提高梅山鐵礦磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的試驗(yàn)研究

嚴(yán)劉學(xué)

(寶鋼梅山礦業(yè)分公司選礦廠，江蘇 南京 210041)

·礦物工程·

提高梅山鐵礦磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的試驗(yàn)研究

嚴(yán)劉學(xué)

(寶鋼梅山礦業(yè)分公司選礦廠，江蘇 南京 210041)

梅山鐵礦選礦廠針對(duì)其磨礦產(chǎn)品粒度分布存在的“兩頭多、中間少”現(xiàn)象，聯(lián)合江西理工大學(xué)開展了優(yōu)化磨礦參數(shù)，提高磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試驗(yàn)在梅山鐵礦選礦廠4#系列進(jìn)行，歷時(shí)6個(gè)月。其間根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和流程考察結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鋼球大小和配比、介質(zhì)充填率、磨礦濃度、返砂比、分級(jí)溢流濃度等磨礦參數(shù)進(jìn)行了全面優(yōu)化。磨礦參數(shù)優(yōu)化后，4#系列最終磨礦產(chǎn)品(二段分級(jí)溢流)在保證細(xì)度為-0.076 mm占70%左右的情況下，300～10 μm合格粒級(jí)的產(chǎn)率增加了18.05個(gè)百分點(diǎn)，-10 μm過粉碎粒級(jí)的產(chǎn)率減少了1.60個(gè)百分點(diǎn)。進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)優(yōu)化后4#系列的二段分級(jí)溢流和未優(yōu)化3#系列的二段分級(jí)溢流進(jìn)行分選效果對(duì)比，結(jié)果表明，前者所獲鐵精礦的產(chǎn)率和鐵回收率分別高出9.54和6.60個(gè)百分點(diǎn)。此外，磨礦參數(shù)優(yōu)化后，4#系列的鋼球消耗、磨礦能耗、磨機(jī)中礦漿溫度以及磨機(jī)噪音均得到了不同程度的降低。綜上所述，4#系列的磨礦參數(shù)優(yōu)化成果應(yīng)在梅山鐵礦選礦廠全面推廣。

磨礦產(chǎn)品粒度均勻性 磨礦參數(shù)優(yōu)化 分選效果 磨礦能耗

磨礦回路是選礦廠的關(guān)鍵生產(chǎn)工序，其能耗占選礦廠總能耗的40%～60%，其產(chǎn)品的粒度是否合格、粒度分布是否合理直接影響選別指標(biāo)[1-3]。因此，如何降低磨礦過程的能耗及提高磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性始終是選礦界面臨的重大課題[4]。梅山鐵礦礦石賦存條件復(fù)雜，有用礦物嵌布粒度較細(xì)，導(dǎo)致入磨礦石硬度差別大，磨礦產(chǎn)品過粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重。目前，梅山鐵礦選礦廠磨礦作業(yè)的功耗占總功耗的46%，磨礦產(chǎn)品中-38 μm粒級(jí)含量達(dá)到25%以上，對(duì)生產(chǎn)成本的降低、有用礦物的回收及尾礦的綜合利用產(chǎn)生了巨大的壓力[5-6]。為此，梅山鐵礦選礦廠聯(lián)合江西理工大學(xué)開展了優(yōu)化磨礦參數(shù)，提高磨礦產(chǎn)品粒度均勻性，降低磨礦能耗的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)。

1 礦石性質(zhì)及磨礦回路存在問題

1.1 礦石性質(zhì)

梅山鐵礦石中鐵礦物以磁鐵礦為主，含有部分赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦及硅酸鐵礦物。入磨礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果如表1所示，鐵物相分析結(jié)果如表2所示。

表1 入磨礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 入磨礦石鐵物相分析結(jié)果

1.2 磨礦回路存在問題

通過對(duì)梅山鐵礦選礦廠4#系列進(jìn)行流程考察，發(fā)現(xiàn)梅山鐵礦選礦廠磨礦分級(jí)回路存在以下問題：

(1)一段磨機(jī)返砂比不到5%，螺旋分級(jí)機(jī)沒有起到有效的分級(jí)作用，分級(jí)質(zhì)效率只有6.20%，導(dǎo)致一段分級(jí)溢流粒度不均勻，存在過磨現(xiàn)象。

(2)一、二段磨機(jī)采用的鋼球均尺寸太大(分別為φ120 mm和φ80 mm)，一來容易造成過粉碎(一、二段分級(jí)溢流-10 μm粒級(jí)產(chǎn)率分別達(dá)11.75%和15.39%)，二來對(duì)磨機(jī)筒體襯板形成強(qiáng)烈沖擊，影響其使用壽命，三來產(chǎn)生較多的剩余能量，使排出的礦漿過熱，造成磨機(jī)排礦端大瓦升溫迅速，容易燒套。

