塔磨機(jī)在西部某微細(xì)粒磁鐵礦選礦設(shè)計(jì)中的研究與應(yīng)用

黃 新

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

塔磨機(jī)是在20世紀(jì)50年代發(fā)明的一種高效磨礦設(shè)備。自發(fā)明以來(lái)被廣泛應(yīng)用于有色金屬、金和非金屬礦物的細(xì)磨，節(jié)能效果顯著［1-4］。最近十幾年塔磨機(jī)逐漸在鐵礦細(xì)磨中開(kāi)始應(yīng)用，國(guó)外應(yīng)用較早，我國(guó)起步較晚，據(jù)報(bào)道，我國(guó)先后有湖南、河北某鐵礦采用國(guó)產(chǎn)小型塔磨機(jī)細(xì)磨粗精礦，用于鐵精礦提質(zhì)降雜;四川某鐵礦采用大型進(jìn)口塔磨機(jī)細(xì)磨鐵精礦，滿足鐵精礦長(zhǎng)距離管道輸送對(duì)粒度的要求。

我國(guó)鐵礦資源較為豐富，截至2011年底鐵礦石查明資源儲(chǔ)量約744億t，其中大部分是需要選礦的貧鐵礦，約占鐵礦總儲(chǔ)量的98%;而微細(xì)粒復(fù)雜難選貧鐵礦約占鐵礦總儲(chǔ)量30%。目前，我國(guó)鐵礦選礦廠用于細(xì)磨設(shè)備主要是常規(guī)球磨機(jī)，采用常規(guī)破磨工藝及設(shè)備時(shí)，當(dāng)最終磨礦粒度小于75μm時(shí)，其能耗占選礦廠總能耗的70%左右;當(dāng)粒度小于45μm時(shí)，這個(gè)比例將達(dá)到85%以上。因此，磨礦設(shè)備的合理選擇是選礦廠節(jié)能降耗的關(guān)鍵。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦石主要工業(yè)鐵礦物為磁鐵礦，含量約為27.38%，其次為褐鐵礦、赤鐵礦，含量分別為5.45%、 1.24%。主要脈石礦物為石英、黑云母，兩者含量約占鐵礦石50%，其它脈石含量較少。礦石主要化學(xué)成分見(jiàn)表1，鐵物相分析見(jiàn)表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析Table1 Multielement of run ofm ine ore chem ical analysis %

表2 原礦鐵物相分析Table2 Iron Phase of run ofm ine ore analysis%

工藝礦物學(xué)研究表明，礦石構(gòu)造較為復(fù)雜，主要為塊狀構(gòu)造和層狀構(gòu)造，其次為脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要為條帶結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、脈狀結(jié)構(gòu)等。經(jīng)對(duì)原礦－200目和－325目不同磨礦細(xì)度產(chǎn)品進(jìn)行解離度分析，結(jié)果表明磁鐵礦解離效果較差，當(dāng)磨礦細(xì)度為－200目50%時(shí)單體解離度為48.18%，繼續(xù)磨至－200目85%時(shí)單體解離度也只有70.93%，這主要是磁鐵礦嵌布粒度細(xì)小所致，因此若想取得較好鐵礦物單體解離，必須進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)磨，在磨至－325目98%時(shí)單體解離度可達(dá)91.66%。

2 選礦試驗(yàn)

2008年12月，中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院采用常規(guī)磨礦工藝，對(duì)礦石進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)和擴(kuò)大連選試驗(yàn)。2012年7月，采用塔磨機(jī)磨礦工藝進(jìn)行了流程試驗(yàn)。為了降低磨礦能耗，對(duì)試樣進(jìn)行了破碎產(chǎn)品(75～40 mm)干式拋尾和高壓輥磨產(chǎn)品(3～0 mm)濕式拋尾，得到粒度3～0 mm、產(chǎn)率65.83%、鐵品位30.76%、鐵回收率90.03%的粗精礦，本文以此物料作為磨選原料進(jìn)行討論。

2.1 常規(guī)磨選試驗(yàn)

從磨礦粒度試驗(yàn)知，一段磨礦粒度－0.076 mm占60%，最終磨礦粒度－0.043 mm占90%選礦指標(biāo)最佳。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)和擴(kuò)大連選試驗(yàn)，常規(guī)磨選工藝流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表3。

2.2 塔磨試驗(yàn)

從塔磨機(jī)磨礦粒度試驗(yàn)知，在最終磨礦粒度為－0.038 mm占90%時(shí)，選礦指標(biāo)最佳。進(jìn)行了一段磨礦為球磨、二段為塔磨和全塔磨的磨礦流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表4、表5。

圖1 常規(guī)磨礦試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet of conventional grinding test

