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梅山矿业磨浮系统改造项目投资决策研究论文

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梅山矿业磨浮系统改造项目投资决策研究

梅山矿业选矿主要工艺是破碎筛分、预选抛尾、磨矿分级、浮选脱硫、磁选降磷、精矿浓缩脱水、尾矿浓缩输送等，工艺步骤是提升矿经破碎后，预先抛尾，粗精矿进入细碎车间，在细碎车间经一段细碎闭路破碎工艺达到规定粒级后输送至浮选车间，在浮选车间经两段闭路连续磨矿后输入浮选作业，通过粗选、扫选、精选、浮选、脱硫得到硫精矿和浮选铁精矿，浮选铁精矿经磁选降磷后过滤脱水最终得到铁精矿，在该工艺步骤中，磨浮系统居于生产核心环节，关系梅山矿业铁精矿生产能力与生产成本。

1 梅山矿业磨浮系统改造的必要性及拟选方案

1.1改造的必要性

梅山矿业现有6个大、小球磨系列，1～4系列为小磨浮系统，5系列为大球磨系统，6系列为棒磨系统。其中5系列大球磨系统是2010年将原三个小球磨系统改造后形成的，6系列为棒磨系统，运行稳定，短期内不需要改造，1～4系列小磨浮系统设备已到报废期，维修费用高、磨矿成本大、自动化水平低、磨矿细度不均匀，对其进行改造已迫在眉睫。

1.2比选方案

经过考察研究论证，本文提出了三种技术上可行的改造方案：

①小球磨改造方案，即将1～4系列8台φ2.7x3.6m小球磨机更换新的同型号球磨机，并对新球磨机轴承进行改造，改造后维持现生产系统状况，该方案技术上成熟可行。

②大球磨改造方案，即用一个大球磨(Φ3600mm×6000mm大型磨机)系列替代1～4小球磨系列，改造后使整个选矿系统形成一个新的大球磨系统。

改造方法为将原φ2.7×3.6m格子型小球磨机替换为φ3.6×6.0m溢流型大球磨机，将原6立方米浮选机替换为30立方米浮选机，用旋流器实现闭路分级，改造后与现5系列生产系统完全一致，5系列生产工艺、技术参数及设备性能均能满足生产要求，因此该技术在技术上成熟可行。

③高压辊磨改造方案，即1～4系列一段磨矿用一台高压辊磨替代，二段用Φ3600mm×6000mm大型球磨机;5系列一段磨矿也用高压辊磨，二段同样用Φ3600mm×6000mm大型磨机，改造后形成两个高压辊磨系统。

为弄清高压辊磨进行粉磨梅山矿业铁矿石的可行性，公司委托德国洪堡公司、天津水泥工业设计院等专业机构先后对梅山铁矿石进行高压辊磨试验研究，试验研究结果均表明，梅山矿业铁矿石使用高压辊磨机处理入磨矿技术上是可行的。因此，该方案在技术上也是可行的。

1.3比选方案投资与运行成本

表1 磨浮系统改造3种方案投资比较(单位：万元)

表2 磨浮系统改造3种方案运行成本比较(单位：元/吨)

表2的小球磨改造方案与大球磨改造方案中电耗、生产材料消耗取自2013年7月至2014年6月生产统计数据，高压辊磨改造方案电耗、生产材料消耗为实验数据。

2 梅山矿业磨浮系统改造决策影响因素

投资决策具有不可逆性，一经做出就难以收回，存在极大风险，尤其是重大项目投资关系企业的生存与发展。在面临重大项目投资决策时，由于传统决策方法仅设定投资环境、收益、贴现率是静态不变的，存在明显不足，实际上投资环境与收益是动态性的，各种关联因素和投资风险会导致预期外的变化频繁发生，不同因素导致不同的决策结果，只有在合理理论指导下方能理性选择投资方案并做出正确的决策。本文基于层次分析视角，兼顾技术、投资、运行成本、生产、环境多个因素，将多因素有机结合优选方案来进行项目投资决策。