(3)如表3所示：最終磨礦產(chǎn)品(二段分級(jí)溢流)的粒度分布呈現(xiàn)“兩頭多，中間少”的現(xiàn)象，即+100 μm粒級(jí)和-76 μm粒級(jí)的產(chǎn)率分別達(dá)到28.01%和62.08%，而100～76 μm粒級(jí)的產(chǎn)率只有9.91%，說明最終磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性較差；品位合格(鐵品位大于38%，硫品位大于0.73%)的鐵、硫分別主要分布在300～38 μm粒級(jí)和76～10 μm粒級(jí)，正是鐵、硫能較充分解離的粒級(jí)范圍，也是易選粒級(jí)范圍[7]，因此應(yīng)設(shè)法提高最終磨礦產(chǎn)品中300～10 μm粒級(jí)的產(chǎn)率而降低+300 μm和-10 μm粒級(jí)的產(chǎn)率。

表3 最終磨礦產(chǎn)品粒度分析結(jié)果

2 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

2.1 磨礦影響因素考察

采用φ135 mm×146 mm球磨機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室磨礦試驗(yàn)(每次磨礦量為200 g)，在保持磨礦產(chǎn)品細(xì)度與現(xiàn)場(chǎng)二段分級(jí)溢流細(xì)度一致(-0.076 mm占70%左右)的前提下，考察了磨礦濃度、介質(zhì)尺寸、介質(zhì)充填率、介質(zhì)配比等[8-11]對(duì)磨礦產(chǎn)品粒度特性的影響，結(jié)果表明：

(1)以單一尺寸鋼球?yàn)槟サV介質(zhì)時(shí)，合適的磨礦濃度、介質(zhì)尺寸、介質(zhì)充填率分別為75%、φ30 mm、42%。

(2)在其他條件與(1)中相同的情況下，采用配比為30∶40∶30的φ40 mm、φ30 mm、φ20 mm組合鋼球作為磨礦介質(zhì)，可獲得比單一φ30 mm鋼球?yàn)槟サV介質(zhì)時(shí)更好的磨礦效果。

將上述優(yōu)化條件下所得實(shí)驗(yàn)室磨礦產(chǎn)品的粒度特性與現(xiàn)場(chǎng)二段分級(jí)溢流的粒度特性對(duì)比列于表4，可見，實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化磨礦產(chǎn)品在300～10 μm合格粒級(jí)的產(chǎn)率提高2.93個(gè)百分點(diǎn)的同時(shí)，-10 μm過粉碎粒級(jí)的產(chǎn)率降低了6.01個(gè)百分點(diǎn)，優(yōu)化效果明顯。

表4 實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)磨礦產(chǎn)品粒度特性

注：γ-76、γ300～10、γ-10分別表示產(chǎn)品中-76 μm粒級(jí)、300～10 μm合格粒級(jí)、-10 μm過粉碎粒級(jí)的產(chǎn)率，下同。

2.2 實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)磨礦產(chǎn)品的分選效果

在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)流程分別對(duì)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化磨礦產(chǎn)品和現(xiàn)場(chǎng)二段分級(jí)溢流進(jìn)行開路1粗1掃硫浮選—1粗1掃弱磁選—1粗1掃高梯度強(qiáng)磁選，結(jié)果如表5所示。

表5 實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)磨礦產(chǎn)品分選效果對(duì)比

從表5可見，與現(xiàn)場(chǎng)二段分級(jí)溢流所獲鐵精礦相比，實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化磨礦產(chǎn)品所獲鐵精礦的產(chǎn)率和鐵回收率分別提高4.93和5.74個(gè)百分點(diǎn)，尾礦的產(chǎn)率和鐵品位分別降低0.79和5.74個(gè)百分點(diǎn)，說明通過優(yōu)化磨礦參數(shù)提高磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性后，可顯著改善分選效果。

3 工業(yè)試驗(yàn)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)磨礦參數(shù)優(yōu)化

在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇梅山鐵礦選礦廠4#系列進(jìn)行了提高磨礦產(chǎn)品粒度均勻性的工業(yè)試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和流程考察結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過6個(gè)月的逐步調(diào)整，最終形成的優(yōu)化磨礦參數(shù)如表6所示。

3.2 優(yōu)化前后磨礦產(chǎn)品的粒度特性

優(yōu)化前后4#系列磨礦分級(jí)回路中各產(chǎn)品的粒度特性如表7所示。

表6 優(yōu)化前后現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)磨礦參數(shù)

