马坑矿业12000TD铁选矿厂初步设计

江 西 理 工 大 学 本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：福建马坑矿业12000T/D选矿厂设计 学 院：资源与环境工程学院 专 业：矿物加工工程专业 班 级：061班 学 生：柴广武 学 号：01号 指导教师： 职称： 指导教师： 职称：

目录

目录 ................................................................................................................................... 2

摘要 .................................................................................................................................................. 3 绪论 .................................................................................................................................................. 5 第一篇 工艺篇 ................................................................................................................................. 6

第一章 概论 ............................................................................................................................. 6

1.1建厂地区概况 ............................................................................................................. 6

1.1.1厂区地理位置及交通 ...................................................................................... 6 1.1.2厂区气候 .......................................................................................................... 7 1.1.3厂区地震资料 .................................................................................................. 7 1.1.4厂区经济情况 .................................................................................................. 7 1.1.5厂区环境保护 .................................................................................................. 8 1.2矿区建设概述 ............................................................................................................. 8 1.3地质与矿床 ................................................................................................................. 9

1.3.1矿床发现、勘查史 .......................................................................................... 9 1.3.2区域地质 .......................................................................................................... 9 1.3.3矿区地质 ........................................................................................................ 10 1.3.4矿石结构、构造 ............................................................................................ 11 1.4采矿方法和原矿的运输 ........................................................................................... 13

1.4.1采矿方法及运输 ............................................................................................ 13 1.4.2采矿工作制度 ................................................................................................ 13 1.5精矿用户与产品规格 ............................................................................................... 13

1.5.1精矿用户、名称、地址、产品运输方法及制度 ........................................ 13 1.5.2产品规格 ........................................................................................................ 14 1.6场址选择 ................................................................................................................... 14

1.6.1厂址选择 ........................................................................................................ 14 1.6.2厂址所在地的选择 ........................................................................................ 14

第二章 矿石可选性研究 ....................................................................................................... 15

2.1原矿性质 ................................................................................................................... 15

2.1.1矿床类型和矿区划分 .................................................................................... 15 2.1.2矿物组成和矿石类型 .................................................................................... 15 2.2铁矿石的选矿方法 ................................................................................................... 16 第三章 工艺流程的选择和计算 ........................................................................................... 17

3.1选矿厂各车间的工作制度 ....................................................................................... 17 3.2破碎车间的设计 ....................................................................................................... 17

3.2.1破碎流程的选择与论证 ................................................................................ 17 3.2.2破碎流程的计算 ............................................................................................ 18 3.3 磨矿车间的设计 ...................................................................................................... 21

3.3.1 磨矿分级流程的选择 ................................................................................... 21 3.3.2磨矿流程的计算 ............................................................................................ 22 3.4选别流程的计算与设计 ........................................................................................... 22

3.4.1选别流程的选择与论证 ................................................................................ 22

3.4.2选别流程的计算 ............................................................................................ 23

3.4.2.1磁选流程的计算 ................................................................................. 25

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摘要

选矿厂设计是矿山建设极其重要的环节，它既为上级部门建设矿山提供决策的科学依据，也为矿山的投资，生产，社会效益和今后的改造，扩建起到决定的作用，保证最小的投入，获得最大，最快的产品的关键。同时，它也是科技新技术应用生产时间的栋梁，国内外在选矿领域重的科研新成果和生产中的先进经验，先进技术都要通过选矿厂设计来推广到生产实践中去，因此，选矿厂设计是一个极其复杂的设计过程。

选厂的建设，可重复利用国家资源，加速祖国四化建设，为企业创造较大的利润，为国家换取大量的外汇，它也有利于劳动力的开发和合理利用，有利于当地经济的发展，造福祖国，造福人民。

长期以来，选矿厂设计一直以来是采用传统的人工设计，随着计算机技术的发展，国内外在开展选矿厂设计过程中采用计算机辅助设计，主要目的是尽可能的采用计算机代替让你共完成设计工作，因此，本次毕业设计中我尽可能采用计算机辅助设计来进行选矿厂设计，尤其是各个车间配置的绘制，因此能如期完成毕业设计。

关键词：选矿；计算机辅助设计；矿山

Abstract

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绪论

一． 设计依据

根据江西理工大学矿物加工教研室对毕业生下达的设计任务书，设计福建马坑矿业12000T/D大型选矿厂。

二． 建厂的重要性

本次设计选厂主要回收铁产品，随着经济地发展，铁元素日益得到人们的重视，并应用到各个行业中去。选厂的建设，可给企业创造较高的利润，并为国家换取大量的外汇；它亦有利于劳动力的开发和合理利用，有利于当地的经济发展。

铁金属现在应用于各行各业中，它具有良好的导电性和导热性，能和多重金属形成合金，。这些合金具有良好的机械性能，耐磨、耐腐蚀、耐高温，是电器、武器、建筑、防腐的组要材料，它广泛应用于飞机制造业，化学工业，食品工业，药业以及我们日常生活的各个领域。

由此可见，建厂可以充分利用国家资源，加速国家发展，造福国家，造福人民。

三． 设计内容

在本次设计过程中，首先，在余新阳老师的指导下，对福建马坑矿业有限公司的选矿厂进行了实地参观，吸取了先辈们的成功经验。

其次，多方面的参考各类文献，收集各种图纸以及与马坑选厂的相关的资料。 完成对选厂地址的考察，并收集齐备资料后，在本设计过程中，在余老师辛勤指导下，本人主要进行了选厂工艺流程的计算、选矿厂主要设备的计算与选择、辅助设备的选择与计算以及在供水、供电、建筑、经济方面的概算，并核算本选

