黑色冶金矿石采矿及选矿

第一章黑色冶金矿山采矿及选矿第一节黑色冶金矿山生产概述2一、矿山开采2（一）露天开采2（二）地下开采3二、选矿4（一）破碎和筛分4（二）磨矿和分级4（三）选矿4（四）脱水5（五）综合回收利用5第二节辅助原料矿的主要用途5一、锰矿5二、铬矿6三、耐火粘土矿6四、菱镁矿6五、白云石6六、硅石矿6七、石灰石矿7八、萤石矿7第三节黑色冶金矿山生产统计指标结构7第四节黑色冶金矿山产品产量及生产作业量统计7一、黑色冶金矿山作业量7（一）采剥（掘）总量7（二）掌子出矿量8（三）剥离量8（四）掘进量8（五）其它作业量9二、黑色冶金矿山产品产量9（一）铁矿石原矿量9（二）铁矿石成品矿10（三）辅助原料矿石及其加工产品10第五节黑色冶金矿山主要技术经济指标计算方法10一、露天、地下开采共同性指标11（一）采出矿石品位11（二）输出矿石品位11（三）输出矿石合格率11（四）采矿回采率11（五）矿石贫化率12（六）采矿主要物料消耗12（七）采矿工序单位能耗指标12（八）采矿生产准备矿量保有期实现率13（九）采矿实物劳动生产率14（十）设备效率14二、露天采矿指标15（一）剥采比15（二）采矿强度15(三)下降速度15（四）爆破效率16三、坑下采矿指标16（一）掘采比（万吨掘进米）16（二）掌子工工班效率16（三）装运机、铲运机采矿效率17（四）年平均下降速度17（五）采矿强度17四、选矿指标18（一）处理原矿品位18（二）铁精矿品位18（三）尾矿品位18（四）选矿金属回收率18五、辅助原料矿煅烧21（一）煅烧产品合格率21（二）煅烧产品生熟料比21（三）煅烧产品单位综合能耗21（四）煅烧产品实物劳动生产率22（五）回转窑有效面积利用系数22（六）竖窑（方窑、反射窑）有效容积利用系数22（七）回转窑作业率23第一章黑色冶金矿山采矿及选矿第一节黑色冶金矿山生产概述黑色冶金矿山是指开采黑色金属矿藏资源的矿山，其产品如不能直接用作冶炼原料，矿山可通过破碎及选矿加工处，黑色金属包括铁、铬、锰三种金属。黑色冶金矿山是钢铁工业的主要原料供应者，是钢铁工业生产中最基础的环节。黑色冶金矿山企业主要开采作为钢铁基本原料的黑色金属矿产品，以及与之共生的有色金属矿产品（如钒、钛等），同时也开采作为钢铁产品生产所必需的辅助原料矿产品。辅助原料矿产品主要有菱镁矿、耐火粘土、蓝晶石类矿物、白云岩、硅石、石灰岩、萤石、铁矾土及石墨等。一、矿山开采矿山开采是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采分为露天开采和地下开采两种方式。接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采。对于一个矿体，是用露天开采还是用地下开采，取决于矿体的赋存状态。若用露天开采，则应该采用多深合理，这里存在一个深度界线问题，深度界线的确定主要取决于经济效益。一般来说，境界剥采比如少于或等于经济合理剥采比的，可采用露天开采，否则就采用地下开采方法。（一）露天开采露天开采是采用采掘设备在敞露的条件下，以山坡露天或凹陷露天的方式，一个阶段一个阶段地向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法。露天开采与地下开采相比有很多优点，如建设速度快，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，工作安全，矿石回收率高，贫化损失小等等。尤其是随着大型高效露天采矿及运输设备的发展，露天开采将会得到更加广泛的应用。目前，我国的黑色冶金矿山大部分采用露天开采。建设一个露天开采矿山的整个过程，一般包括：矿区的地面设施建设；矿床的疏干和防排水；露天采场基本建设以及投入生产的一系列准备工作。露天采场基建工程主要是开掘入车沟、出车沟和开段沟，铺设运输线路，建设排土场，剥离岩石以及修建供排水、供电设施等。出入沟是建立地面通往工作水平以及各工作水平之间的倾斜运输道路。开段沟是在每个水平上为开辟开采工作线而掘进的水平沟道，也就是开辟阶段的最初工作线。