摘 要

本文是基于四川攀枝花某钒钛磁铁矿经过地质勘探、矿物选别可行性研究所得到的一些基本数据，根据矿物的选别原理设计选别流程图，由此依地设计生产能力为700万吨/年的选矿厂。

本说明书主要探讨了在选矿厂设计过程中的计算过程以及不同设备选型的原则过程，通过选别将矿石的品位由28.47%提高到57%，并依据计算过程用CAD进行绘制图纸，从而完成了对该选矿厂的初步设计。

本说明书验证了该选矿厂的建设方案的可行性，并且设计出了切实有效的选别流程方法以及工艺。在选则设备的过程中充分考虑选别过程的各个要求，从而实现设备的最优选择。

关键词：钒钛磁铁矿；设备选别；流程计算；水量平衡

Abstract

The manual is based on some basic data obtained from the feasibility study of geological exploration and mineral selection in Panzhihua, Sichuan, and the design flow chart is designed according to the principle of mineral selection. Thus the production capacity of 7 million tons / year is designed in accordance with the design.

The manual mainly discusses the calculation process and the principle process of selecting different equipment in the process of concentrator design. Ore grade is increased from 28.47% to 57% by selection. And according to the calculation process, draw the blueprint with CAD, thus the preliminary design of the concentrator is completed.

The results of this study verify that the construction of the concentrator is feasible, and the design of effective selection process and process. In the process of selecting the equipment, the requirements of the selection process are fully taken into consideration, so that the optimal selection of equipment can be realized.

Key Words：vanadium-titanium magnetite; equipment selection; process calculation; water balance

目 录

第1章 总 论 1

1.1 目的及意义 1

1.1.1 攀枝花钒钛磁铁矿资源的现状分析 1

1.1.2 选矿厂设计的目的 2

1.1.3 意义 2

1.2 选矿厂原始资料 2

第2章 选矿厂工艺流程的计算与设备选择 4

2.1 选矿厂的工作制度和设备作业率 4

2.2 破碎流程的计算及破碎设备的选型 6

2.3 半磨矿流程的计算及半磨矿设备的选型 9

2.3.1 半磨矿设备的选择计算 9

2.3.2 筛分设备的选择计算 10

2.4 选别流程和选别设备的选型计算 12

2.4.1 选别流程的计算和选别设备的选型 12

2.4.2 矿浆流程的计算 15

2.4.3 选别设备的选型计算 20

2.4.4 脱水作业设备的选型计算 22

第3章 辅助设施和辅助设备的选择计算 24

3.1 矿仓的计算 24

3.2 给矿机的选择计算 24

3.2.1 破碎给矿机的选择计算 24

3.2.2 磨矿给矿机的选择计算 25

3.3 带式运输机的选择计算 25

3.3.1 计算输送带的宽度 25

3.3.2 传动滚筒轴功率计算 26

3.3.3 计算电动机的功率 27

3.3.4 输送带最大张力计算 27

3.3.5 输送带层数确定 27

3.3.6 制动力矩的计算 27

3.4 砂泵的选择计算 29

3.4.1 管道直径及矿浆流速的计算 29

3.4.2 砂泵扬送矿浆的总扬程的计算 29

3.4.3 由砂泵折算出的清水总扬程 30

3.4.4 砂泵所需总功率的计算 30

3.4.5 其它主要砂泵的汇总表 31

第4章 厂房布置与设备配置 32

4.1 厂房布置的基本原则 32

4.2 设备配置的基本原则 32

4.3 厂房布置图 32

第5章 修理、取样及其辅助设施 33

5.1 机修车间 33

5.2 取样 33

5.3 试验室 33

5.4 化验室 33

第6章 选矿厂技术经济分析 34

6.1 选矿厂设备投资计算 34

6.1.1 主要设备投资计算 34

6.1.2 金属构件的概算 34

6.2 选矿厂所需劳动定员 34

6.3 精矿成本计算 35

6.3.1 电费计算 35

6.3.2 选矿厂总成本计算 35

6.4 经济分析 35

6.4.1 利润计算 35

6.4.2 流动资金 36

6.4.3 总投资 36

6.4.4 投资回收期 36

第7章 选矿厂的环境保护 37

参考文献 38

附录 39

附录A 部分设备明细表 39

附录B 矿浆流程平衡计算汇总表 40

附录C 起重机选择 42

致谢 43

第1章 总 论

1.1 目的及意义

1.1.1 攀枝花钒钛磁铁矿资源的现状分析

钒钛磁铁矿是一种多金属元素共存矿床，主要含有V，Ti，Fe^[1]。据统计，中国的钒钛磁铁矿约有100亿吨的资源存储，钒和钛的储量分别占全球的11.6%和35.17%^[2,3]。我国四川省的攀枝花地区蕴含着极其丰富的钒钛磁铁矿资源，目前，已经被探明的有攀枝花矿区、白马矿区、太和矿区及红格矿区等四大矿区所构成的特大型矿床，其中攀西地区已经探明的矿产有46种，矿区则有358处，其中有168处矿区属于大中型矿区^[4]。攀西地区的钒钛磁铁矿的储量位居全国第一，伴生有钪、钴、镍、镓等20多种稀贵金属，其中工业矿石( TFe ≥17% )的资源储量约为116. 22亿吨，占全国钒钛磁铁矿工业矿石资源量的92.96%，钒、钛储量均位居世界前列，其中钛(以TiO₂计)的储量约有7.2亿吨，约占全球的1/3，占全国的90.54%，钒(以V₂O₅计)的储量约有4300万吨，占全球的21%左右，占全国的86%左右，钒、铅、锌、铜、锡、稀土等的储量大概有689万吨，攀西地区的大理石、花岗石、石墨等原料也蕴含丰富，是我国发展冶金、化工、能源等的重要工业基地^[4,5,6]。目前，攀西地区已经成为我国发展铁、钒、钛等产业的最主要的资源地，同时攀西钒钛磁铁矿中还含有储量可观的铬、钴、镍、铜、镓、锗以及、钪、钇、稀土、硫、碲、铋、铂等，是我国难得的稀、贵金属资源宝库^[7]。攀西地区的钒钛磁铁矿资源的综合回收利用将促进我国钒钛磁铁矿资源的有效利用和合理保护，对推动我国经济增长方式的转变和实现我国钒钛磁铁矿资源优化配置和经济可持续发展具有重要意义^[7,8]。   

