中鋼集團蒼山鐵礦磨選工藝優(yōu)化探討

李躍武 姚耿

摘要：針對蒼山鐵礦選礦磨選工藝流程中存在的一、二段球磨機能力不匹配；二段旋流器底流夾細、夾精礦嚴重等問題，從選礦技術(shù)和選礦設(shè)備發(fā)展方向方面對蒼山鐵礦選礦磨選工藝流程優(yōu)化提出建議，對一段增加旋流器底流粗選作業(yè)，二段增加磨機排礦淘洗磁選作業(yè)可行性進行了分析探討。

關(guān)鍵詞：磁鐵礦；工藝優(yōu)化；淘洗磁選；底流粗選

國際市場上的鐵礦石價格自2012年以來持續(xù)下跌，市場低迷，短期內(nèi)難有改觀，給國內(nèi)鐵礦企業(yè)造成巨大壓力。中鋼集團蒼山鐵礦為適應市場變化，增強企業(yè)抗風險能力，以中鋼礦業(yè)開發(fā)有限公司開展的“中鋼礦業(yè)鐵礦采選聯(lián)合增產(chǎn)降耗關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研發(fā)”項目為中心，結(jié)合自身實際，2015年對選礦廠進行了擴能改造。通過選礦廠擴能改造工程的實施和工業(yè)生產(chǎn)調(diào)試，選礦廠原礦處理能力由240萬t/a提高到300萬t/a以上，取得了良好的經(jīng)濟效益。但選礦工藝仍有進一步優(yōu)化的空間，從而繼續(xù)挖掘降本潛力。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石多元素分析及鐵物相分析

表1表明：原礦是以鐵礦物為主的鐵礦石，其它有用元素含量較低，礦石中主要雜質(zhì)是SiO2、Al2O3，有害元素磷和硫含量較低。

表2表明：該礦石中的鐵礦物以磁鐵礦為主，其次是硅酸鐵礦物，另含有一定量的赤褐鐵礦，其它鐵礦物含量較低。

1.2 礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及嵌布特性

該礦選礦工藝的目的礦物主要為磁鐵礦，其次為少量赤鐵礦和極微量褐鐵礦，碳酸鐵主要賦存于含鐵方解石，硅酸鐵主要賦存于角閃石，兩者約占全鐵16.87%，這部分鐵將隨尾礦流失而影響鐵的回收率。

鐵礦石主要為層狀構(gòu)造，較少塊狀構(gòu)造，后者主要見于圍巖，另有少量脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。主要結(jié)構(gòu)為條帶狀結(jié)構(gòu)，其次為似斑狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)，其它結(jié)構(gòu)較少。

磁鐵礦工藝粒度主要分布于0.01mm～0.05mm，分布率為46.01%，但在大于0.1毫米粒級中也分布有21.41%，粗細嵌布不均勻；主要脈石礦物角閃石和石英粒度略粗于鐵礦物，在0.1mm以上分布率分別為46.80%和48.15%。

2 磨選工藝流程簡介

蒼山鐵礦磨選系統(tǒng)設(shè)計為兩個系列，于2015年完成擴能改造工程，擴能改造方案為新增一臺MQY3254球磨機（裝機功率800 kW）做一系列二段磨礦用，配套Φ500×6旋流器組；原二段兩臺MQY2740球磨機并聯(lián)后作為二系列二段使用。在二段磨礦選別系統(tǒng)引入淘洗磁選機，二次磁選精礦直接進入淘洗磁選機，去掉原有三次和濃縮磁選機。改造完成后年處理原礦300萬t。磨選工藝流程為階段磨礦、階段選別加濕式預選流程，選礦最終產(chǎn)品為鐵精礦，精礦品位TFe65%，磨選系統(tǒng)選金屬回收率62.16%，精礦產(chǎn)率27.05%，尾礦品位TFe14.78%，年產(chǎn)精礦73.32萬t。改造完成后選礦廠磨選工藝流程圖如圖1所示。

