VTM 立磨機在廟溝鐵礦細(xì)磨工藝中的應(yīng)用研究

張潤身，崔龍栓

（河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦，河北秦皇島066000）

VTM 立磨機在廟溝鐵礦細(xì)磨工藝中的應(yīng)用研究

張潤身，崔龍栓

（河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦，河北秦皇島066000）

針對廟溝鐵礦有用礦物嵌布粒度為0.04～0.07mm，現(xiàn)有細(xì)磨工藝很難達(dá)到90%的單體解離，而且處理能力不足的問題，對廟溝鐵礦粗精礦進(jìn)行了細(xì)磨工藝試驗研究。最終確定前兩段磨礦工藝不變，用一臺VTM1500立磨機代替原有的兩臺MQY2736球磨機作為第三段磨礦工藝，結(jié)果提高磨礦產(chǎn)品細(xì)度44.49%，單體解離從87.6%提高到96.7%。該礦使用立磨機的同時對工藝流程進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化，解決了原流程循環(huán)量大的問題，磨機臺時能力提高到8.3t/h。工業(yè)應(yīng)用表明最終鐵精礦品位由原來的65. 2%提高到66%以上，年增經(jīng)濟效益3024.05萬元。

廟溝鐵礦；立磨機；細(xì)磨工藝

我國鐵礦床礦石類型多，賦存條件復(fù)雜，多組分共生鐵礦石比重高，且有用組分嵌布粒度細(xì)，礦石采選難度大、效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差。處理該類礦石時，需要通過細(xì)磨使礦物達(dá)到單體解離，才能獲得良好的技術(shù)指標(biāo)。

近年來，立磨機以運行能耗低、容積利用率高、占地面積小，可靠性高、超細(xì)磨處理能力強、產(chǎn)品粒級范圍窄，且適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)方式的新型超細(xì)磨設(shè)備，已滿足了許多工藝流程的需要。傳統(tǒng)球磨的充填率為40%左右，因工作原理不同，塔磨機的容積利用率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)球磨機，其有效容積得到了充分的利用。

廟溝鐵礦的細(xì)粒嵌布礦石-0.045mm含量占90%左右時，才能達(dá)到良好的單體解離，傳統(tǒng)的細(xì)磨工藝很難達(dá)到單體解離，而且處理能力不足。廟溝鐵礦2015年對原有流程進(jìn)行改造后，通過實驗研究確定在前兩段磨礦工藝不變，在第三段磨礦采用一臺VTM1500立磨機代替原有的兩臺MQY2736球磨機，2015年對原有流程進(jìn)行改造后，實現(xiàn)了提鐵降硅的目的。

1 原礦性質(zhì)

廟溝鐵礦礦石屬鞍山式磁鐵石英巖。主要金屬礦物為磁鐵礦，其次為磁赤鐵礦和假象赤鐵礦，偶見黃鐵礦和磁黃鐵礦；脈石礦物主要為石英和鐵

閃石-鎂鐵閃石，其次為透閃石和陽起石，局部有綠石和纖閃石等。礦石硬度為12～14，礦石中較粗磁鐵礦多呈集晶體，與鐵閃石緊密共生，呈條帶狀分布；較細(xì)磁鐵礦多數(shù)分布在較粗磁鐵礦顆粒周圍，少數(shù)呈星點狀散布在脈石礦物之中。原礦篩析單體解離度測定結(jié)果見表1。

2 立磨機的工作原理

立磨機的磨礦作用主要是在磨礦介質(zhì)形成的一定壓力下，通過磨礦介質(zhì)磨削作用實現(xiàn)［1-2］?？衫媚芰坑行а心ノ锪系耐瑫r保持物料原有的晶格形狀。礦物顆粒直徑變小，物料表面的裂紋變??；傳統(tǒng)沖擊破碎方法粉磨細(xì)粒級物料的效率變低，而表面磨削方法更為有效［3］。立磨機的工作原理見圖1，低速旋轉(zhuǎn)的攪拌螺旋運轉(zhuǎn)過程中由于離心力、重力、摩擦力的作用造成粉碎介質(zhì)與物料實現(xiàn)有序方式的運動循環(huán)和宏觀上的受力基本平衡，藍(lán)色箭頭表示在攪拌螺旋內(nèi)小于提升速度的物料螺旋式上升，紅色箭頭表示在在內(nèi)襯與螺旋外緣間為粒度較大的物料螺旋式下降。然而在微觀上由于其受力的不均勻性形成動態(tài)的運動速差、受力變化，造成物料被強力擠壓、研磨以及物料之間的受力折斷、微剪切、劈碎等終合作用。合格物料則是隨輸送介質(zhì)上升，在進(jìn)行內(nèi)部分級后從立磨機本體上部自流溢出。

