冀南邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠選礦技術(shù)特征

楊炳飛,王立輝,柳曉蒙

(1．北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2．石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院寶石與材料工藝學(xué)院，河北 石家莊 050031)

河北邯(鄲)-邢(臺)地區(qū)是河北省重要的鐵礦資源基地，也是中國重要的矽卡巖型鐵礦成礦區(qū)之一。其鐵礦石資源量占我國鐵礦總資源量的2.4%，占富鐵礦總量的2/3[1]。至今已發(fā)現(xiàn)不同規(guī)模的鐵礦床100多個，儲量10×108t以上[2]，挖掘潛力巨大。由于該類礦床主要集中在邯鄲、邢臺一帶，一般稱為“邯邢式鐵礦”[3]。該地區(qū)大中型鐵礦床礦體較為簡單，多呈層狀、似層狀、透鏡狀及扁豆?fàn)?。小型礦床礦體形態(tài)較為復(fù)雜，多為囊狀或不規(guī)則狀[1，4]。鐵礦石類型單一，主要為磁鐵礦，次要鐵礦物有假象赤鐵礦、磁赤鐵礦及針鐵礦等。鐵礦伴生的金屬元素一般比較簡單，主要是鈷，少數(shù)有銅和金。原礦品位相對較高，全鐵品位40%～50%[5]，結(jié)晶粒度較粗，礦石容易選別加工，屬于優(yōu)質(zhì)磁鐵礦資源。

該地區(qū)的主要鐵礦生產(chǎn)企業(yè)有中國五礦集團(tuán)邯邢礦山局所屬的北洺河鐵礦、西石門鐵礦、玉石洼鐵礦及符山鐵礦等礦山。其選廠生產(chǎn)技術(shù)較為先進(jìn)，在工藝、裝備以及自動化應(yīng)用方面代表了該地區(qū)鐵選廠的發(fā)展水平。除此之外，沿太行山南段東麓從邯鄲武安到邢臺沙河一帶還有數(shù)百家中小規(guī)模鐵礦選礦企業(yè)。這些企業(yè)重視短期效益，缺乏企業(yè)發(fā)展的長期規(guī)劃，在生產(chǎn)及管理方面長期處于低水平發(fā)展趨勢。絕大多數(shù)鐵選廠礦石處理量低，技術(shù)落后，裝備較差，一定程度上制約了邯-邢地區(qū)整體鐵礦資源的利用程度。本文對邯-邢地區(qū)的中小規(guī)模鐵選廠的生產(chǎn)技術(shù)作一分析及探討，為該地區(qū)豐富的鐵礦資源的合理開發(fā)利用提供借鑒。

1 邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵礦選礦企業(yè)生產(chǎn)特征

1.1 企業(yè)狀態(tài)

邯-邢地區(qū)不上規(guī)模的鐵礦選礦企業(yè)有數(shù)百家，這些鐵選廠主要分布在邯鄲武安-邢臺沙河一帶，多屬于民營企業(yè)。大多數(shù)鐵礦企業(yè)規(guī)模較小，生產(chǎn)能力較低。部分小型鐵選廠沒有自有鐵礦山，需外購鐵礦石進(jìn)行選礦，然后銷售鐵精粉。生產(chǎn)自負(fù)盈虧，往往根據(jù)市場行情調(diào)節(jié)生產(chǎn)，產(chǎn)品隨行就市，承擔(dān)行業(yè)風(fēng)險能力較差。企業(yè)專業(yè)技術(shù)和管理人員配備過少，缺乏必要的生產(chǎn)技術(shù)，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行生產(chǎn)，自動化程度不高。受利益的驅(qū)動，企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)情況重視個別技術(shù)的改進(jìn)，但整體更新速度較慢，缺乏長遠(yuǎn)規(guī)劃。廠址選擇隨意性較大，對環(huán)境造成了一定的負(fù)面影響。

1.2 企業(yè)整體技術(shù)特征

邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠主要設(shè)備具備，基本類型單一。顎式破碎機(jī)、濕式球磨機(jī)、高頻細(xì)篩、永磁筒式磁選機(jī)等配備較為普遍。輔助設(shè)備較為缺乏，如濃縮機(jī)、過濾機(jī)等。設(shè)備選型缺乏科學(xué)分析，盲目性較大。例如有的廠家甚至沒有配備球磨機(jī)，而采用行星式輪碾機(jī)代替，不僅影響產(chǎn)能，同時影響產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)缺乏必要的論證，經(jīng)驗(yàn)型較強(qiáng)，廠方更為重視生產(chǎn)穩(wěn)定，對流程的科學(xué)性和合理性缺乏考慮。 生產(chǎn)過程完全依賴廠方的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，作業(yè)流程基本都是每段作業(yè)配套一臺設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量低并且指標(biāo)不穩(wěn)定。精礦品位多數(shù)選廠只能達(dá)到64%，尚不能達(dá)到鋼鐵冶煉最新要求品位65%。精礦產(chǎn)品中硫含量往往超出鋼鐵冶煉的要求，且大多并未進(jìn)行脫硫處理，并且含水量較高，精礦處理作業(yè)程度較低。