3 磨選工藝流程中存在的問題及原因分析

3.1 一、二段球磨機能力不匹配

選礦廠擴能改造后將淘洗磁選機并入工藝流程，通過工藝調(diào)試，原一段MQY3660球磨機與二段MQY2740球磨機配套流程單系列處理量可達200t/h，新增MQY3254球磨機作為二段磨礦機并入工藝流程后，導致出現(xiàn)一段磨機頻繁漲肚，二段磨機“吃不飽”的情況，經(jīng)調(diào)試單系列處理量最高為212t/h。擴能改造中磨礦系統(tǒng)裝機功率增加24.24%，處理量僅增加6%。

磨礦機單位容積的小時通過量（新給礦+返砂）不得大于12t/（m3·h） [1]，否則，磨礦機會被礦漿充塞而導致不能正常工作。

選礦廠一段球磨機規(guī)格為MQY3660球磨機，有效容積為55m3，根據(jù)磨礦機單位容積的小時通過量（新給礦+返砂）不得大于12t/（m3·h）的原則，一段球磨機的最大小時通過量為660t/h。根據(jù)選礦廠流程考查結(jié)果，一段閉路磨礦循環(huán)負荷為237.98%，因此，一段球磨機的最大新給礦量為195.28 t/h。磨礦機和水力旋流器配置的閉路磨礦系統(tǒng)，產(chǎn)品粒度磨至0.4mm～0.2mm時，適宜的循環(huán)負荷率應為200%～350%。若循環(huán)負荷按照200%計算，則一段球磨機的最大新給礦量為220t/h。

二段球磨機有效容積為，有效容積為19.3m3，二段球磨機的最大小時通過量為231.6t/h，兩臺球磨機并聯(lián)作為二段使用后最大小時通過量為463.2t/h。根據(jù)選礦廠流程考查結(jié)果，二段閉路磨礦循環(huán)負荷為254.13%，因此，二段球磨機的最大新給礦量為130.8 t/h。磨礦機和水力旋流器配置的閉路磨礦系統(tǒng)，產(chǎn)品粒度磨至0.2mm～0.1mm時，適宜的循環(huán)負荷率應為150%～350%。若循環(huán)負荷按照150%計算，則二段球磨機的最大新給礦量為185.3t/h。

一段球磨機給礦經(jīng)階段磨礦、階段選別后拋掉約50%的尾礦，進入二段球磨機的給礦量為一段球磨機的一半，因此，根據(jù)以上計算，一段球磨機能力不足，二段球磨機能力尚有富裕。

3.2 二段旋流器分級效率低、底流夾細，夾精礦現(xiàn)象嚴重

蒼山鐵礦二段旋流器采用直徑610mm錐角旋流器，根據(jù)流程考查結(jié)果，二段旋流器分機效率僅為37.45%，分級效率較低，底流中-200目含量達38.22%，夾細嚴重。旋流器分級產(chǎn)品指標如表3所示。

根據(jù)表3可知，二段旋流器底流中-100目粒級含量為86.12%，品位為66.47%，說明該粒級中鐵礦物主要以粗顆粒磁鐵礦單體的形式存在，金屬分布率為93.1%。占全部含量86.12%的-100目粒級，若能將其實現(xiàn)分離，就可不需經(jīng)過再磨再選直接得到66.47%以上的高品位鐵精礦，可大大提高二段球磨機的處理能力；-200目含量達38.22%，品位達到69.47%，而溢流中-200目粒級品位為59.97%，反富集現(xiàn)象嚴重。因此，提高二段旋流器的分級效率，分離出底流中存在的大量合格精礦，對于改進選礦指標具有重要作用。

4 流程優(yōu)化探討

4.1 增加一段旋流器底流粗選作業(yè)

針對一段球磨機能力不足，二段球磨機能力尚有富裕的情況，根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有設(shè)備布局，可利用旋流器平臺與球磨機平臺之間高差設(shè)置一段旋流器底流粗選作業(yè)，底流入磨機前提前甩出低品位廢石，降低一段磨礦分級回路的不必要的負荷量，解決一段球磨機頻繁漲肚，二段球磨機“吃不飽”的問題，并緩解一段分級的反富集現(xiàn)象。底流粗選作業(yè)指標見表4。