表1 原礦篩析鐵礦物單體解離度測定結(jié)果

圖1 立磨機內(nèi)部磨礦工作原理圖

3 立磨機實驗室試驗研究

3.1 礦樣說明

實驗室所用礦樣為生產(chǎn)流程中進(jìn)入三段磨礦前的二段旋流器沉沙部位的粗精礦，對其采集的礦樣進(jìn)行了烘干、混勻、篩分、化驗分析等工序，得到了礦樣粒度篩析結(jié)果，見表2。

由粒度篩析表2可知，試樣-0.074mm含量為60.10%，試樣-0.045mm含量為39.96%。

3.2 試驗條件及細(xì)磨產(chǎn)品

立磨機磨礦工藝條件：實驗室細(xì)磨設(shè)備為JM-260型立磨機，內(nèi)徑為260mm，有效容積為0.04m3，主軸轉(zhuǎn)速140r/min，鋼球重量70kg，其中剛就規(guī)格為Φ12mm和Φ20mm，配比為1∶1，磨礦濃度60%，球料比7∶1，磨料時間12min，共制備了50kg細(xì)磨產(chǎn)品，縮分后進(jìn)行粒度篩分分析，結(jié)果見表3。

表2 入磨礦樣粒度篩析結(jié)果

表3 細(xì)磨產(chǎn)品粒度篩析結(jié)果

從表3篩析結(jié)果可知，最終產(chǎn)品中+0.074mm粒級含量為0.42%，-0.045mm粒級含量為91.47%，-0.038mm粒級含量為86.35%。

通過試驗可知對于廟溝鐵礦的粗精礦使用立磨機進(jìn)行細(xì)磨可以獲得在給礦細(xì)度為-0.074mm含量占60%時，產(chǎn)品細(xì)度為-0.045mm含量占90%以上的技術(shù)指標(biāo)，磨礦效果非常理想。

4 立磨機工業(yè)應(yīng)用

廟溝鐵礦通過對國內(nèi)立磨機使用企業(yè)的考察發(fā)現(xiàn)，立磨機跟傳統(tǒng)球磨機不僅工作原理不同，而且較傳統(tǒng)球磨機節(jié)能30%～50%，球耗降低30%～50%，且運轉(zhuǎn)部件少，維修保養(yǎng)工作少，設(shè)備運轉(zhuǎn)率達(dá)到98%，使用效果非常理想。于是2015年廟溝鐵礦針對第三段磨礦進(jìn)行了工藝改造，由于改造前

后三段磨礦的通過礦量不變，始終是為110～120t/h左右，為了確定引進(jìn)立磨機的規(guī)格型號，廟溝鐵礦針對目前的礦石性質(zhì)進(jìn)行了不同磨礦粒度時的磨礦能耗關(guān)系試驗，試驗曲線見圖2。

圖2 磨礦能耗變化曲線

從試驗曲線中可以看出，在磨礦產(chǎn)品-0.045mm含量達(dá)到90%時，磨礦能耗為9.8kW·h/t，通過計算可知需要引進(jìn)的立磨機功率為1078～1176k W·h，因此確定引進(jìn)美卓公司的一臺1120k W·h的VTM1500立磨機。

前兩段磨礦工藝不變，用一臺VTM1500立磨機代替原有的兩臺MQY2736球磨機作為第三段磨礦，日常生產(chǎn)時添加鋼球規(guī)格為19mm，添加總量為127t。給礦方式為下部喂料，采用該種給礦方式可令給入物料較上部喂料在筒體內(nèi)磨礦時間長2倍，溢流礦漿效果更好，能耗利用率提高。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明利用VTM立磨機可以充分提高磨礦產(chǎn)品細(xì)度，最終鐵精礦實現(xiàn)單體解離。改造前后立磨機和球磨機排礦產(chǎn)品的粒度分析對比見表4。改造前后最終鐵精礦產(chǎn)品單體解離度對比見表5。

表4 立磨機與球磨機產(chǎn)品粒度分析對比表

表5 改造前后最終鐵精礦產(chǎn)品單體解離度對比表

由表4、表5分析結(jié)果與優(yōu)化前鐵精礦相比可知，在原礦性質(zhì)波動不大的情況下，采用立磨機作為細(xì)磨設(shè)備，選別指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)球磨機，通過使用立磨機可以將磨礦產(chǎn)品-0.045mm含量由原來的43.71%提高到88.2%，最終鐵精礦產(chǎn)品單體解離度由87.6%提高到96.7%，有利于后續(xù)的選別過程有效的分離出更多的連生體和單體脈石。