部分企業(yè)做出了自己的特色，根據(jù)自身特點(diǎn)采用一些較為合理的生產(chǎn)工藝，如通過技術(shù)改造在一段磨礦流程上引進(jìn)階段磨礦階段選別、采用獨(dú)特的尾礦處理流程等?？傊?，該地區(qū)選礦企業(yè)還有很大的技術(shù)發(fā)展空間，如果能夠得到一定的專業(yè)技術(shù)支持，選礦的生產(chǎn)水平會在一定程度上明顯提高。

2 邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵礦選礦企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)特征分析

2.1 破碎工藝

邯-邢地區(qū)的中小規(guī)模鐵選廠普遍采用兩段破碎流程，個別采用一段或三段破碎流程。在設(shè)備的選擇上，基本統(tǒng)一采用了顎式破碎機(jī)，型號主要有PE600mm×900mm，PE400mm×600mm， PEX250mm×750mm等。普遍為開路破碎，在第二段破碎前加有預(yù)先篩分，產(chǎn)品粒度較粗而且不均勻，普遍最終破碎最大粒度不小于50mm，為后續(xù)磨礦作業(yè)帶來不利影響。不僅增加磨礦的能耗從而增加生產(chǎn)成本，而且影響磨機(jī)的單位處理量，影響生產(chǎn)能力。同時由于破碎產(chǎn)品粒度不均勻，造成磨機(jī)合理裝球困難，造成磨礦效率較低。部分較大規(guī)模選廠已經(jīng)注意到采用圓錐破碎機(jī)的優(yōu)勢，正在進(jìn)行破碎流程改造，試圖減小破碎產(chǎn)品粒度，增大產(chǎn)能及節(jié)約生產(chǎn)能耗。

部分選廠為了配合給礦，在粗碎破碎機(jī)給礦口加有振動給料機(jī)，使破碎機(jī)給礦較為方便，減少了堵礦現(xiàn)象。破碎最終產(chǎn)品給到礦倉，礦倉中的物料可供磨礦數(shù)小時。破碎工段普遍采用每天2班工作制，每班12h，每班破碎總時間大約7～8h。破碎產(chǎn)品通過皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送到球磨機(jī)進(jìn)行磨礦。

2.2 干式預(yù)選作業(yè)

邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠基本都對破碎產(chǎn)品進(jìn)行了磁滑輪干式預(yù)選，拋棄部分圍巖和廢石，提高了入選礦石品位和磨機(jī)處理能力，改善了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。磁滑輪普遍布置在最終破碎產(chǎn)品之前，合格產(chǎn)品直接進(jìn)礦倉，拋尾產(chǎn)品直接排在礦倉之外。處理量較大的選廠根據(jù)礦石性質(zhì)還對一段破碎后的產(chǎn)品進(jìn)行磁滑輪拋尾。由于各選廠原礦性質(zhì)不盡相同，干磁拋尾量差異較大。經(jīng)過對部分選廠干式拋尾產(chǎn)品化驗(yàn)檢測，產(chǎn)品基本符合要求。例如，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室分析化驗(yàn)，該地區(qū)某選廠原礦品位由25.1%提高到28.0%，干拋尾礦含鐵品位11.8%，產(chǎn)率18.8%。

如果減小破碎產(chǎn)品最終粒度，優(yōu)化磁滑輪選型，能夠進(jìn)一步提高分選效果。該地區(qū)典型的破碎流程圖見圖1。

圖1 邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠破碎流程圖

2.3 磨礦作業(yè)

邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠受其規(guī)模和條件的限制，多數(shù)采用一段磨礦。其中采用閉路磨礦的占70%～80%。普遍采用濕式球磨機(jī)，規(guī)格多樣。很多選廠在磨機(jī)選型上并未進(jìn)行周密設(shè)計(jì)，甚至選用廢棄的水泥專用管磨機(jī)。球磨機(jī)型號主要有Φ1200mm×3000mm， Φ1200mm×5700mm, Φ1830mm×6400mm，Φ1830mm×7000mm，Φ1500mm×4500mm，Φ2600mm×4000mm，Φ2700mm×3600mm等。磨礦介質(zhì)普遍采用鋼球或鋼鍛，并且選用高格耐磨產(chǎn)品以提高產(chǎn)品的使用性能及節(jié)約成本。很多選廠為了控制磨礦細(xì)度，選擇了磨機(jī)長度相對直徑較長的磨機(jī)。這些球磨機(jī)規(guī)格較小，處理量低。但是對于邯-邢地區(qū)中小型選廠資金少、規(guī)模小，并且設(shè)置一段磨礦工藝來看，這樣的選擇有一定合理性。