厂的还本期预计为三年。

经过初步的计算、审核，本设计圆满地完成了原定的任务，达到既定的目的，成功地设计出福建马坑矿业12000T/D大型选矿厂。

第一篇 工艺篇

第一章 概论

1.1建厂地区概况

1.1.1厂区地理位置及交通

福建龙岩马坑铁矿位于福建省龙岩市，矿区地理座标为东经117°05′，北纬25°位于福建省龙岩市市区城南15公里马坑村东南方，矿区面积3.7771平方公里。矿区距319国道和漳（州）龙（岩）高速公路1.5公里，距龙岩火车站约12km，交通十分便利。

龙岩现有国道319、205线贯穿闽西全境、漳（州）龙（岩）高速公路全线贯通，龙（岩）长（汀）高速公路项目已开工建设，龙岩连接华东与华南的重要通道龙（岩）梅（州）铁路已投入运营，龙(岩)漳(平)铁路和鹰厦铁路在漳平市交汇，连接京九线的赣（州）龙（岩）铁路已建成通车，连城机场民航已开通，则龙岩通往省内省外的公路、铁路、航空网络四通八达。

1.1.2厂区气候

本区属温湿多雨亚热带潮湿气候区。降雨量充沛，是本区地下水主要补给来源。根据龙岩气象站1939-1981年资料，年降雨量一般为1347.3-1986.4毫米，年最大和最小降水分别为2495.9毫米（1975年）和1188.9毫米（1958年）。雨季一般为3-8月份，旱季一般为9月至翌年2月。雨季降水约占全年降水量75%左右，雨量比较集中，强度大，1973年4～5月，连续降雨49天，累计降水量达891毫米，月最大降水量为632.2毫米；日最大降水量为322．0毫米。降雨特征是冬春季节阴雨连绵，夏季多大雨、暴雨，秋季多为雷阵雨。

1.1.3厂区地震资料

据科学院地质研究所地震资料表明，本区位于长乐-诏安深断裂与邵武-河源深断裂两活动带之间，属中强震区。

1.1.4厂区经济情况

福建马坑矿业隶属于中国有色金属总公司，行政、业务有中央和地方共同领导和管理，公司设在江西省龙岩市。

矿区所在地龙岩市盛产松木、竹子、杉木，附近有水泥厂、砖瓦厂，因而该地区建筑材料较为丰富、取用方便。同时，该地区农业较为发达，人均耕地2亩，主要农作物有水稻、油菜、棉花等，粮食可以自给，石油需要部分外调。该地区副业也较为发达，主要有林业、养殖业，副产品茶叶产量较大，蔬菜产量逐年上升，所以厂区农副产品很丰富。

厂区劳动力来源很充足，因此建厂后可以充分利用。

1.1.5厂区环境保护

马坑矿业矿山资源十分丰富。随着开采和选矿规模的逐年扩大，选矿过程中的污染物也相应增加，根据马坑矿业几十年的生产经验，环境保护中最大问题是尾矿库的渗漏，洪水和生产中的粉尘等，故有必要进行环境综合治理。

1.2矿区建设概述

龙岩马坑铁矿与1958年发现，先后有多家地质队在矿区做过普查找矿工作。矿区位于龙岩“山字型”构造前弧东翼内侧。其东为天山凹断层，西界为溪马河断层，东西长约4000m，南北宽700-1000m。勘察中将矿区划分为东、中、西三个矿段。

中矿段的详勘工作由福建省原121煤田地质勘探三中队完成，于1976年提交了《福建省龙岩县马坑铁矿中段详细勘探地质报告》；西矿段的详勘工作，由福建省地质8队（冶金三队参加）于1976年3月至1982年4月完成，1983年6月提交《福建省龙岩市马坑铁矿西矿区详细勘探地质报告》。

上述地质报告，其中《福建省龙岩县马坑铁矿中段详细勘探地质报告》是由地质、设计、生产部门组成的“三结合”会议形式，于1976年9月26日审议通过的。《西矿段地质报告》经福建省矿产储量委员会审查，并以闽储决字（1987）003号决议书批准作为矿山建设设计依据。批准的储量见表3-1。 表3-1 储量级别 1. 磁铁矿石（万t） B+C+D级 其中：B级 C级 B+C级 D级 2. 铁矿中伴生钼金属（t） C级 D级 C+D级 3. 共生单钼矿金属（t） D级 中矿段 11522.10 1652.80 6824.20 8477.00 3045.10 2624.13 2508.5 5132.63 （Mo 0.073%） 2733.78 （Mo 0.073%） 西矿段 33151.07 4254.18 19314.00 23568.18 9582.89 7373.0 15774.0 23147.0 （Mo 0.079%） 22469.0 （Mo 0.108%）

1.3地质与矿床

1.3.1矿床发现、勘查史

马坑大型铁矿床位于福建省龙岩市东南1200方向，平距12km处。地理座标：东经117°04′16″—117°06′04″；北纬24°57′—25°01′。矿区面积4 km2，划分为东（F1—95线）、中（F1—71线）、西（71—51线）三个矿段。

区内地表铁矿，古人早有采掘冶炼。而深部隐伏的磁铁矿，系1957年开展地面磁测发现磁异常后，于1958年3月经深部钻探验证发现的。

1958年3月—1962年3月，对矿区的中、东矿段进行普查和初勘，提交了“福建龙岩马坑铁矿地质勘探中间报告”；1971年4月—1976年3月，对中矿段进行详勘，提交了“福建省龙岩县马坑铁矿中矿段详细勘探地质报告”；1976年3月—1983年6月，对西矿段进行详查和勘探，提交了“福建省龙岩市马坑铁矿区西矿段详细勘探地质报告”。矿区总计施工钻孔342个，164957.43m。

