摘 要

石墨是碳元素的一种常见的结晶矿物，具有润滑性、化学稳定性、耐高温、导电、特殊的导热性和可塑性等优良性能，应用方向很广泛。常见的有用做电极、用做冶金工业的耐火材料等。伴随着科学技术的发展，尤其是新材料、新能源产业的突然崛起，石墨的深加工产品已经成为了新材料、国防、航天航空等领域无法被替代的重要材料。因此，设计出既符合国家政策，经济效益又十分突出的石墨选矿厂就很有必要。

本设计根据提供的选别方案和数据，拟定出了年处理量为30万吨的石墨选矿厂工艺流程。其中破碎作业采用三段一闭路，选别作业采用一次粗磨，一次粗选，一次扫选，粗精矿五次再磨六次精选，中矿1，2，3合并再选进行二次抛尾，中矿4，5，6，7集中返回再磨Ⅰ的工艺流程。根据任务书给定的原始条件和报告中的试验数据分别计算出处理量、产率、品位及有用矿物回收率，矿浆含水量、矿浆体积、补加水等等，并根据算出的结果来选择各种选矿设备的型号。然后画出设备形象联系图、破碎车间和磨浮车间总平面图。最终对设计的石墨选矿厂进行经济可行性分析，结果显示：该矿建选矿厂经济上是可行的。

关键字：石墨设计；设备选型；流程计算；选矿厂设计

Abstract

Graphite is a common crystalline mineral of carbon element. It has excellent properties such as lubricity, chemical stability, high temperature resistance, electrical conductivity, special thermal conductivity and plasticity. It is widely used. Commonly used as electrodes, used as metallurgical industry refractory materials. With the development of science and technology, especially the sudden rise of new materials and new energy industries, the deep processing products of graphite have become an important material that cannot be replaced in new materials, national defense, aerospace and other fields. Therefore, it is necessary to design a graphite concentrator which conforms to the national policy and has outstanding economic benefits.

According to the selection scheme and data provided in this design, a process flow of graphite concentrator with an annual processing capacity of 300,000 tons is worked out. Using three sections of a closed circuit of broken homework, assignments using a coarse grinding, a roughing, a scavenging, rough concentrate five to six selected, 1, 2, 3 reelection merger of middlings was second behind the tail, 4,5,6,7 of middlings was concentrated returns again Ⅰ grinding process. According to the original conditions given in the task book and the test data in the report, the treatment capacity, yield, grade and useful mineral recovery rate, pulp water content, pulp volume, water supplement and so on are calculated respectively, and the models of various mineral processing equipment are selected according to the calculated results. Then draw the equipment image connection diagram, the crushing workshop and the general plan of the grinding workshop. Finally, the economic feasibility of the graphite concentrator is analyzed, and the results show that it is economically feasible to build a concentrator in this mine.

Keywords：Graphite design; Equipment selection; Flow-sheet calculation;Mineral processing plant design

1 选矿工艺确定及流程计算

1.1 选矿工艺的确定

根据《细鳞片低碳石墨浮选工艺研究》，并结合国内外石墨矿选矿厂生产实践的资料，设计出如下图1.1的选矿 工艺流程。

图1.1 石墨选矿厂工艺流程图

由于原矿给矿粒 度 Dmax =500mm，总的破 碎比大，因此， 采用三段 一闭路的破碎流程，闭路可以保证磨矿给矿粒度的均匀。

根据浮选选矿试验报告，当磨矿 细度到达 -0.074mm89.12% 时，矿石中的有用矿物才完全单体解离，即磨矿细度在-200目。选择一段开路磨矿。

选别流程是完全参 照选矿试验报 告中的 流程设计的。经过一次粗选，一次扫选，然后粗精矿五次再磨六次精选，中矿1，2，3合并再选进行二次抛尾，中矿4，5，6，7集中返回再磨Ⅰ的工艺流程最终由品位12.01%的原矿得到品位93.60%的精矿产品且回收率为91.42%。

1.2破碎车间的计算

1.2.1计算破碎比

原矿最大给矿粒度D_max=500mm，破碎最终产物粒度d_max=12mm

总破碎比：I=D_max/d_max=41.67

因为总破碎比较大，这里选用三段一闭路破碎流程。

I_a=41.61^1/3=3.47

取I₁=I₂=3.20，则I₃= I_a /（I₁* I₂）=4.07

D₁=D_max/I₁=500/3.20=156.25mm

D₂= D₁/ I₂=156.25/3.20=48.83mm

1.2.2计算破碎机排矿口

破碎流程中，初步选定的粗碎设备是颚式破碎机，中碎设备是标准型圆锥破碎机， 细碎设备是短头圆锥破碎机。

由于石墨矿石是易碎矿石，查附表-1 得颚式破碎机的Z₁=1.4，标准型圆锥破碎机的Z₂=1.6，短头圆锥破碎机Z₃=2.0。

粗碎排矿口的宽度e₁= D₁/ Z₁=111.60mm，取112mm。

中碎排矿口的宽度e₂= D₂/ Z₂=30.52mm，取32mm。

细碎排矿口的宽度e₃取决于筛分工作制度。筛分工作制度虽然分为常规筛分工作制度和等值筛分工作制度，但是在筛下产物的粒度特性和磨机的生产效率方面这两种工作制度是等效的。为了简化计算和方便现场的生产管理，这里选用常规筛分工作制度，e₃=d_max=12mm。

1.2.3确定筛分参数

由于选用的是常规的筛分工作制度，因此闭路筛分的筛孔尺寸a= d_max=12mm，则E=85%。

1.2.4计算破碎车间的生产能力Q_n及产率γ_n

根据任务书的要求：选矿厂年处理原矿量为30万t，破碎车间的工作制度是每年工作300天，每天一班，每班8h。

Q_d=300000/300=1000t/d

Q=100/（1*8）=125t/h

Q₁=Q₂=Q₃=125t/h=Q

γ₁=γ₂=γ₃=γ₇=Q₁/Q=100%

Q₇=Q=125t/h，Q₇=Q₅β^-12E

则Q₅=Q₇/（β^-12E）=267.38t/h，其中β^-12—产物 5 中小于12mm的粒级含量。细筛筛孔尺寸和细碎破碎机排矿口宽度的比值 Z₃=12/12=1。从图表中查易碎矿石的β^-12=55%。

Q₄=Q₅=267.38t/h

Q₆=Q₅-Q₇=142.38t/h

γ₄=γ₅=Q₅/Q=213.904%

γ₆=γ₅-γ₇=113.904%

1.3磨浮车间的计算

1.3.1磨浮车间产物处理量Q_n及产率γ_n

磨浮车间采用的是连续的工作制度，即一年300个工作日，两班12小时。

Q_d=300000/300=1000t/d

Q=Q₁= Q_d *（1-2%）/（2*12）=40.84t/h

Q₂=43.882580t/h，Q₃=11.214664t/h

Q₄=Q₂-Q₃=32.667916t/h，Q₅=14.62072t/h

Q₆=9.646408t/h，Q₇=4.974312t/h

Q₈=5.917716t/h，Q₉=Q₄-Q₈=26.7502t/h

Q₁₀=8.196588t/h，Q₁₁=Q₆-Q₁₀=1.449820t/h

Q₁₂=Q₁₁ Q₇ Q₈=12.341848t/h

Q₁₃=7.097992t/h，Q₁₄=Q₁₀-Q₁₃=1.098596t/h

Q₁₅=6.342452t/h，Q₁₆=Q₁₃-Q₁₅=0.755540t/h

Q₁₇=5.599164t/h，Q₁₈=Q₁₅-Q₁₇=0.743288t/h