5 改造效果

目前該立磨機設(shè)備已經(jīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)一年時間，生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定。改造前后三段磨礦使用立磨機和球磨機最終精礦選礦工藝主要指標(biāo)對比情況見表6。

由表6可知，三段磨礦改造后在入磨原礦性質(zhì)比較穩(wěn)定的情況下，半年生產(chǎn)期的鐵精礦平均品位由65.27%提高到66.27%，精礦產(chǎn)率由37.85%提高到43.53%，臺時處理量由47.93t/h提高到56.23t/h，各項主要選礦指標(biāo)都有顯著提高，效果明顯。

6 經(jīng)濟效益

廟溝鐵礦工藝改造項目建設(shè)投資約6365.52萬元，該項目在服務(wù)期內(nèi)，新增成本為3567.92萬元/a。改造后新增銷售收入為7600萬元/a，其中SiO2含量降低了1.3%，每噸精礦新增銷售收入為65元，共計5200萬元/a；精礦品位提高了1%，每噸精礦新增銷售收入為30元，共計2400萬元/a。由此計算，該項目達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后利潤總額為4032.07萬元/a，上繳所得稅1008.2萬元/a，凈利潤為3024.05萬元/a，投資回收期約為2.1a。

表6 改造前后最終精礦主要指標(biāo)對比表

7 結(jié) 論

1）廟溝鐵礦使用VTM立磨機代替溢流型球磨機的工藝成功的將磨礦產(chǎn)品細(xì)度（-0.045mm）提高40%左右，達(dá)到單體解離，精礦品位提高到66%以上，每年可創(chuàng)效3024.05萬元。

2）使用立磨機的同時對工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化，解決了原流程循環(huán)量大的問題，磨機臺時能力得到釋放，平均每臺球磨機提高8.3t/h。

3）立磨機相比常規(guī)球磨機具有能量利用率高、研磨效果好、避免過磨、介質(zhì)消耗低、充填率高、安裝使用維護(hù)簡便、作業(yè)率高等優(yōu)點，能夠確保礦物在選別作業(yè)前達(dá)到充分的單體解離，是細(xì)磨設(shè)備發(fā)展的趨勢。同時，該礦所用立磨機采用下部自流喂料的方式在國內(nèi)也是首次，工業(yè)應(yīng)用效果良好，在同類礦山中具有推廣借鑒意義。

［1］ 嚴(yán)金中.立磨機磨礦原理的探討［J］.礦業(yè)工程，1988，18（1）：27-30.

［2］ 皮斯J D.提高細(xì)粒級礦物回收率的浮選流程設(shè)計［J］.國外金屬選礦，2006（9）：29-30.

［3］ 周宏喜，盧世杰，何建成.立磨機磨礦機理研究［J］.中國礦業(yè)，2014，23（5）：146-148.

Application of the VTM vertical grinding mill on fine grinding in Miaogou iron ore mine

ZHANG Run-shen，CUI Long-shuan
（Miaogou Iron Mine，Hebei Iron and Steel Group Mining Co.，Ltd.，Qinhuangdao 066000，China）

Based on the 0.04～0.07mm dissemination size of useful minerals，difficulty to achieve 90% monomer dissociation by the existing process and insufficient processing power，it was conducted to carry out the study of the fine grinding process of MiaoGou iron ore.It was finally determined to use a VTM-1500 vertical grinding machine instead of the original two MQY2736 ball mill grinding as the third paragraph on the basis of the original first two paragraphs grinding process to improve 44.49%grinding fineness and monomer dissociation reach to 96.7%from 87.6%，which could indicates that the final iron concentrate grade was increased to over 66%from 65.2%with 30.2405 million yuan increasing economic benefit every year.At the same time，the vertical grinding machine could optimize process flow，solve the problem of large amount circulation，and increase 8.3 t/h of treatment capacity.

Miaogou iron ore mine；vertical mill machine；fine grinding process

TD453

A

1004-4051（2016）09-0127-04

2016-01-22

張潤身（1968-），男，河北張家口人，高級工程師，主要從事選礦方面管理工作；崔龍栓（1988-），男，河北衡水人，助理工程師。E-mail：1015539284 @qq.com。