该矿床现由龙岩马坑矿业有限责任公司进行地下开采。

1.3.2区域地质

矿区位于华南褶皱区东部，闽西南拗陷带东南靠政和—大埔断裂带一侧。 区内自奥陶纪至侏罗纪地层均有分布，以石炭—二叠纪地层最为发育。奥陶纪浅变质岩分布于矿区西部和东北部，为本区的基底地层。 晚泥盆世—早三叠世地层为一套粗碎屑岩、碳酸盐岩、细碎屑岩夹煤层的准地台型沉积，其中中石炭世经畲组（C2 j）为一套硅泥质角砾岩、泥岩、粉砂岩、白云质灰岩、硅质铁质层夹火山岩地层，是区内铁矿的主要赋存层位。侏罗纪地层分布于东南部，为一套陆相沉积—火山岩地层。

区内褶皱、断裂发育，区域构造线以北北东向为主。褶皱构造主要表现为多期构造运动形成的迭加褶皱，多为线状褶皱，轴向北北东为主，规模较大的有大洋背斜、苦坑—崎獭向斜、火德坑—马坑背斜，其中火德坑—马坑背斜为区内的主要控岩控矿构造，轴向北东40°—45°，长26km，宽3km。断裂构造有北东、北北东、南北、北西及东西向几组：北东向断裂发育于古生代地层中，属区内的

早期断裂；北北东向断裂为区内最为醒目的构造，构成两个断裂带； 南北向断裂发育于古生代地层中，并切入大洋岩体，具多期活动特征；北西向断裂常被北东、北北东向断裂错断并切穿燕山早期花岗岩体，具长期活动特征。

区内以燕山早期侵入岩较为发育，规模大、分布广，主要有二长花岗岩（ηνγ52（3）b）、含黑云母花岗岩（γ52（3）c）、细粒花岗岩（γ52（3）d），以含黑云母花岗岩规模最大，主要有出露于矿区西部的大洋岩体和东部的莒舟岩体，与铁矿有成因联系。燕山晚期侵入岩有中粒花岗岩（γ53(1) b）、花岗斑岩（γ53(1)d）、石英斑岩（λπ53(1)d），多呈小岩体或岩脉产出。此外，还见有印支期辉长辉绿岩和辉绿闪长岩脉产出，侵入于早石炭—早三叠世地层中，与铁矿空间关系密切。

区内早石炭世—早二叠世地层、侏罗纪地层中均有火山岩产出，其中以早、晚侏罗世火山岩分布最广。而与区内铁矿具有密切成生关系的是早、中石炭世火山岩，岩性为安山质熔结凝灰角砾岩、安山玄武岩及含凝质砂质泥岩等，矿区外围的广大地区也发现有此类火山岩，显示了海西期的这套以中基性为主的火山岩在马坑矿区外围的区域上广泛分布，可能是该区铁矿的主要成矿层位。

1.3.3矿区地质

矿区内早石炭—早二叠世地层（C1lnot—P1 j）发育，呈北东南西向分布，倾向北西，从南东往北西，地层从老至新依序展布，组成马坑背斜的西翼。仅北东边界外缘，偶见奥陶纪地层。

早石炭世林地组（C1 l ）：地表分布于F1和溪马河边界断层外侧，地层厚度＞290m。属滨海—海陆交互相为主的碎屑岩沉积。岩性：下部为灰白色厚层状石英砂砾岩夹石英砂岩、粉砂岩；上部为灰白色厚层状石英砂岩夹砂砾岩、粉砂岩，时夹流纹质凝灰质砂质泥岩和磁铁矿小矿体，偶见含泥质碎裂灰岩透镜体。上部石英砂岩和粉砂岩含铁质稍高，常具辉钼矿化、黄铁矿化、绿泥石化、矽卡岩化等。

经畲组（C2j）：属浅海相硅铁和钙铁为主的沉积建造，厚数米—174m，与下伏林地组呈整合接触。岩性：下部为石英磁铁矿；中上部为透闪石磁铁矿、透辉石磁铁矿和石榴石磁铁矿夹石英岩化砂岩、蚀变泥岩、安山玄武岩、流纹质凝灰质砂质泥岩和硅质岩。与邻近的中甲经畲组（C2j）对比，马坑主矿体下部的石

英磁铁矿相当于经畲组下部的硅泥质岩和硅质岩，中上部的透闪石磁铁矿、透辉石磁铁矿和石榴石磁铁矿与经畲组中上部以碳酸盐岩为主的层位相当，夹层也相似，均以碎屑岩和火山碎屑岩为主。

船山组（C3c）：地表零星出露于东北部F1断层内侧。以灰白色厚层状大理岩化灰岩为主，夹含燧石生物灰岩。底部灰岩常蚀变为矽卡岩、大理岩。平均厚度165m。

栖霞组（P1q）：地表分布与船山组基本一致。岩性为深灰色中厚层状含泥质生物灰岩、含燧石灰岩，顶部为硅质岩。上部有时见透镜状磁铁矿小矿体。平均厚181m。

文笔山组（P1w）：地层分布于57线以东，F1断层内侧和F2，断层的上盘。为浅海相细碎屑沉积，岩性为黑色块状泥岩、中厚层状砂质泥岩夹钙质粉砂岩，局部见流纹质凝灰质泥岩和霏细岩。平均厚度178m。