2.1技术因素

技术因素着眼于磨矿效果、自动化水平、设备性能三个方面。

从磨矿效果来看，高压辊磨改造方案在解决磨矿不均匀和过磨的问题上优势明显，大球磨改造方案次之，小球磨改造方案不能很好解决。从自动化水平来看，小球磨系统设备台套多，自动化程度低，大球磨和高压辊磨系统自动化程度较高。从设备性能来看，小球磨、大球磨系统技术成熟，性能稳定，高压辊磨系统理论上较好，但需要较长时间的调试才可能达到设计目标。

2.2生产因素

生产因素考究生产组织及管理、设备维护和检修、产量稳定性三个方面。

在生产组织及管理方面，小球磨系统系列多，自动化水平低、需要操作工人多，管理难度大，大球磨系统及高压辊磨系统设备台套少，有利于生产管理。在设备维护和检修方面，小球磨设备台套多，维护和检修量大，大球磨系统及高压辊磨系统维护和检修量少。在产量稳定性方面，磨浮系统工序处于选矿的中间工序，为确保产量达标，必须利用生产间隙改造，高压辊磨改造方案会对产量造成冲击，无论改造期还是投运后的调试期都面临着产量风险，小球磨改造方案对生产无影响，大球磨改造方案通过组织调整可以克服对生产的影响。

2.3效益因素

效益因素包括投资规模、运行成本、收益稳定性三个方面。投资规模大小对企业的现金流影响大，甚至可能造成短期生产经营困难，大规模投资面临较大的风险。低运行成本是企业保持较强的赢利能力的关键，降低运行成本的愿望使高压辊磨方案呼声很高，因为高压辊磨设备是更加高效化、节能化、自动化的磨矿设备。收益稳定性是最理性的话题，从现行的铁矿石市场行情看，铁矿石价格处于调整阶段，矿价持续走低，项目投资收益具有不确定性。

2.4战略因素

企业的发展战略简要划分为收缩型战略、稳定型战略、发展型战略。梅山矿业战略定位是建成管理高效、技术先进、成本领先、环境友好、具有较强综合竞争力的“国内一流、国际先进”的矿业企业，该战略属于发展型战略，该战略定位使磨浮系统改造倾向于先进、环保、节能的方案，但从目前框架持续走低的市场行情来看，稳定型战略更符合企业实际，在当前稳定的前提下才能放眼长期发展，从长远看，梅山矿业仅有十余年的开采量，同时由于梅山矿业地处南京市区，已纳入南京软件产业园规划区域，未来企业发展方向不明朗，收缩型战略已成为必然的选择。

2.5实施因素

立项批复、施工组织的难易程度及实施的时机决定了项目能否顺利实施。从立项批复来看，梅山矿业隶属宝钢集团，宝钢集团对下属公司实行战略管控型管理，投资越大，审批级别越高，批复的时间越长，通过立项批复的难度越大，为此需要关注投资。从施工组织来看，必须在保证产量不变的前提下进行施工，组织实施难度极大，同时需要考虑磨浮厂房是否有足够的建设空间。从实施时机来看，矿业企业的高速发展期及高盈利期已过，现阶段矿价持续走低，这种状况持续下去将使企业面临巨大的经营压力，在这种情况下，大幅度进行投资改造时机不佳。

3 梅山矿业磨浮系统改造决策层次分析模型

3.1层次分析模型

层次分析法(AHP)由美国沃顿商学院的Thomas L.Saaty提出，该方法将复杂问题分解为层次结构模型，表明目标层、中间层与方案之间的关系，是一种将定性与定量相结合的多目标决策方法。

梅山矿业磨浮系统改造决策涉及多项因素，其采用层次分析法进行多项因素决策，通过定性问题定量化，将复杂的决策系统通过逐层比较各关联因素重要性建立层次分析模型，构造矩阵模型进行分析，确保决策结果科学、合理。

按照层次分析理论，将相关的因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，对其多种影响因素使用层次分析法进行分析。层次结构图如图1所示。

3.2构造判断矩阵

根据层次分析法(AHP)的形式设计调查问卷，这种方法是按照Santy的1—9标度法对同一个层次对影响因素的重要性进行两两比较，衡量尺度划分为5个等级，分别是绝对重要、十分重要、比较重要、稍微重要、同样重要，分别对应9，7，5，3，1的数值，将定性问题定量化，减少了性质不同因素相互比较的困难，提高了准确度，从而能得出各因素之间相对权重。