掘沟、剥离和采矿是露天矿生产过程中的三个重要环节。露天矿下降速度的快慢、新水平准备时间的长短，主要决定于掘沟速度。为保证露天矿持续正常的生产，掘沟、剥离和采矿三者之间，在空间和时间上必须保持一定的超前关系。遵循“采剥并举，剥离先行”的原则组织生产。露天矿生产过程中，不论是剥离还是回采矿石，工艺流程一般都要经过穿孔、爆破、装载和运输。目前我国黑色冶金矿山所使用的设备，穿孔主要是牙轮钻和潜孔钻，冲击钻已被淘汰。装载设备大都使用3～4.6米3电铲，6米3以上电铲也开始使用。运输设备大都使用20吨以上载重汽车和80～150吨电机车，100吨电动轮汽车也在部分特大型矿山推广使用。（二）地下开采当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，经过技术经济比较认为，采用地下开采合理时，则采用地下开采方式。由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。地下开采主要包括开拓、采切（采准和切割工作）和回采三个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采准是在开拓工程的基础上，为回采矿石所做的准备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等采矿准备巷道。切割是在开拓与采准工程的基础上按采矿方法所规定在回采作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回采是在采场内进行采矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。这三个步骤，开始是依次进行，当矿山投产以后，为能保持持续正常生产，仍需继续开凿各种井巷。如延伸开拓巷道，开凿各种探矿、采准、回采巷道等。在时间上必须遵循“开拓超前于采准、采准超前于回采、确保各级生产准备矿量达到合理保有期”的生产规律。这是通过长期的生产实践总结出来的比较符合矿山生产实践的科学规律。地下矿床开采时，一般是先采上阶段，后采下阶段。在阶段中，沿矿床走向划分为矿块（矿块高度一般是40～60米，国外一般为60～120米，甚至可达到200米），一般以矿块为基本单位或将矿块再划分为矿房和矿柱进行回采。地下采矿方法很多，主要分以下三类：（1）自然支撑采矿方法。采区划分为矿房和矿柱。回采矿房时，所形成的采空区，利用矿柱支撑，因此，使用这类采矿方法的基本条件是矿石和围岩均需稳定。（2）人工支撑采矿方法。在采区中，随着回采工作面的推进，用人工支撑方法来维护采空区并形成工作场地。（3）崩落采矿法。它是随着矿石的崩落，以崩落围岩来充填采空区，达到控制管理地压的一种方法。由于上、下盘岩石崩落将会引起地表的塌落，所以地表允许崩落是使用这类采矿方法的必要前提。地下开采，不论是开拓、采准还是回采，一般都要经过凿岩、爆破、通风、装载、支护和运输提升等工序。目前，我国重点地下矿山采用的设备，凿岩主要是采用凿岩机、凿岩台车和采场用的中深孔和深孔钻机。装载主要是采用装载机、铲运机、电耙等。平巷运输提升一般用电机车牵引成列的矿车至竖井、斜井、提升井和场地，再用罐笼将矿车提升至地面，大型地下矿山均将矿车中的矿石卸入矿仓，再装入箕斗提升至地面。二、选矿我国的铁矿资源中，富矿少、贫矿多。富矿的数量不能满足冶炼需要，必须利用贫矿。因此，大量的贫矿资源需要进行选矿处理，使之达到冶炼的要求。铁赋存在矿石中，往往是几种矿物伴生在一起，通过选矿就可将各种有用成分分别选出来，得到成分单一的精矿，为国家提供多种优质的矿产资源。因此，选矿是冶金工业生产中不可缺少的一个重要环节。选矿生产流程一般是：矿石经过破碎、磨矿、磁选或浮选、重选、过滤等工序，最后得到精矿。（一）破碎和筛分破碎是指利用破碎机将大块矿石破碎到一定粒度的工艺过程。一般将粒度为250～1500毫米的大块矿石破碎成10～25毫米的小块，供选矿磨机磨矿。富铁矿及冶金辅助原料矿石破碎成冶炼需要的合格块度。破碎所用的破碎机，有颚式破碎机、旋回破碎机和圆锥破碎机等。