加福组（P 1j）：现称童子岩组。广泛分布于矿区的西南、西北部及F2，断层的上盘。属海陆交互相含煤沉积建造。岩性：第一段以灰黑色中厚层状泥岩和砂质泥岩为主，夹少量细砂岩和粉砂岩，下部含煤层、煤线5层以上（可采1—2层），煤层厚0.5—4m，为无烟煤；第二段以灰—深灰色中厚层状粉砂岩、砂质泥岩和黑色块状泥岩为主的不含煤段。地层厚度＞392m。

1.3.4矿石结构、构造

1.磁铁矿石结构、构造：

矿石结构主要有显微他形粒状变晶结构（粒度0.01~0.05mm）、微粒—细粒花岗变晶结构（粒度0.05~0.2mm）、似海绵陨铁结构、交代结构等，次为微粒—细粒状变晶镶嵌结构、他形一半自形粒状变晶结构，再结晶加大结构，自形半自形晶结构，偶见变余鲕状结构、变余云雾状结构、尘埃嵌晶结构、变余显微鳞片结构、斑状变晶结构 、动力结构等；矿石构造主要有条带—条纹状构造、浸染状—稀疏浸染状构造、块状构造、斑杂状构造，次为脉状—网脉状构造、环带状构造，偶见角砾状构造、变余胶状构造、变余豆状构造等。

2．矿石矿物组分

铁矿石金属矿物较单一，以磁铁矿为主，次为赤铁矿和后期热液迭加的辉钼矿等硫化物，少量黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌石、方铅矿、黄铜矿；脉石矿物主要

为石英、透辉石、次透辉石—钙铁辉石、钙铁榴石、透闪石等，其次为方解石、萤石、绢云母、粒硅镁石、绿泥石、蓝绿角闪石、斜长石、钙蔷薇辉石、锰三斜辉石、阳起石、钾长石、符山石、黑柱石、蔷薇辉石、白云石等，少量钙铝榴石、黑云母、白云母、碧玉、磷灰石、葡萄石、蛇纹石、滑石、绿帘石、普通角闪石等。

钼矿石金属矿物主要为辉钼矿，少量或微量黄铁矿、闪锌矿、赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、白钨矿、锡石等；非金属矿物随围岩岩性不同而异，有透辉石、石榴石、普通辉石、闪石类、长石类、石英、方解石、符山石、萤石、绿泥石、白云母等。

3．矿石的化学成分 （1） 磁铁矿石

主要有用组分为Fe，伴生有益组分有Mo、Ga、Ge等元素。有害组分除S、Zn局部较高外，P、Pb、Sn、As等平均含量远低于工业指标的允许值。矿区（西矿段）TFe平均品位37.85％。主矿体TFe平均品位37.92％，品位总体上较稳定，品位变化与矿石类型关系密切，石英型磁铁矿、透闪石型磁铁矿品位较高（TFe平均分别为42.87％、47.97％），透辉石型磁铁矿品位中等（平均36.18％—39.18％），石榴石型磁铁矿品位明显偏低。物相分析磁性铁占TFe61.02~96.41％。有用伴生元素：Mo以辉钼矿形式存在，平均含量0.028％；Ga、Ge含量普遍，赋存状态不清，Ga平均含量0.0022％，Ge平均含量0.0013％。 有害组分：S平均含量0.3％，以黄铁矿形式存在；P平均含量0.008％，以磷灰石形成存在；Zn含量除石榴石型磁铁矿石略高外，其它类型0.009~0.059％，以闪锌矿形式存在；Cu、Pb、Sn、As等平均含量远低于允许值。主要造渣组分（CaO+MgO）／（SiO+Al2O3）=0.44~0.52，属酸性矿石。

小矿体：西矿段153个小矿体TFe平均品位为36.96％。单个矿体TFe平均品位在30~50％，最高66.28％。大部分小矿体的有益组分、有害组分、造渣组分与主矿体的石榴石磁铁矿矿石相似，仅小部分与主矿体的透辉石磁铁矿矿石相近。

1.4采矿方法和原矿的运输

1.4.1采矿方法及运输

主矿体的顶板围岩，以大理岩或大理化灰岩以及辉绿岩为主，岩体溶洞发育，并且发育深规模大。除断层破碎带附近和溶洞地段外，岩体稳定性较好，坚固性系数ｆ＝7-13。矿体底板围岩主要是石英岩、石英化砂岩和粉砂岩，除断层破碎带附近粉砂岩外，岩体稳固性较好，坚固性系数ｆ＝8-14。马坑铁矿床埋藏深，矿石储量大，地下涌水量大，规划分三期建设开采。一期开采设计范围为71-83勘探线，标高为40-490ｍ间的矿体，地质储量667.2万ｔ，设计规模50万t/a，采用平硐开拓，窄轨电机车运输浅眼留矿法开采。2001年6月开始施工建设，2004年6月建投产。后来进行了一期延深工程设计，开采420-300ｍ标高间的矿体，设计规模100万t/a，目前延深工程正在施工之中。

二期初步设计开采范围为57-83勘探线间标高为300-0ｍ的矿体，地质储量17566.77万ｔ，平均地质品位39.16％。设计规模原矿300万t/a，铁精矿122.46万t/a，采用胶带斜井-辅助竖井开拓，阶段高度100ｍ，设200、100、0ｍ三个阶段水平。设计采矿方法以无底柱分段崩落法为主。二期建设2006年全面开工，主要开拓井巷工程有通风竖井、副井、胶带斜井，当年完成主要井巷开拓工程量3057.9m/83020.2ｍ，2007年施工开拓工程量5052ｍ/11865ｍ3.0ｍ以下。