注：優(yōu)化后一段磨礦所采用φ100 mm、φ80 mm兩種鋼球的配比為60∶40。

表7 優(yōu)化前后磨礦分級(jí)回路中各產(chǎn)品的粒度特性

從表7可見：

(1)磨礦參數(shù)優(yōu)化后，一段和二段球磨機(jī)排礦中300～10 μm合格粒級(jí)的產(chǎn)率分別增加了2.15和18.05個(gè)百分點(diǎn)，-10 μm過粉碎粒級(jí)的產(chǎn)率分別減少了3.98和1.60個(gè)百分點(diǎn)，說明磨礦效果得到了改善，磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性得到了提高，從而驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的結(jié)果。

(2)磨礦效果的改善促進(jìn)了分級(jí)溢流質(zhì)量的提高，一段和二段分級(jí)溢流中300～10 μm合格粒級(jí)的產(chǎn)率分別增加了17.31和5.49個(gè)百分點(diǎn)，-10 μm過粉碎粒級(jí)的產(chǎn)率分別減少了4.45和3.34個(gè)百分點(diǎn)，從而為獲得更好的選別指標(biāo)創(chuàng)造了條件。

(3)磨礦參數(shù)優(yōu)化后使選別尾礦的細(xì)粒級(jí)含量減少，-76 μm粒級(jí)的產(chǎn)率降低了3.50個(gè)百分點(diǎn)，-10 μm粒級(jí)的產(chǎn)率降低了3.00個(gè)百分點(diǎn)，這將有利于尾礦的沉降和綜合利用。

3.3 優(yōu)化后磨礦產(chǎn)品的分選效果

在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬現(xiàn)場(chǎng)流程對(duì)優(yōu)化后4#系列的二段分級(jí)溢流進(jìn)行開路1粗1掃硫浮選—1粗1掃弱磁選—1粗1掃高梯度強(qiáng)磁選，并與未優(yōu)化3#系列的二段分級(jí)溢流進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

從表8可見，磨礦參數(shù)優(yōu)化后，由于入選礦石合格粒級(jí)增多，過粉碎現(xiàn)象減輕，因而使得分選效果得到了改善，鐵精礦的產(chǎn)率和鐵回收率分別提高了9.54和6.60個(gè)百分點(diǎn)，而尾礦的產(chǎn)率和鐵品位分別降低了3.54和0.09個(gè)百分點(diǎn)，這進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果。

表8 現(xiàn)場(chǎng)兩種磨礦產(chǎn)品的分選效果

3.4 效益分析

(1)單位鋼球消耗降低。磨礦參數(shù)優(yōu)化后，一段磨機(jī)由采用單一φ120 mm鋼球改為采用配比為60∶40的φ100 mm、φ80 mm組合鋼球，二段磨機(jī)由采用單一φ80 mm鋼球改為采用單一φ60 mm鋼球，一、二段磨機(jī)的鋼球消耗分別由0.50、0.45 kg/t降低至0.45、0.40 kg/t，合計(jì)降低0.10 kg/t。

(2)單位磨礦能耗降低。磨礦參數(shù)優(yōu)化后，兩段磨礦分級(jí)回路的平均總電耗由13.87 kWh/t降低至12.96 kWh/t，降低0.91 kWh/t。

(3)磨機(jī)中礦漿溫度降低。磨礦參數(shù)優(yōu)化后，磨機(jī)中礦漿溫度降低2～3 ℃，減少了磨機(jī)燒瓦現(xiàn)象的發(fā)生。

(4)球磨機(jī)噪音降低。磨礦參數(shù)優(yōu)化后，一段球磨機(jī)噪音下降2～6 dB，二段球磨機(jī)噪音下降2～4 dB。

4 結(jié) 論

(1)在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)梅山鐵礦選礦廠4#系列進(jìn)行磨礦參數(shù)優(yōu)化，使4#系列磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性得到了較大提高，其中二段分級(jí)溢流在保證細(xì)度為-0.076 mm占70%左右的情況下，300～10 μm合格粒級(jí)的產(chǎn)率增加了18.05個(gè)百分點(diǎn)，-10 μm過粉碎粒級(jí)的產(chǎn)率減少了1.60個(gè)百分點(diǎn)。

(2)優(yōu)化磨礦參數(shù)，提高磨礦產(chǎn)品的粒度均勻性可使磨礦產(chǎn)品的分選效果得到明顯改善：實(shí)驗(yàn)室條件下，鐵精礦的產(chǎn)率提高了9.54個(gè)百分點(diǎn)，鐵回收率提高了6.60個(gè)百分點(diǎn)。

(3)磨礦參數(shù)優(yōu)化后，鋼球消耗、磨礦能耗、磨機(jī)中礦漿溫度以及磨機(jī)噪音均得到了不同程度的降低。

(4)4#系列取得了良好的磨礦參數(shù)優(yōu)化工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果，建議在全廠推廣。