根据矿石性质、粒度和选矿方法的不同，选择破碎段数。一段破碎是指矿石经破碎机一次破碎；多段破碎是指矿石经过两次或多次破碎机破碎，再转入磨矿工序。一段、二段和三段破碎也称为粗碎、中碎和细碎。大型选矿厂一般都采用三段破碎流程。冶金辅助原料矿石一般采用两段破碎流程。筛分就是用筛子对破碎机破碎出来的矿石进行筛分，把大块矿石筛出来，再返回破碎机破碎；筛下的小块即可送入磨矿系统或选别系统。铁矿石的富矿经破碎筛分后，其25～30毫米合格块可直接供冶炼使用。冶金辅助原料矿山的石灰石、白云石、硅石等均须经破碎筛分，其合格粒度的矿石供冶炼使用。（二）磨矿和分级磨矿是将经过破碎的矿石再进一步磨细的工艺过程。磨矿粒度的粗细，主要取决于矿物在矿石中的嵌布粒度和选矿工艺的要求，磨机生产能力一般采用一0.074毫米（一200目）作计算级别目前最常用的磨矿设备是球磨机、棒磨机和自磨机。目磨机分干式磨矿（干磨）和湿式磨矿（湿磨）两种。分级就是按矿石粒度和密度分为不同的级别。合格细粒的矿石可直接进入下道工序；粗粒的矿石再返回磨机。磨矿机和分级机通常连在一起使用。较常用的分级机有螺旋分级机、水力漩流一器等。（三）选矿选矿是为了除去脉石，富集有用矿物，以满足冶炼要求。矿石经过破碎和磨矿分级之后，即进入选矿工序。根据矿石中各种矿物的物理性质和化学性质的不同，采用不同的选矿方法。铁矿物有强磁性和弱磁性之分。强磁性矿物主要是指磁铁矿。弱磁性矿物主要是指赤铁矿、假象赤铁矿、镜铁矿、菱铁矿、褐铁矿和鲕状赤铁矿等。根据矿物比磁化系数的不同选择不同的选矿方法；（1）强磁性的磁铁矿一般采用弱磁选法。常用的设备有永磁筒式磁选机和磁力脱水槽。这些磁选机的磁场强度为119.3～1352.8千安／米。磁选方法是黑色冶金矿山普遍采用的选矿成本最低的方法。（2）弱磁性矿物和非磁性矿物的选别方法有重选、浮选、强磁选、焙烧磁选以及这些方法的联合。重选法是根据有用矿物和脉石矿物比重的不同，及其在介质（水、空气或其它比重较大的介质）中具有不同的沉降速度进行分选的方法。该方法常用来选别锡、钨、金和其它金属矿石。浮选法是根据矿物表面润湿性的不同选分矿物的方法。在黑色冶金矿山，浮选法是用来处理弱磁性矿物，或综合回收其它有用组成的选矿方法，选矿费用很高。强磁选法的作用原理与弱磁选完全相同，只是它的磁场强度比弱磁选的磁场强度大，一般为1193.6千安／米。焙烧磁选是选别弱磁性赤铁矿的一种选矿方法。它是在专门的竖窑或回转窑中焙烧，使赤铁矿变成磁铁矿，然后冷却，再进行磨矿磁选。（四）脱水脱水就是把精矿的水分脱掉。若是干选的精矿石需脱水就可直接送至烧结厂；若是湿选的，则需将矿浆的水分脱到9％～10％左右，才能送至烧结厂。脱水工序分为浓缩、过滤，使用的设备是浓缩机、过滤机。（五）综合回收利用铁矿石中往往伴生许多其它金属和非金属元素，如钒、钛、硫、磷、铜以及一些稀有元素等。在选矿过程中，应该充分利用矿物资源，综合回收和利用。综合利用还能获得自然界中不存在单独矿床的稀有和分散元素。某些尾矿经鉴别确实没有可利用价值的，还能用作建筑材料等。因此，综合回收利用，对整个国民经济建设和发展有着重要的意义。第二节辅助原料矿的主要用途顾名思义，辅助原料矿就是钢铁工业生产中必需的辅助原料矿物，有的是作为冶炼工艺中的熔剂；有的是钢铁生产中所必需的保温、隔热、抗腐蚀用材料；有的是作还原剂、脱氧剂和合金添加剂，以适应各种特殊钢铁产品的需要等等。因此，开采和用辅助原料矿对于钢铁工业生产有着十分重要的作用。黑色冶金辅助原料矿有锰矿、铬矿、耐火粘土矿、菱镁矿、白云石矿、硅石矿、石灰石矿、萤石矿等。一、锰矿锰是钢铁工业不可缺少的原料。在钢中加入少量的锰，就能增加其硬度、延展性、韧性、抗磨能力。锰钢是制造机器、船舶、车辆、钢轨、桥梁、大型厂房必需的材料。锰铁在炼钢时还作为还原剂使用，以实现脱氧、脱硫，提高钢的质量和产量。锰与铜、镍、铝、钻等制成各种合金，用以制造机械部件、飞机和船舶器材、标准电阻丝等。软锰矿（二氧化锰粉）用作干电池的消极剂，在陶瓷、搪瓷生产中作氧化剂和釉色，在玻璃生产中用以消除杂色和制作装饰玻璃。锰的化合物，如硫酸锰、碳酸