1.4.2采矿工作制度

本设计的工作日为330天，每天工作2班，每班工作8小时。

1.5精矿用户与产品规格

1.5.1精矿用户、名称、地址、产品运输方法及制度

福建省马坑铁矿选厂主要生产铁精矿，有关精矿用户、名称、地址、产品运输方法及制度见表1-2。

表1-2： 精矿名称 铁精矿 用户名称 龙岩冶炼厂 地址 产品运输方法 福建省龙岩市 汽车 运输周期 每天一次

1.5.2产品规格

本设计的铁精矿的品位为65%。

1.6场址选择

1.6.1厂址选择

选矿厂的厂址选择，是选矿厂设计前期工作中一项政策性很强的综合性技术工作。他必须贯彻我国工业建设的各项方针、政策，满足工艺要求，充分体现生产和生活的长期合理性。

本设计选厂的处理量为12000t/d，属于大型选厂，由于选厂的精矿运输量合原矿运输量都大，距离冶炼厂比较近，可以选择公路运输，因此将场址选择在矿上，兵将选厂建在由一定高差的山坡上，这主要是考虑以下几点：

(1)设计选厂属于大型选厂，原矿运输量大，在矿山建厂较合理。 (2)尾矿在矿区容易解决。

(3)山坡建厂充分利用了自然地形，而且山地土质坚硬，不占农田。 (4)山坡建厂在有足够高差的的山坡上，可是物料自流输送，同时尾矿排放也较方便，减少了选厂基建和生产浪费。

(5)矿山接近水源，用水方便，而且水源充足。 (6)矿山用电也比较方便。

(7)交通运输方便，矿区距319国道和漳（州）龙（岩）高速公路1.5公里，距龙岩火车站约12km。

1.6.2厂址所在地的选择

选厂厂址选择在采场山后山坡地区，该地区较为开阔、地势较缓。主要设施可集中布置，磨磁车间矿浆自流。建厂在该地区，其具体优点如下：

（1）距离矿山近，原料运输短。

（2）尾矿排放近且合理。在选厂主导风向的下风向，有好多处天然良好的尾矿池，三面靠山，只需一面筑坝。

（3）供水方面，矿区西面有皇岗水库，又有丰富的地下水，水源比较近，含有害离子少，对选矿工艺影响小，可以直接作为生产、生活用水的水源。

（4）供电方面，矿区前不到500米就有减压变电所，电源充足。

（5）地形坡度较为合适，破碎车间地形坡度25度左右，磨磁车间地形坡度15度左右，而且山坡建厂，不占农田。

（6）工程地质条件好，黏土及岩石的计算强度符合建厂需要，地下水对建筑物无侵蚀作用。选厂各建筑物均可设在地下水位以上，整个厂对建筑物无侵蚀作用。选厂各建筑物均可设在地下水位以上，整个厂区不受洪水威胁。地震强度在6级以下。

（7）矿区周围的绿化地带比较好，可以治理一定的空气污染，周围的资源丰富，如水泥、砖瓦、木材等，建筑造价便宜，劳动力充足。

（8）交通运输方便，矿区距319国道和漳（州）龙（岩）高速公路1.5公里，距龙岩火车站约12km。

第二章 矿石可选性研究

2.1原矿性质

2.1.1矿床类型和矿区划分

马坑大型铁矿床分为东（F1—95线）、中（F1—71线）、西（71—51线）三个矿段，自奥陶纪至侏罗纪地层均有分布，以石炭—二叠纪地层最为发育。奥陶纪浅变质岩分布于矿区西部和东北部，为本区的基底地层。 晚泥盆世—早三叠世地层为一套粗碎屑岩、碳酸盐岩、细碎屑岩夹煤层的准地台型沉积，其中中石炭世经畲组（C2 j）为一套硅泥质角砾岩、泥岩、粉砂岩、白云质灰岩、硅质铁质层夹火山岩地层，是区内铁矿的主要赋存层位。侏罗纪地层分布于东南部，为一套陆相沉积—火山岩地层。

2.1.2矿物组成和矿石类型

（一）矿物组成

原矿中主要金属矿物：以磁铁矿为主，次为赤铁矿和后期热液迭加的辉钼矿等硫化物，少量黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌石、方铅矿、黄铜矿；脉石矿物主要为石英、透辉石、次透辉石—钙铁辉石、钙铁榴石、透闪石等，其次为方解石、萤石、绢云母、粒硅镁石、绿泥石、蓝绿角闪石、斜长石、钙蔷薇辉石、锰三斜辉石、阳起石、钾长石、符山石、黑柱石、蔷薇辉石、白云石等，少量钙铝榴石、黑云母、白云母、碧玉、磷灰石、葡萄石、蛇纹石、滑石、绿帘石、普通角闪石

等。

（二）矿石类型

马坑铁矿主要矿石类型按其含矿性质不同，可分为蚀变千枚岩和蚀变花岗闪长岩两大类。按结构类型不同，可分为细脉型和浸染型两大类型。

2.2铁矿石的选矿方法

（一）磁铁矿选矿

主要用来选别低品位的“鞍山式”磁铁矿。由于矿石磁性强、好磨好选，国内磁选厂均采用阶段磨矿和多阶段磨矿流程，对于粗粒嵌布的磁铁矿采用前者（一段磨矿），细粒、微细粒嵌布的磁铁矿采用后者（二段或三段磨矿）。我国自己研制的系列化的永磁化，使磁选机实现了永磁化。70年代以后，由于在全国磁铁矿选矿厂推广了细筛再磨新技术，使精矿品位由62％提高到了66％左右，实现了冶金工业部提出精矿品位达到65％的要求。

