大紅山磁鐵礦提質(zhì)降硅試驗(yàn)室及工業(yè)試驗(yàn)研究

蔡正鵬

(玉溪大紅山礦業(yè)有限公司)

玉溪大紅山礦業(yè)有限公司(以下簡稱大紅山)隸屬于昆鋼集團(tuán)公司，位于云南省新平縣嘎灑鎮(zhèn)。大紅山鐵精礦品位62%左右，硅含量7.9%左右。因二氧化硅含量高每年扣款上億元，嚴(yán)重影響了公司的經(jīng)濟(jì)效益。自投產(chǎn)以來，一直致力于產(chǎn)品的提質(zhì)降硅研究與應(yīng)用。

大紅山精礦中，赤鐵精礦鐵品位52%左右，含硅13%左右，產(chǎn)率為18.76%。磁鐵精礦鐵品位64.24%，含硅6.62%，產(chǎn)率為81.24%。精礦提質(zhì)分磁鐵精礦和赤鐵精礦兩個(gè)方向分別進(jìn)行。磁鐵精礦產(chǎn)率較大，對(duì)總精礦提質(zhì)起到重要的作用。磁鐵精礦提質(zhì)降硅目標(biāo)為鐵品位大于68%，硅含量小于3%。為研究磁鐵精礦提質(zhì)，近期選用國內(nèi)比較有代表性的4種弱磁精選設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)室研究，在試驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)之上，又開展了3種弱磁精選機(jī)工業(yè)試驗(yàn)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦性質(zhì)

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

%

元素TFeSFeFeOAl2O3CaOMgO含量39.1638.9213.563.721.140.93元素SiO2K2ONa2O燒失SP含量33.790.0521.160.800.0520.161

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果

%

由表1、表2可知，大紅山鐵礦主要由磁鐵礦和赤褐鐵礦組成，以磁鐵礦為主，鐵含量為24.60%，赤褐鐵礦次之，鐵含量為12.50%；脈石礦物以石英為主，含量為33.79%，MFe/TFe≈0.63，w(CaO+MgO)/w(SiO2+Al2O3)≈0.06，屬磁鐵礦-赤鐵礦型酸性混合礦石。

1.2 弱磁精礦性質(zhì)

將二段弱磁精礦進(jìn)行化驗(yàn)分析，分析結(jié)果見表3，篩析試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 二段弱磁精礦分析結(jié)果 %

成分TFemFemFe/TFe含量59.7652.4187.70

表4 二段弱磁精礦篩析試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，二段弱磁精中-0.045mm粒級(jí)含量為83.0%，粒度較細(xì)；各粒級(jí)全鐵品位由粗至細(xì)鐵品位升高，-0.045mm粒級(jí)全鐵品位最高，為65.69%；+0.063mm粒級(jí)和0.045～0.063mm粒級(jí)品位偏低，粗粒級(jí)品位低是由于其中連生體較多所致，粒級(jí)越粗連生體越多。

2 大紅山選廠工藝流程簡介

大紅山選廠設(shè)計(jì)處理能力為980萬t/a，共用4個(gè)選廠。一選廠設(shè)計(jì)處理能力為50萬t/a，二選廠設(shè)計(jì)處理能力為400萬t/a，三選廠(銅系列)設(shè)計(jì)處理能力為150萬t/a，四選廠(鐵系列)設(shè)計(jì)處理能力為380萬t/a。由于4個(gè)選廠入選原礦及工藝流程的差異，使得四選廠磁鐵礦精礦品位較低。因此，優(yōu)先選擇四選廠三段弱磁給礦和三段弱磁精礦(磁鐵精礦)開展研究。四選廠工藝流程見圖1。

大紅山四選廠選礦工藝流程為階段磨礦—階段選別，其中一段為自磨，二段、三段為球磨，一段自磨、二段球磨為連續(xù)磨礦，磨礦產(chǎn)品經(jīng)弱磁+強(qiáng)磁的單一磁選工藝，得到合格尾礦；二段球磨產(chǎn)品采用二段、三段弱磁精選+強(qiáng)磁掃選工藝，得到最終鐵精礦。第一段、第二段弱磁選采用CTB1230永磁筒式磁選機(jī)，第三段弱磁選采用DPC1230多級(jí)漂洗筒形磁選機(jī)，強(qiáng)磁選采用φ3 000 mm高梯度強(qiáng)磁選機(jī)。

圖1 四選廠工藝流程

3 試驗(yàn)室研究

3.1 試驗(yàn)室小型試驗(yàn)

試驗(yàn)室試樣取自目前大紅山選廠磁鐵礦中提質(zhì)降硅難度最大的四選廠三段弱磁給礦，鐵品位為58%～59%。試驗(yàn)要求鐵精礦品位達(dá)69%左右，并對(duì)精選尾礦進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)研究。采用國內(nèi)處理磁鐵礦精選較有代表性的A、B、C、D 4種設(shè)備，分別針對(duì)四選廠三段弱磁給礦進(jìn)行提質(zhì)降硅試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見表5，精選尾礦處理結(jié)果見表6。