表3 常規(guī)磨礦試驗(yàn)結(jié)果Table3 Conventional grinding test results %

圖2 塔磨試驗(yàn)流程Fig.2 Tower m ill test flowsheet

表4 全塔磨試驗(yàn)結(jié)果Table4 The whole tower m ill test results %

表5 一段球磨二段塔磨試驗(yàn)結(jié)果Table5 Second stage using tower m ill and first stage ballm ill grinding test results %

從表4、表5知，采用塔磨機(jī)作為細(xì)磨設(shè)備，選別指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)磨礦。全塔磨和一段球磨、二段塔磨的指標(biāo)差別不大。

3 磨選工藝流程設(shè)計(jì)與設(shè)備選型

3.1 磨選工藝流程與指標(biāo)的確定

設(shè)計(jì)的常規(guī)磨礦和塔磨工藝流程見(jiàn)圖1和圖2，設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)見(jiàn)表3和表5。選礦工藝流程設(shè)計(jì)的條件為:處理原礦300萬(wàn)t/a(磨選為197.49萬(wàn)t/a)，原礦鐵品位22.49%。其他參數(shù)依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果選取，并以此參數(shù)進(jìn)行磨礦設(shè)備選型與比較。

3.2 磨礦設(shè)備的選擇

根據(jù)球磨和塔磨的磨礦粒度試驗(yàn)并通過(guò)計(jì)算確定了三種磨礦工藝流程的磨礦設(shè)備，磨礦設(shè)備選型見(jiàn)表6。

表6 磨礦設(shè)備選型表Table6 Grinding equipment type selection table

從表6看出，在全塔磨流程中，一段磨礦需要5臺(tái)M－1500塔磨機(jī)，與一段球磨+二段塔磨流程相比，不但投資大，而且磨選系列不匹配，不能實(shí)現(xiàn)分期建廠。因此，以一段球磨+二段塔磨和常規(guī)三段磨礦流程進(jìn)行磨選流程比較。

3.3 磨選流程比較

一段球磨+二段塔磨(方案Ⅰ)和常規(guī)三段磨礦(方案Ⅱ)工藝可比部分(磨選)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見(jiàn)表7。

表7 磨選工藝主要指標(biāo)比較表Table7 Grinding processmain technical Indexes com parison tab le

從表7看出，磨選工藝的設(shè)備數(shù)量、重量、裝機(jī)功率和單位能耗方案Ⅰ均優(yōu)于方案Ⅱ;雖然方案Ⅰ比方案Ⅱ多投資1882萬(wàn)元，但方案Ⅰ比方案Ⅱ可節(jié)約成本2.56元/t原礦，約三年可收回增加的投資。

4 應(yīng)用

2012年6月，中鋼集團(tuán)馬鞍山礦院工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司完成了該礦的《選礦廠初步設(shè)計(jì)》，設(shè)計(jì)規(guī)模為300萬(wàn)t/a原礦，目前，工程項(xiàng)目已進(jìn)入施工圖設(shè)計(jì)階段，選礦廠原則工藝流程見(jiàn)圖3。

5 結(jié)論

(1)與常規(guī)三段球磨工藝相比，采用一段球磨、二段塔磨工藝獲得的最終磨礦粒度更細(xì)，精礦品位可提高3個(gè)百分點(diǎn)，回收率降低2個(gè)百分點(diǎn)。結(jié)合后續(xù)煉鐵能耗，雖然精礦回收率有所降低，但總體能耗大幅度降低。

圖3 選礦廠原則工藝流程Fig.3 Princip les process flowsheet of concentrator

(2)一段球磨、二段塔磨工藝比常規(guī)三段球磨工藝磨選可比部分多投資1 882萬(wàn)元，但每噸礦石的磨選可比制造成本降低2.56元，3 a可收回增加的投資。

［1］ 葛之輝，曾云南，趙保坤.選礦過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)化綜述［J］.中國(guó)礦山工程，2006，35(6):37-42.

Ge Zhihui，Zeng Yunnan，Zhao Baokun.Summing-up of automatic detecting and automation inmineral processing［J］.China Mine Engineering，2006，35(6):37-42.

［2］ 王澤紅，陳炳辰.球磨機(jī)負(fù)荷檢測(cè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)粉體技術(shù)，2001，7(1):19-23.

Wang Zehong，Chen Bingchen.Present state and development trend for ballmill load measurement［J］.China Powder Science and Technology，2001，7(1):19-23.

［3］ 李曉嵐，曾云南.選礦自動(dòng)化技術(shù)的新進(jìn)展［J］.金屬礦山，2006 (6):61-64.

Li Xiaolan，Zeng Yunnan.New progress in automation technology for beneficiation［J］.Metal Mine，2006(6):61-64.

［4］ 王豐雨，張 覃，黃宋魏.我國(guó)選礦自動(dòng)化評(píng)述［J］.國(guó)外金屬礦選礦，2006(8):18-21.

Wang Fengyu，Zhang Tan，Huang Songwei.Review of Chinese beneficiation automation［J］.Metallic Ore Dressing Abroad，2006(8):18-21.