（二）弱磁性铁矿选矿

主要用来选别赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、假象赤铁矿或混合矿，也就是所谓的“红矿”。这类矿石品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂，选别困难。80年代后，选矿技术方面对焙烧磁选、湿式强磁选、弱磁性浮选和重选等工艺流程、装备和新品种药剂的研究不断改进，使精矿品位、金属回收率不断提高。如鞍钢齐大山选矿厂采用弱磁—强磁—浮选的新工艺流程，获得令人鼓舞的成就。

（三）多金属共（伴）生矿选矿

这类矿石成分复杂、类型多样，因此采用的方法、设备和流程也各不相同，如白云鄂博铁矿采用反浮选—多梯度磁选、絮凝浮选、弱磁－反浮选－强磁选、弱磁－正浮选、焙烧磁选等不同的工艺流程，以提高铁的回收率，并综合回收稀土氧化物。攀枝花铁矿通过磁选获得TFｅ53％左右的钒铁精矿，磁选后的尾矿通过弱磁扫选－强磁选－重选－浮选－干燥电选，获得钛精矿和硫钴精矿，回收钛和钴。大冶铁矿采用弱磁－强磁和浮选，综合回收铁、铜和钴、硫等元素。

第三章 工艺流程的选择和计算

3.1选矿厂各车间的工作制度

选矿厂各车间的工作制度见表3-1

表3-1选厂工作制度

车间名称 规模 工作制度 年设备运转天数 330 330 330 每天工作班数 3 3 3 每班运转时间h 6 8 8 全年运转小时数h 5940 7920 7920 年作业率% 破碎车间 磨浮车间 精矿脱水 大型 大型 大型 67.8 90.4 90.4 破碎车间工作制度与采矿制度一致。选矿厂规模为大型，矿石较易选，设备作业率应取最大值。

3.2破碎车间的设计

3.2.1破碎流程的选择与论证

1.设计破碎流程

福建马坑矿业所采用的是新常规破碎流程，该流程在近代铁选厂广为采用，即三段一闭路破碎，细碎前加预先筛分和干磁抛尾做业，一段球磨与螺旋分级机闭路分级，二段球磨与水力旋流器闭路分级的破磨工艺。所谓的“新常规流程”是指它与一般的常规流程有所不同。它实现了“多破少磨”的破磨原则，提高了破磨的综合经济效果，降低了破磨总能耗。

本设计就是采用新常规破碎流程，采用三段一闭路破碎流程(见图3-1),给矿粒度为500~0mm，控制破碎最终粒度为10~0mm，采用旋回破碎机作为粗碎，中碎用标准圆锥破碎机，细碎用短头圆锥破碎机。细碎前预先用直线振动筛予以强力筛分，原先筛去中碎后矿石中细粒级的粉矿，更重要的是消除细而粘的粉矿对破碎作业的影响，不需洗矿而保证细碎做业的正常运行，从而能适应于处理一般的含泥矿石。

图3-1 三段一闭路破碎流程

2.破碎流程的论证：

破碎的段数主要取决于原矿的最大粒度与最终破碎产品的粒度。本设计Dmax=500mm，dmax=10mm，则总破碎比S=Dmax/dmax=500/10=50.以常规的破碎流程，S=50时，应采用三段破碎，因此本设计采用三段破碎是合理的。

由于原矿含水量为1.5%，又属于中硬矿石，本设计选厂为大型选厂，在细碎前设预先筛分，预先筛出给矿中合格粒级物料，可以防止矿石的过粉碎，减少进入破碎机的矿石量，并增加了矿石在破碎腔中的流动性，提高了破碎机的生产能力。

破碎前设预先筛分，用以控制破碎产物的最终粒度，同时又防止了又用矿物的过粉碎，因而，筛分的设计是合理的。

3.2.2破碎流程的计算

设计已知条件：选矿厂的规模为12000t/d，无手选和洗矿作业，原矿最大粒度为500mm，破碎最终产物为10mm，矿石的松散密度2.425t/m3，中等可碎性矿石，破碎车辆工作制度为每日三班，每班6小时。

1.计算破碎车间的小时处理量。

Q=Qd/6.0*3=12000/6*3=666.67（t/h）。 2.计算总破碎比 S=Dmax/dmax=500/10=50 3.初步拟定破碎流程

根据总破碎比，选用三段一闭路破碎流程如图3-1 4.计算选择各段破碎比 （1）平均破碎比 Sa==3.68

（2）由于第三段作业为闭路作业，则第一、二段的破碎比可略小于Sa，而第三段的破碎比又可略大于Sa。初步确定第一、二段破碎比为：

S1=S2=3.5

所以 S3=S/S1*S2=50/3.5*3.5=4.08 5.计算各段破碎产品的最大粒度 d2= Dmax /S1=143mm d3= Dmax /S1*S2=40.8mm d5= Dmax / S1*S2*S3=10mm 6.计算各段破碎机排矿口宽度

已知各段破碎产品最大粒度，可查《选矿厂设计》之Z值，计算各段破碎机的排矿口宽度 。

（1）第一段破碎机排矿口宽度e2： e2=d2/Z=143/1.45=98.6mm (取100mm) （2）第二段破碎机排矿口宽度e3： e3=d3/Z=40.8/1.9=21.5mm (取22mm) 7.确定第三段筛子和破碎机排矿口宽度 采用常规筛分工作制度 （1）e9=10mm