表5 A、B、C、D 4種設(shè)備試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)比 %

設(shè)備精礦鐵品位精品差距硅含量產(chǎn)率鐵回收率A68.0102.8077.8188.95B67.05-0.963.5076.8987.01C67.36-0.653.2081.7092.09D66.16-1.854.4082.5891.44原礦58.8911.22

由表5可知，①精礦鐵品位最高的是A設(shè)備，品位達(dá)到68%以上，C設(shè)備次之，B設(shè)備第三，D設(shè)備指標(biāo)最低；②鐵回收率方面，C設(shè)備最高，D設(shè)備次之，A設(shè)備第三，B設(shè)備最低；由于試驗(yàn)對(duì)提質(zhì)降硅要求精礦品位達(dá)69%左右，因此綜合考慮精礦品位和回收率，在兼顧回收率的前提下，優(yōu)先考慮提質(zhì)降硅效果的設(shè)備。

表6 精選尾礦處理結(jié)果 %

設(shè)備精礦鐵品位產(chǎn)率鐵回收率備注A62.363.964.20B未試驗(yàn)C62.421.721.80D33.941.801.02磁選管

由表6可知，A設(shè)備能從尾礦中回收鐵品位為62.36%、產(chǎn)率為3.96%的鐵精礦；B設(shè)備未開展尾礦試驗(yàn)；C設(shè)備能從尾礦中回收鐵品位為62.42%、產(chǎn)率為1.72%的鐵精礦；D設(shè)備再磨后未使用該公司設(shè)備，而是使用磁選管，僅能得到精礦鐵品位為33.94%的鐵精礦，產(chǎn)率僅有1.8%；綜合指標(biāo)，A設(shè)備處理尾礦指標(biāo)最好。

3.2 試驗(yàn)總結(jié)

(1)從4種磁鐵礦精選設(shè)備對(duì)大紅山四選廠三段弱磁給礦精選的試驗(yàn)指標(biāo)來看，A設(shè)備精礦鐵品位能夠到達(dá)68%以上，綜合指標(biāo)優(yōu)于其他類型設(shè)備。

(2)弱磁精選尾礦濃度問題。據(jù)了解，三段弱磁尾礦和目前進(jìn)行試驗(yàn)的4類精選設(shè)備得到的精選尾礦濃度都不高，均在3%～4%?？赏ㄟ^流程優(yōu)化或增加濃縮設(shè)備解決，優(yōu)先考慮工藝優(yōu)化，增加濃縮設(shè)備方案暫不考慮。

(3)綜上所述，公司出于對(duì)今后采購設(shè)備性價(jià)比的考慮，開展了A、B、C3個(gè)公司設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。

4 工業(yè)試驗(yàn)

試驗(yàn)前期，經(jīng)和廠家交流，認(rèn)為選別三段弱磁給礦(二段弱磁精礦)效果比三段弱磁精礦效果好，且如果弱磁精選機(jī)選三段弱磁給礦，還可停開三段，起到縮短流程、降本增效的目的。因此，工業(yè)試驗(yàn)分別就三段弱磁給礦和三段弱磁精礦均進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。

4.1 選別三段弱磁給礦工業(yè)試驗(yàn)

(1)B設(shè)備選別三段弱磁給礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表7。

表7 B設(shè)備選別三段弱磁給礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)

由表7可知，精礦全鐵品位由59.03%提高到64.64%，提高了5.61個(gè)百分點(diǎn)；SiO2含量由7.93%降低到5.99%，降低了1.94個(gè)百分點(diǎn)；處理量為40.98 t/h；鐵回收率為85.43%，產(chǎn)率為78.01%，尾礦全鐵品位為39.11%；水耗為噸精礦2.49 m3/t。

(2)C設(shè)備選別三段弱磁給礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表8。

由表8可知，精礦全鐵品位由59.59%提高到63.64%，提高了4.05個(gè)百分點(diǎn)；二氧化硅含量由7.50%降低到6.17%，降低了1.33個(gè)百分點(diǎn)；處理量為44.99 t/h；鐵回收率為96.11%，產(chǎn)率為90.00%，尾礦全鐵品位為23.16%；水耗為3.28 m3/t。

(3)A設(shè)備選別三段弱磁給礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表9。

由表9可知，精礦全鐵品位由61.14%提高到66.93%，提高了5.79個(gè)百分點(diǎn)；二氧化硅含量由7.11%降低到3.29%，降低了3.82個(gè)百分點(diǎn)；處理量為39.10 t/h；鐵回收率為88.27%，產(chǎn)率為80.64%，尾礦全鐵品位為37.02%；水耗為8.89 m3/t。

表8 C設(shè)備選別三段弱磁給礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)

表9 A設(shè)備選別三段弱磁給礦指標(biāo)