[1] 鄒金慧，高 蘭，黃宋魏．自動(dòng)化控制技術(shù)在磨礦分級(jí)中的應(yīng)用[J]．?dāng)?shù)據(jù)采集與處理，2008，23(S1)：131-132． Zou Jinhui，Gao Lan，Huang Songwei．Application of automatic control technology in the grinding classification[J]．Journal of Data Acquisition and Processing，2008，23(S1)：131-132．

[2] 明平田，畢 文．選礦自動(dòng)化在金輝礦業(yè)的應(yīng)用[J]．武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(2)：92-93． Ming Pingtian，Bi Wen．Application of dressing automation in Jinhui Mining[J]．Journal of Wuhan Institute of Technology，2011，33(2)：92-93．

[3] 明平田，吳國(guó)民，李 飛，等．磨礦分級(jí)考察及分析研究[J]．有色金屬：選礦部分，2012(6)：45-48． Ming Pingtian，Wu Guomin，Li Fei，et al．Inspect and analysis of the grinding classification[J]．Nonferrous Metals: Mineral Processing Section，2012(6)：45-48．

[4] 段希祥．選擇性磨礦及其應(yīng)用[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1991． Duan Xixiang．Selective Grinding and Application[M]．Beijing：Metallurgical Industry Press，1991．

[5] 劉安平，倪 文，張祖剛．梅山尾礦絮凝深錐濃縮試驗(yàn)研究[J]．金屬礦山，2005(10)：30-33． Liu Anping，Ni Wen，Zhang Zugang．Tests on flocculation-deep cone thickening of Meishan tailings[J]．Metal Mine，2005(10)：30-33．

[6] 勾金鈴，劉 軍．梅山鐵礦降磷尾礦再選及脫水技術(shù)研究[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，2014(2)：167-169． Gou Jinling，Liu Jun．Research on dehydration technology and tailings reelection of Meishan tailings[J]．Modern Mining，2014(2)：167-169．

[7] 許 時(shí)．礦石可選性研究[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1981． Xu Shi．Ore Beneficiability Research[M]．Beijing：Metallurgical Industry Press，1981．

[8] 牛福生，張晉霞，劉淑賢，等．鐵礦石選礦技術(shù)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2012． Niu Fusheng，Zhang Jinxia，Liu Shuxian，et al．The Iron Ore Beneficiation Technology[M]．Beijing：Metallurgical Industry Press，2012．

[9] 王淀佐，等．資源加工學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，2005． Wang Dianzou，et al．Resources Processing[M]．Beijing：China Science Press，2005．

[10] 刀正超．磨礦工[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1987． Dao Zhengchao．Mill Miners[M]．Beijing：Metallurgical Industry Press，1987．

[11] 史廣全，曹沛萍，燕海東．圓筒型旋流器在平衡兩段閉路磨礦負(fù)荷中的應(yīng)用[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，2013(7)：162-164． Shi Guangquan，Cao Peiping，Yan Haidong．Research of swirler in the debugging of ball grinder[J]．Modern Mining，2013(7)：162-164．

(責(zé)任編輯 孫 放)

Increasing Granular Uniformity of Grinding Product from Meishan Iron Mine

Yan Liuxue

(MineralProcessingPlant，BaosteelGroupMeishanMiningCo.Ltd.，Nanjing210041，China)

Aiming at the “more of the two ends，less of middles” distribution phenomenon of grinding products，Meishan Iron Mine Dressing Plant uniting with Jiangxi University of Science and Technology carried out both laboratory test and industrial test to increase the uniformity of grinding products by optimizing the grinding parameters. Industrial tests are processed in 4#series of the plant for six months. During this period，based on the results of the laboratory test and the process survey，the grinding parameters including the steel ball size and matching，medium filling rate，grinding concentration，sand returning percentage and concentration of overflow are entirely optimized，combining with field production experience. After the optimization，for the ultimate grinding products in 4#series (overflow of second classification) at the fineness of about 0.076 mm passing 70%: 300～10 μm fraction(qualified) yield increased by 18.05%，and -10 μm fraction(over grinding) yield decreased by 1.60%. Separation index comparison of second classification overflows from 4#series optimized and 3#series not optimized in laboratory conditions is carried out. The results show that the former iron concentrate yield and recovery are increased by 9.54 and 6.60% respectively. In addition，after optimization of grinding parameters in 4#series，steel ball consumption，energy consumption of grinding，temperature of pulp in mill and also the noise from mill running have been decreased to some extent. To sum up，the achievement of grinding parameter optimum in 4#series should be put into promotion in Meishan Iron Mine Dressing Plant.

Granular uniformity of grinding product，Optimum-optimization,Separation effects，Grinding energy consumption

2014-04-25

嚴(yán)劉學(xué)(1972—)，男，廠長(zhǎng)，工程師。

TD921+.4

A

1001-1250(2014)-08-061-04