（2）细筛闭路筛筛孔a=10mm （3）筛分效率E=85%。 8.计算各产物的产率和重量 （1）第一段破碎作业：

Q1=666.67t/h , γ1=100% Q2=666.67t/h , γ2=100% （2）第二段破碎作业： Q3=666.67t/h , γ3=100% （3）第三段破碎作业： Q4=( Q3ββ

-103

-103

+ Q9β

-109)E

——为产物3中小于10mm粒级含量，查中碎机排矿粒度特性曲线作近

似计算。

Β

-109

——为产物9中小于10mm粒级含量，查细碎机排矿粒度特性曲线。

因为细碎前有12%的抛尾作业（抛掉原矿的） Q7=80t/h , γ7=12%

Q4=(12000-12000*12%) /3*6’=586.67t/h Q9 =(Q4- Q3Eβ

-103

)/Eβ

-109 =1098.06t/h

γ9= Q9 / Q1=164.71% Q10= Q3 + Q9 =1764.71t/h γ

10

=264.71%

Q5 =Q6=1178.04t/h γ5=γ5=176.71%

原矿含水率1.5%，破碎流程不设洗矿作业。

表3-2 破碎流程计算结果

Q Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10

数值（t/h) 666.67 666.67 666.67 586.67 1178.06 1178.06 80.00 1098.06 1098.06 1764.73

γ γ1 γ2 γ3 γ4 γ5 γ6 γ7 γ7 γ7 γ7

数值（%） 100 100 100 88 176.71 176.71 12 164.71 164.71 264.71

3.3 磨矿车间的设计

3.3.1 磨矿分级流程的选择

1 . 磨矿分级流程的选择与计算

磨矿分级流程的选择，主要依据矿石性质及矿物粒度堪布特性等条件而定。这些特性应在选矿试验研究报告中提出。因此，设计时可根据试验所提供的数据，及设计原始条件等因素，进行磨矿分级流程的选择。选择时要考虑选矿厂的规模等因素。

本设计采用两段磨矿，一段磨矿细度为﹣200目占50%，用格子型球磨机与分级机自流形成闭路。二段磨矿为粗精矿再磨，磨矿细度为﹣200目占85%，用溢流型球磨机与水力旋流器形成闭路，具体流程见图3-2、图3-3。

破碎合格产品 1 2 3 4 5 粗精矿 图3-2 一段磨矿流程图 图3-3 二段磨矿流程图 2、磨矿流程的论证

从磁铁矿的嵌布来看，当磨矿细度在﹣200目53%左右时，磁铁矿的单体解离度达到80%以上，这时易选的磁铁矿基本上解离出来，磁选作业时大部分都可以回收，这说明一段磨矿设计的合理性。

一段磨矿后置检查分级，保证有足够细的溢流浓度以供选择，这种设计是合理的，它同时又将较粗的物料返回磨矿机，保证有合适的返砂量，以满足磨矿机有适量的物料量，从而提高其效率，减少有用矿物的过粉碎；二段磨矿前设预先

检查分级，它不但具有一段分级的功能和特点，它还能先分出给矿中已经合格的物料，从而来提高磨矿机的管理。因此，二段磨矿的分级设计也是合理的。

3.3.2磨矿流程的计算

1、一段磨矿分级流程的计算 ① 原始指标 Q1=440t/h

② 循环负荷C1的确定，取C1=250%

因本设计选厂一段采用球磨机与分级机自流配置，采用了类似选矿厂的实际生产资料，取C1=250%

③磨矿流程的计算

由矿量平衡：Q4=Q1=440 t/h γ4=γ1=88% Q5=C1Q1=2.5×440=1100 t/h γ5=220% Q2= Q5+ Q1=1540 t/h

Q3=Q2=1540t/h γ3=γ2=308% 2、二段磨矿分级流程的计算 ① 原始指标 Q10‘=201.73t/h ② 循环负荷C2的确定，取C=200%

因本设计选厂一段采用球磨机与水力旋流器配置，《查选矿厂设计》，取C2=200%

③ 磨矿流程的计算

Q10‘=201.73t/h γQ22=C2Q10=403.46 t/h γQ10=(1+ C2)Q10‘=605.18 t/h γ

10’

=40.35%

22

=80.69% =121.04%

10

3.4选别流程的计算与设计

影响选别流程的主要因素有有用矿物的嵌布特性、矿石的泥化程度、矿物的比磁化系数，有用矿物的种类和选矿厂的生产能力。

3.4.1选别流程的选择与论证

1.选别流程的选择

根据原矿性质、现场的实验研究及现场几十年来的生产实践，设计采用四次

磁选的原则流程，已达到品味65%的铁精矿。流程见图3-4。

图3-4设计原则流程

2.选别流程的论证

福建马坑矿石为磁铁矿，矿物组成简单，属于均匀嵌布，易磁易选，故本设计流程采用了四次磁选的选别流程。磨矿溢流首先进行一段磁选，粗选精矿经水力旋流器分级后经过二、三次磁选。在经过筛分，分出不合格粒级回溢流型球磨机再磨已达到粒级要求。最后得到品味65%，回收率83.40%，-200目占85%的合格铁精矿。所以用此流程可获得较好的选别指标。此流程是合理的。