根據(jù)表4可知，一段旋流器底流粗選作業(yè)拋廢率達20.69%，尾礦磁性鐵含量為0.47%，磁性鐵回收率為99.44%，滿足工藝要求。

因此，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，設(shè)置一段旋流器底流粗選作業(yè)，施工簡單，投資較小，改造完成后可最大限度的發(fā)揮一、二段球磨機能力，提高球磨機利用系數(shù)，解決一、二段球磨機能力不匹配的問題。

4.2 增加二段磨機排礦淘洗磁選作業(yè)

淘洗磁選機作為高效磁選設(shè)備，由于其先進的設(shè)計結(jié)構(gòu)，集約化的控制操作系統(tǒng)，以及良好的分選效果，在國內(nèi)礦山得到廣泛應用[2]。

淘洗機一般作為最后一段精選作業(yè)，分選效果顯著，可起到以下作用：一是通過降低磨礦細度，從而在保證精礦品位的前提下，增加選廠處理能力；二是直接提高精礦品位，從而提高選廠產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

根據(jù)流程考查結(jié)果，蒼山鐵礦二段球磨機排礦中-200目含量占48.93%、TFe品位66.40%；二段旋流器底流中-100目含量占86.12%、TFe品位66.47%，-200目含量占38.22%、TFe品位69.47%。數(shù)據(jù)說明占全部含量86.11%的-100目粒級，若能將其實現(xiàn)分離，就可不需經(jīng)過再磨再選直接得到66.47%以上的高品位鐵精礦。

淘洗磁選機給礦粒度要求為-200目含量占50%左右，二段球磨機排礦符合其給礦粒度要求，增加二段磨機排礦淘洗磁選作業(yè)，有利于克服二段分級的反富集現(xiàn)象，提前分離部分合格精礦，大大減少旋流器底流夾細、夾精礦的問題，對于減少二段磨礦分級回路的不必要的負荷量、提高處理能力具有重要作用。優(yōu)化后工藝流程圖如圖2所示。

5 結(jié)論

（1）選礦廠擴能改造后一、二段球磨機能力不匹配，出現(xiàn)一段球磨機漲肚、二段球磨機“吃不飽”的情況，影響磨機利用系數(shù)。增加一段旋流器底流粗選作業(yè)，可降低球磨機循環(huán)負荷，提高系統(tǒng)處理能力。

（2）二段旋流器底流夾細、夾精礦嚴重，增加二段球磨機排礦淘洗磁選作業(yè)，提前分離出合格精礦，減少磨礦回路循環(huán)負荷，有利于克服底流反富集現(xiàn)象，有效提高旋流器底流質(zhì)量。

通過以上兩項優(yōu)化措施，能夠大幅提高磨選系統(tǒng)處理能力，降低選礦成本，經(jīng)濟效益顯著。在目前鐵礦市場低迷的環(huán)境下，有力于提高企業(yè)競爭力。

參考文獻：

[1]選礦廠設(shè)計[M]. 冶金工業(yè)出版社， 2008；30-31.

[2]趙福剛.淘洗磁選機在我國鐵礦選別中的應用[J].現(xiàn)代礦業(yè)， 2013（12）：155-157.

[3]范素月，馬衛(wèi)東， 高磊.淘洗磁選機在某些磁鐵礦精選中的應用[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)， 2012（12）：96-99.

（作者單位：中鋼集團山東礦業(yè)有限公司）

作者簡介：

李躍武（1971--），男，高級工程師，276000山東省臨沂市蘭陵縣魯城鎮(zhèn)中鋼集團山東礦業(yè)有限公司選礦車間。

姚 耿（1984—），男，中級工程師，276000山東省臨沂市蘭陵縣魯城鎮(zhèn)中鋼集團山東礦業(yè)有限公司選礦車間。