表3 判断矩阵列表

[影响因素 B1 B2 B3 B4 B5 技术因素 B1 1 1/5 1/7 3/1 1/3 生产因素 B2 5/1 1 1/3 7/1 3/1 效益因素 B3 7/1 3/1 1 9 5 战略因素 B4 1/3 1/7 1/9 1 1/5 实施因素 B5 3/1 1/3 1/5 5/1 1 ]

选出梅山矿业5名投资管理专家对在同一个层次对问卷中影响因素重要性按照Santy的1—9标度法两两进行比较[2]，构造判断矩阵，详见表3。

3.3层次单排序

层次单排序是指对于上一层某因素而言，本层次各因素的重要性的排序。

首先对成比较矩阵计算最大特征根λmax的特征向量并归一化(使向量中各元素之和等于1)，最大特征根λmax的特征向量并归一化后向量中各元素为某因素相对重要性的权值，对各权值排序称为层次单排序。

其次进行层次单排序一致性检验，一致性是指判断思维的逻辑一致性，当一致性比例小于0.1时，认为A通过一致性检验。

3.4层次总排序

层次总排序即从最高层到最底层依次进行的来确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值的过程。

总排序权重的计算方法同层次单排序，也需要进行组合一致性检验，检验通过，则按照组合权向量表示的结果顺序进行决策，检验不通过，重新构造一致性比率较大的判断矩阵，以得出各方案对于总目标的总排序。

4 决策分析

运用层次分析模型对梅山矿业磨浮系统改造的方案进行比选择优。

4.1层次单排序

采用幂法计算判断矩阵(表3)中各因素的权重，计算得出CR=0.0530<0.1，因此判断矩阵A=( aij)m﹡n ，满足一致性要求，同理通过构造Bi层和Bij层的5个判断矩阵得出B层次的单排序，进而得到B层次的总排序，如图2和表4所示。

图2 梅山矿业磨浮系统改造影响因素权重柱状图

表4 B层次总排序

[B B1 B2 B3 B4 B5 权重 0.0634 0.2651 0.5128 0.0333 0.1290 B11 0.0404 0.0026 B12 0.0164 0.0010 B13 0.0066 0.0004 B21 0.0708 0.0188 B22 0.0223 0.0059 B23 0.1685 0.0447 B31 0.0733 0.0376 B32 0.2198 0.1127 B33 0.2198 0.1127 B41 0.0026 0.0001 B42 0.0220 0.0007 B43 0.0088 0.0003 B51 0.0258 0.0033 B52 0.0774 0.0100 B53 0.0258 0.0033 ]

4.2层次总排序

依据表4中数据，结合梅山矿业磨浮系统改造决策的影响因素，构造Bij与C层的15个判断矩阵，得出C层单排序，进而得到C层次的总排序，如表5所示。

从表5的权值排序得出，梅山矿业磨浮系统改造方案中小球磨改造方案最优，因此最终确定小球磨改造方案为实施方案，2015年小球磨改造方案立项实施。

表5 C层次总排序

[C C1 C2 C3 B11 0.0026 0.0603 0.2311 0.7085 B12 0.0010 0.6370 0.2583 0.1047 B13 0.0004 0.0670 0.2718 0.6612 B21 0.0188 0.1429 0.4286 0.4286 B22 0.0059 0.7172 0.1947 0.0881 B23 0.0447 0.6442 0.2706 0.0852 B31 0.0376 0.7429 0.1939 0.0633 B32 0.1127 0.0877 0.1392 0.7732 B33 0.1127 0.4665 0.4330 0.1005 B41 0.0001 0.0603 0.2311 0.7085 B42 0.0007 0.6586 0.2628 0.0786 B43 0.0003 0.0603 0.2311 0.7085 B51 0.0033 0.6716 0.2654 0.0629 B52 0.0100 0.7703 0.1618 0.0679 B53 0.0033 0.0879 0.2426 0.6694 权值 0.4815 0.2696 0.3119 权值排序 1 3 2 ]

结论

通过对梅山矿业磨浮系统三种改造方案的比较，本文研究了影响梅山矿业磨浮系统改造的各种因素，建立了梅山矿业磨浮系统改造决策的层次分析模型，得出了小球磨改造方案最优的结论。该矿采用了该方案，决定于2015年起开始实施改造。该方法对矿业生产设备系统改造项目投资决策具有一定的参考价值。

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