3.4.2选别流程的计算

由于在设计选别流程时，二段磨矿与水力旋流器的搭配作业中如图3-5所示。

图3-5（1）原设计选别流程

（2）设计选别流程等效图形

3.4.2.1磁选流程的计算

1.必要而充分的原始指标数Np Np=C（np-ap）

式中：Np——计算所需必要而充分的原始指标数； C——计算成分，等于金属循环数加一； Np——选别产物数； ap——选别作业数 本循环：C=2 np=14 ap=7 所以Np=2（14-7）=14

2.如图3-5，原始指标选择如下： βββ

7

=11.04 β=63.68 β=55.83 β

8

=51.37 β=60.87 β=53.27

12

=10.26 β

13

=60.13 β

21

14

=10.88 β

15

=62.54 =58.97

171819

=64.40 β

20

=19.98 β=10.68 β

10

10‘11’

3.流程的计算

错误！未找到引用源。.用平衡方程式求各产物按原计划的γn与Qn。 错误！未找到引用源。.用公式εn=γnβn/β1，求各产物按原矿计的εn。 错误！未找到引用源。.用公式βn=β1εn/γn求各产物未知的品味。 （一）计算各产物的产率γ(%) ①计算产物19 , 21的产率。 γ4=γ

21

+γ

21

19

19

γ4β4=γβ21+γβ19

解联立方程式得： γγ

19

=γ4（β4－β21 ）/(β19－β21） =46.39 =γ4－γ

19

21

=41.61

②计算产物7 , 8的产率。 γ4=γ7+γ8 γ4β4=γ7β7+γ8β8 解联立方程式得：

γ8=γ4（β4－β7 ）/(β8－β7） =61.01

γ7=γ4－γ8=26.99 γ

12

+γ

14

=γ

21

-γ7=14.62

③计算产物17，20的产率。 γγ

17

=γ

19

+γ

19

20

20

17

β17=γβ19+γβ20

解联立方程式得： γγ

20

=0.76 =γ

19

17

+γ

20

=47.16

④计算产物15，18的产率。 γγ

15

=γ

17

+γ

17

18

18

15

β15=γβ17+γβ18

解联立方程式得： γγ

18

=32.19 =γ

17

15

+γ

18

=79.35

⑤计算产物13，14的产率。 γγ

13

=γ

15

+γ

15

14

14

13

β13=γβ15+γβ14

解联立方程式得： γγ

14

=3.88 =γ

15

13

+γ

14

=83.23

⑥计算产物11，12的产率。 γγ

11

=γ =γ

9’

=γ8+γ-γ7-γ

12

18

+γ

20

=93.96

121114

=10.73

13

校核 γ=γ

11

-γ=10.73

⑦计算产物10’，11’的产率。 γ γγ

9’

β

9’

=γ8β8+γ

10’

18

β18+γ

20

β20

9’

=γ

9’

+γ

10’

11‘

11’

9’

β=γβ10‘+γβ

11‘

解联立方程式得：

βγγ

9’

=54.37 = 53.62 = 40.35

11’

10’

⑧计算产物11”的产率。 γ

11”

=γ

11

-γ11’=40.35

⑨计算产物22，10,16的产率。 γγ

22

=C2γ=γ

10’

=200%*39.52=80.69

22

1010’

+γ=121.04

16

解联立方程式得：γ校核γ

16

=γ

10

=121.04

=γ

22

+γ

11”

= 121.04

⑨计算产物9的产率。 γ9=γ

16

+γ

18

+γ+γ

20

+γ8=215.00 = 215.00

校核γ9=γ

1011

（二）计算各产物的重量： 原破碎给矿Q0=12000t/d Q6= Q4=440.00 t/h Q7 =γ7 Q0/24=134.96 t/h 同理： Q8 = 305.04t/h Q9 =1075.00 t/h Q9’= Q11=469.82 t/h Q22= 403.46 t/h Q10’=201.73 t/h Q11’= 268.09 t/h Q11” = 201.73 t/h Q12 = 53.67 t/h Q13 = 416.15t/h Q14 = 19.41 t/h Q15= Q13-Q14=396.73t/h

Q17= 235.78 t/h Q18 = 160.95 t/h Q19 = 231.96/h Q20= Q17- Q19 =3.82 t/h Q21=208.04

校核Q21 = Q12 +Q14+ Q7=208.04t/h 校核Q9’= Q8+Q18+ Q20=468.82 t/h

校核Q9=Q16+Q18+ Q20=1075.00t/h （三）计算各产物的回收率：ε=γβ/β0 ①ε ε

21

=γ

21

β21/β0=12.41%

21

19

=ε4 - ε=83.40%

②ε7=γ7β7/β0=8.32% ε8=ε4–ε7=87.49% ③ε ε④ε ε⑤ε ε⑥εε

20

=γ=ε=γ=ε=γ=ε=ε=ε

20

β20/β0=0.43% +ε

20

1719

=83.83%

1818

β18/β0=54.70% +ε

18

1517

=138.53%

1313

β13/β0=139.71% -ε=γ

15

1413

=1.18%

β11/β0=142.62% =2.91%

119’11

1211

-ε

13

校核 ： εε⑧ε εεε

21

=ε7 +ε=ε8+ε=ε=ε

10’

18

12

+ε

20

14

=12.41%

9’

+ε

10’

=142.62%

10’

11”

=γβ/β0=62.88%

11’9’

- ε

10’

=79.74%

22

= 136.38% =199.26

10

ε9=341.88

（四）计算各产物未知的品位： β10=β16=58.97 γ

10

β10=γ

22

β22+γ

11”

β

11”

β22=60.54 β9=56.96

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o4lp.html