攀枝花钒钛磁铁矿的矿物成分分析如下：1)矿体与岩体的矿物组成基本一致，但含量不同；2)含有铁的矿物种类很多，这些矿物以钛磁铁矿为主，其次是钛铁矿、硫化物、硅酸盐矿物，次生矿物则有磁赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿和绿泥石等 ^[9]。钒钛磁铁矿具有复杂的晶体结构：钛和铁是共生的，在矿石中彼此紧密相连，而V则是赋存钛磁铁矿晶格的同构物^[10,11]。

目前，攀西地区可以供给采矿厂开采的铁矿石的平均品位为24%～34% ，铁矿石的储量约为12亿吨^[12]。在12亿吨的铁矿石储量中，铁品位达到15%～20% 的表外矿的储量约有3亿吨，如果钒钛磁铁矿选矿厂每年能够处理约1600万吨的铁矿石 ，那么，在处理这些矿石的同时，每年将会有约800～900万吨表外矿和极贫矿附带产出 ^[12]。目前，国内外针对钒钛磁铁矿资源中的铁、钒、钛的研究利用，所采用的方法一般是先对采出来的原矿矿石进行分选，从而获得钒钛磁铁精矿和钛铁矿精矿两种不同的产品，然后再对钒钛磁铁精矿和钛精矿产品进行深加工利用^[13]。目前，铁矿选矿厂制备的钛精矿产品一般被用于酸浸法钛白、氯化法钛白等工业。攀西地区钒钛磁铁矿工选矿厂所制备的钒钛磁在选矿过程中，约占原矿总量52%的钛和89%的钒进入钒钛磁铁精矿产品中^[14]。目前，工业上一般采用高炉法来加工钒钛磁铁精矿，其基本原理和工艺过程是：首先对钒钛铁精矿进行烧结球团造块，然后将造块送入高炉中进行冶炼，在高炉冶炼的过程中，大量的钒还原后进入铁水，钛进入高炉渣被弃用。获得的含钒铁水经转炉吹炼，大部分钒被氧化，进入炉渣，含钒炉渣或用传统的水法工艺提钒，或用于冶炼钒铁合金^[13,15]。

1.1.2 选矿厂设计的目的

选矿厂设计的目的是：在选矿厂建厂之前做出的具体建厂方案，一般包括文字方案和图纸方案，前者以设计说明书为主要提交方式，后者以设备配置图及施工图为主要提交方式。在确定矿山建设项目之前，选矿厂设计可以为项目的决策提供科学依据；建设项目确定之后，选矿厂设计可以为项目建设提供设计文件。选矿厂设计也是将矿物加工研制的科研成果转化为生产力的纽带和桥梁。总之，选矿厂设计的目的就是要通过一系列设计工作，使选矿厂的生产流程和设备最为合理，使选矿厂的技术经济指标最佳，以尽可能少的投资实现建设目标。因此，选矿厂的设计必须要按照国家相关法律法规规定的成型进行，设计的原则和方案必须符合国家工业建设有关方针、政策和规定，设计的工艺流程、设备和指标应该具有先进性和可靠性，并注意综合回收利用矿产资源 ^[16]。

此外，要尽可能采用高效低耗的工艺设备，满足国家对节能降耗的要求。选矿厂的生产安全、劳动保护措施必不可少，在绿色生产要求的前提下建设更多的环境保护措施。

1.1.3 意义

本次毕业设计是大学四年的一次综合性的也是一次最重要的能力考核，本次考核覆盖面很广，考察内容很多、很深，不仅帮助我巩固了大学四年所学的大部分专业课知识，而且锻炼了我自己动手解决实际问题的基本能力，扩展了我的思维，是我利用课堂所学的知识和技能，解决实际问题初步尝试，提升了我的计算、绘图、查阅资料的基本技能，为我以后从事矿物加工行业的生产、科研、设计工作打下了良好的基础。

1.2 选矿厂原始资料

表1.1 球磨功指数和磨损指数试验结果

表1.2 选矿厂各作业的基本参数

第2章 选矿厂工艺流程的计算与设备选择

2.1 选矿厂的工作制度和设备作业率

该钒钛磁铁矿的设计根据对各种参考资料的查询，得到了选矿厂各主要车间的年作业率以及工作制度，详情如表2.1所示。

表2.1 钒钛磁铁矿选矿厂的年作业率及工作制度

该钒钛磁体矿选矿厂的生产能力计算如下所示：

由原始数据可知选矿厂的年处理量：t/a；

由工作制度可以计算出选矿厂的日处理量：t/d；

由工作制度可以计算出选矿厂的破碎车间的小时处理量：t/h；