一段磨礦與兩段磨礦相比具有分級設(shè)備少、設(shè)備配置簡單、沒有段與段之間的產(chǎn)品輸送以及操縱容易等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是由于磨礦的給礦粒度范圍寬導(dǎo)致合理裝球困難以及不容易得到較細(xì)的最終磨礦產(chǎn)品。為了達(dá)到較好的磨礦效果及增大處理量，部分選廠在一段磨礦的基礎(chǔ)上經(jīng)過流程改造引入階段磨礦的工藝。工藝流程多采用第一段開路、第二段閉路的作業(yè)方式。第一段采用格子型球磨機(jī)，第二段采用溢流型球磨機(jī)，根據(jù)處理量不同設(shè)備有多種型號。經(jīng)過分析，階段磨礦對于提高磨機(jī)的效率，優(yōu)化選別指標(biāo)以及提高處理量效果明顯。該地區(qū)選廠普遍采用的工藝流程如圖2。

圖2 邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠常用磨選流程圖

大多選廠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定磨機(jī)的操作參數(shù)，在裝球量、磨機(jī)轉(zhuǎn)速及給礦量上很不規(guī)范，沒能最大程度發(fā)揮磨機(jī)應(yīng)有的性能。

2.4 分級作業(yè)

該地區(qū)除個別選廠外，多數(shù)選廠均配置有分級作業(yè)。普遍采用不低于50～60目高頻振動細(xì)篩進(jìn)行磨礦產(chǎn)品的分級，也有部分選廠采用螺旋分級機(jī)進(jìn)行分級。規(guī)模較小的選廠普遍采用高頻細(xì)篩，規(guī)模較大的選廠采用高頻細(xì)篩或螺旋分級機(jī)。高頻細(xì)篩的優(yōu)點(diǎn)是分級效率較高，并且容易安裝，施加簡單。螺旋分級機(jī)優(yōu)點(diǎn)是分級平穩(wěn)，能與球磨機(jī)實(shí)現(xiàn)自流連接。分級機(jī)與球磨機(jī)構(gòu)成閉路流程，見圖2。個別沒有設(shè)有分級設(shè)備的小型選廠，精礦產(chǎn)品品位控制不好，廠方往往通過調(diào)節(jié)磨機(jī)因素來控制產(chǎn)品質(zhì)量，指標(biāo)往往產(chǎn)生波動，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。

地表水受到嚴(yán)重污染，城鎮(zhèn)供水水源地水質(zhì)不能達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；大量未經(jīng)處理的廢污水排入河道和滲井、滲坑，加之過量使用農(nóng)藥和化肥，使得河流和地下水受到嚴(yán)重污染。城市下游河道多為不能利用的超V類水體，減少了水資源的可利用量。

2.5 選別作業(yè)

選別方法為單一磁選，部分鐵精粉中硫含量高的選廠也很少進(jìn)行除硫措施。磁選機(jī)普遍采用半逆流弱磁場磁選機(jī)，有CTB-1024，CTB-7518等型號。普遍采用二段或三段磁選。個別選廠出于“提鐵降硅”的目的對磁選后的產(chǎn)品利用精選機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步選別，選別指標(biāo)可以提高2～3個百分?jǐn)?shù)。由于原礦性質(zhì)不穩(wěn)定，很多選廠在處理品位較高礦石時出現(xiàn)精礦品位降低的現(xiàn)象。精礦品位大都保持在64%左右，部分選廠的鐵精粉含硫較高，一定程度上影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和銷售價格。選別流程見圖2。

2.6 精礦脫水

除部分較大規(guī)模選廠采用過濾機(jī)進(jìn)行精礦脫水外，大多小規(guī)模選廠采用沉降池進(jìn)行精礦脫水。根據(jù)處理量的不同，采用2～5個沉降池。沉降池相對磨選車間水平面低若干米，可以實(shí)現(xiàn)自流輸送。采用沉降池的優(yōu)點(diǎn)是投資較少，容易操作，基本沒有維修事項(xiàng)，缺點(diǎn)是脫水效果較差。脫水后的鐵精粉用鏟車運(yùn)出至精礦推存處。

