道输送参数的试验研究。
（二）**焦家金矿尾矿高浓度输送工艺技术方案**
1、**项目实现目标**
（1）对黄金矿山尾矿高浓度输送进行深入研究，解决各项技术难题，使该项技术真正由科学研究转化为生产实践，推动整个黄金行业尾矿输送方式变革，实现“高效、节能、减排”的目标。
（2）显著减少焦家金矿浮选尾矿向各充填站以及尾矿库的输送量，节约大量输送电耗和设备磨损成本，每年为矿山创造大量经济效益。
（3）增加选矿厂生产回水利用率，减少日常生产中井下水使用比例，缓解长期以来选矿用水负担较重的难题。同时，避免了含有大量选矿药剂的废水外排，减轻尾矿库对周围环境的污染。
2、**项目实施技术依托**
选矿厂生产工艺分为碎矿工艺、磨浮工艺、排尾工艺三部分，矿石来自焦家矿区、望儿山矿区、寺庄矿区。矿石经过选矿处理后，进入厂区西侧的尾矿输送泵站进行统一调配输送。正常情况下，浮选尾矿从磨浮厂房泵送至 1#搅拌桶，通过泵站加压，分别输送至焦家、寺庄、望儿山三矿区充填站；在充填站经缓冲调节，采用渣浆泵给料，供旋流器进行分级，分级后粗颗粒尾砂用作充填，细颗粒尾砂及溢流水加压返回选矿厂，回流浓度约为15-20%，回流尾砂量约为总尾矿量的35%；回流尾砂进入选矿厂Φ53m浓密机，浓缩后矿浆浓度约为25%，溢流水循环使用，浓密机底流泵入3#搅拌桶，经尾矿输送泵站加压输送至尾矿库。
3、项目已有技术基础
焦家金矿选矿厂用于充填回流矿浆浓缩的Φ53米浓密机为该选矿厂一期配套设施，在目前10000t/d原矿处理量下，需浓缩矿浆量已远远超出其额定处理能力。生产过程中，在15~20%的给矿浓度下，其底流矿浆浓度仅为25%，在尾矿高浓度输送项目中，该浓密机首先不能满足改造要求，所以必须更换一台能够匹配目前生产，并且能够达到预期尾矿输送浓度的浓密机。
针对此情况，焦家金矿先后与上海里孚、淮北中芬、苏州奥图泰等多个浓密机生产厂家进行试验合作，最终确定了更换高浓度输送要求的高效浓密机。
4、项目工艺流程方案
尾矿库输送矿浆方面，更换高效浓密机和实行尾矿高浓度输送后，向尾矿库输送矿浆量大大减少，回水量显著提高，在降低输送能耗的同时，减少尾矿库外排水量，减轻当地环境污染。项目实施前后生产方案变化见图2，图3。
![]()
（**三）主要设备**
1、**选型原则**
设备的选择，应兼顾可靠、先进、投资合理三要素，并能适应工艺技术要求。选择产量高、质量好，有利于提高劳动生产率的高效能设备。
设备结构简单耐用，噪声低、震动小，便于看管和维护，零部件具有互换性，以便减少机物料的备件数量。
设备占地面积小，有利于节约厂房面积和基建投资。设备必须是技术上成熟，并经过定型及鉴定的。
2、**设备方案**
（1）尾矿高浓度输送技术改造前后主要设备明细
改造前主要设备一览表
序号
工艺设备
型 号
工作设备（台）
功 率（kw）
平均工作时间（h/d）
实际流量(m³/d)
1
浮选尾矿至尾矿1#搅拌桶
250ZJ-A60渣浆泵
1
280
24
16961
2
泵房至焦家充填站
8/6R-AH渣浆泵
1
172
24
9046
3
焦家回水
6/4D-AHR渣浆泵
1
65
24
7673
4
泵房至望儿山充填站
2DGN250玛尔斯泵
1
375
24
4334
5
望儿山回水
100ZGB渣浆泵
1
124
24
3727
6
泵房至寺庄充填站
2DGN280玛尔斯泵
1
487
16
3580
7
寺庄回水
100ZG
1
124
16
3069
8
矿泥尾矿到3#搅拌桶
8/6R-AH
1
172
16
3328
9
53米到3#搅拌桶
8/6E-AHR渣浆泵
1
190
24
9754
10
53米到生产水池
12SH-9A
1
200
24
4728
11
到尾矿坝
2DGN280玛尔斯泵
3
1461
24
13082
合计
13
3650
改造后主要设备一览表
序号
工艺设备
型 号
工作设备（台）
功 率（kw）
平均工作时间（h/d）
实际流量(m³/d)
1
矿泥尾矿到浓密机
8/6R-AH
1
192
16
1037
2
53米到3#搅拌桶
8/6E-AHR渣浆泵
1
172
24
4048
3
53米到生产水池
12SH-9A
1
200
24
10390
4
到尾矿坝
2DGN280玛尔斯泵
3
1461
24
7526
合计
6
2025
（2）配电站新增设备明细
新增主要设备表
序号