2.7 尾礦處理

為了回收尾礦中可被回收的有用鐵礦物，多數(shù)選廠都對尾礦進(jìn)行了掃選。主要的設(shè)備是盤式回收機(jī)，也有選廠采用筒式磁選機(jī)。回收的鐵品位一般在30%左右，一般不進(jìn)行特殊處理，大多直接銷售，有的選廠將該作業(yè)直接外包。

由于選別工藝為單一磁選，尾礦水基本不含有害元素，不用考慮特殊處理。基本所有選廠均對尾礦水進(jìn)行了回水利用。

尾礦處理方式有所不同。除了對掃選后的尾礦直接排到尾礦庫的方式外，有的選廠在尾礦管路終端加置旋流器，目的是提高尾礦的濃度降低含水量，以便于堆存。另外有的選廠尾礦庫較小，為了滿足生產(chǎn)的需要，將尾礦用旋流器濃縮后再過振動篩處理。處理后的尾礦含水量很低，可以直接固態(tài)堆存。

部分選廠尾礦含硫較高，還被用于選硫的原料。

另外，一些選廠在尾礦處理上，采用了二段磁選。流程見圖3。該流程將尾礦進(jìn)行掃選后，掃選粗精礦經(jīng)一段永磁筒式磁選機(jī)進(jìn)行選別。磁選精礦返回選別階段進(jìn)行選別，尾礦則為最終尾礦。

圖3 磨選及尾礦再選工藝流程

3 問題與差距

3.1 對選礦技術(shù)的重視程度不夠

邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵礦選礦廠占有很大比例，但是選礦廠的技術(shù)水平較低，產(chǎn)品質(zhì)量較差，很多選廠在建廠初期就沒有經(jīng)過專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)，后期在生產(chǎn)實(shí)踐中也不注重技術(shù)改良。

3.2 不能充分利用設(shè)備及資源

在破碎機(jī)和球磨機(jī)的使用上，選廠普遍設(shè)備利用率低，沒有充分發(fā)揮設(shè)備的最優(yōu)效能。在資源的利用方面，有用組分有一定浪費(fèi)，回收率還有提高的空間，而且多數(shù)選廠沒有進(jìn)行尾礦的合理利用，大量尾礦被擱置堆存。

3.3 專業(yè)人員配備少

選礦廠專業(yè)人員缺乏，技術(shù)改進(jìn)主要靠經(jīng)驗(yàn)，對存在的技術(shù)問題不能全面系統(tǒng)考慮。

多數(shù)小選廠甚至沒有配備選礦方面的技術(shù)人員和管理人員，僅僅有數(shù)名設(shè)備操作維護(hù)工。

3.4 工藝流程更新較慢

選廠普遍不重視流程的改進(jìn)，很多選廠根據(jù)效益情況開開停停，但始終沒有根據(jù)礦石性質(zhì)的變化合理考慮流程的改進(jìn)。

3.5 設(shè)備配置落后

除部分規(guī)模較大的選廠外，一些小選廠缺乏正規(guī)的選礦設(shè)備，設(shè)備選型也不科學(xué)。破碎段缺乏細(xì)碎破碎機(jī)致使破碎產(chǎn)品粒度達(dá)不到合理要求，球磨機(jī)的規(guī)格與礦石性質(zhì)及處理量沒有最佳匹配。輔助設(shè)備缺乏。

4 促進(jìn)邯-邢地區(qū)中小規(guī)模鐵選廠選礦技術(shù)的建議

4.1 加大選礦技術(shù)在礦區(qū)的交流

組織選礦技術(shù)人員對選礦廠進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，在該地區(qū)開展技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)交流討論會，共同商討實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題。

4.2 加強(qiáng)政府的行業(yè)引導(dǎo)與管控

資源管理部門應(yīng)加大對選礦行業(yè)的管理力度，尤其是中小規(guī)模選礦企業(yè)的監(jiān)督檢查。督促選廠進(jìn)

行技術(shù)更新，促進(jìn)資源的綜合利用，避免資源浪費(fèi)。

4.3 建立當(dāng)?shù)厥痉缎赃x廠

在當(dāng)?shù)匾暂^高的生產(chǎn)技術(shù)組建示范性選廠，使其在各方面保持較高的生產(chǎn)水平。以引起當(dāng)?shù)刂行∫?guī)模鐵選廠的重視。

5 結(jié)語

冀南邯-邢地區(qū)的中小規(guī)模鐵選廠選礦技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。選廠占有有利的地理位置，擁有良好的鐵礦資源，廠方還有著一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，這對當(dāng)?shù)剡x礦行業(yè)的發(fā)展很有好處。今后的發(fā)展中，應(yīng)重視新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用，及時進(jìn)行流程的改進(jìn)，不斷提高生產(chǎn)水平，為該地區(qū)合理科學(xué)地利用鐵礦資源作出貢獻(xiàn)。

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