(4)各廠家選別三段弱磁給礦工業(yè)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見表10。

表10 各設(shè)備選別三段弱磁給礦工業(yè)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

由表10可知，選別三段弱磁給礦時(shí)，精礦全鐵品位最高的是A設(shè)備，為66.93%；二氧化硅含量最低的是A設(shè)備，為3.29%；鐵回收率最高的是C設(shè)備，為96.11%；耗水量最低的是B設(shè)備，為2.49 m3/t；選別三段弱磁給礦時(shí)，A設(shè)備的提質(zhì)降硅效果最好，精礦鐵品位能夠達(dá)到66.93%，二氧化硅含量能夠降低到3.29%，作業(yè)金屬回收率達(dá)到88.27%；但耗水量較高，是其他設(shè)備的3倍左右。

4.2 選別三段弱磁精礦工業(yè)試驗(yàn)

(1)B設(shè)備選別三段弱磁精礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表11。

由表11可知，精礦全鐵品位由62.97%提高到65.64%，提高了2.67個(gè)百分點(diǎn)；二氧化硅含量由7.24%降低到5.65%，降低了1.59個(gè)百分點(diǎn)；處理量為33.44 t/h；鐵回收率為91.99%，產(chǎn)率為88.25%，尾礦全鐵品位為42.94%；水耗為4.04 m3/t。

表11 B設(shè)備選別三段弱磁精礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)

(2)A設(shè)備選別三段弱磁精礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表12。

表12 A設(shè)備選別三段弱磁精礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)

由表12可知，精礦全鐵品位由63.95%提高到67.28%，提高了3.33個(gè)百分點(diǎn)；二氧化硅含量由6.12%降低到3.00%，降低了3.12個(gè)百分點(diǎn)；處理量為49.90 t/h；鐵回收率為94.59%，產(chǎn)率為89.92%，尾礦全鐵品位為34.30%；水耗為11.76 m3/t。

(3)由于一些原因，C設(shè)備未開展三段弱磁精選工業(yè)試驗(yàn)。

(4)各廠家選別三段弱磁精礦指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見表13。

表13 各廠家選別三段弱磁精礦指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

由表13可知，選別三段弱磁精礦時(shí)，精礦品位最高的是A設(shè)備，為67.28%，比B設(shè)備高1.64個(gè)百分點(diǎn)；二氧化硅含量最低的是A設(shè)備，為3.00%，比B設(shè)備低2.65個(gè)百分點(diǎn)；鐵回收率最高的是A設(shè)備，為94.59%，比B設(shè)備高2.64個(gè)百分點(diǎn)；耗水量最低的是B設(shè)備，為4.04 m3/t，比A設(shè)備低7.72 m3/t。

(5)選別三段弱磁精礦時(shí)，A設(shè)備的提質(zhì)降硅效果最好，精礦鐵品位能達(dá)到67.28%，二氧化硅含量能夠降低到3.00%，鐵回收率達(dá)到94.59%；但是耗水量較高，是其他設(shè)備的2.91倍左右。

4.3 選別三段弱磁給礦和三段弱磁精礦對(duì)比

各廠家設(shè)備選別三段弱磁給礦和三段弱磁精礦對(duì)比結(jié)果見表14。

表14 各廠家選別三段弱磁給礦和三段弱磁精礦指標(biāo)對(duì)比

由表14可知，選別三段弱磁精礦比選別三段弱磁給礦提質(zhì)降硅效果好，精礦全鐵品位高1.39個(gè)百分點(diǎn)，二氧化硅含量低0.82個(gè)百分點(diǎn)；處理量相當(dāng)，鐵回收率高3.35個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)率高6.2個(gè)百分點(diǎn)，但選別三段弱磁精礦水耗達(dá)7.90 m3/t，比選別三段弱磁給礦水耗高3.01 m3/t。

4.4 尾礦再選

由于弱磁精選是對(duì)高品位精礦進(jìn)行精選，難免精選尾礦鐵品位較高。選別三段弱磁精礦時(shí)，尾礦鐵品位高達(dá)40%～42%，這部分尾礦選別顯得比較重要，為此對(duì)尾礦進(jìn)行再選試驗(yàn),尾礦再選試驗(yàn)結(jié)果見表15。

表15 尾礦再選試驗(yàn)結(jié)果

由表15可知，B設(shè)備選別精選尾礦經(jīng)弱磁機(jī)選別精礦全鐵品位能達(dá)到51.54%，A設(shè)備精選尾礦經(jīng)弱磁機(jī)選別精礦全鐵品位能達(dá)到47.41%，選別效果較差；說明弱磁精選尾礦是未解離的連生體，需進(jìn)行再磨解離后，才能取得較好的選別指標(biāo)。

5 結(jié) 論

(1)大紅山磁鐵礦提質(zhì)降硅從指標(biāo)上看，A設(shè)備選鐵系列三段弱精效果較好，精礦全鐵品位能夠達(dá)到67.28%，二氧化硅含量能夠降低到3.00%，作業(yè)金屬回收率達(dá)94.59%；但耗水量較高，是其他設(shè)備的2.91倍左右。

(2)選別三段弱磁給礦時(shí)，A設(shè)備的提質(zhì)降硅效果最好，精礦鐵品位能夠達(dá)到66.93%，二氧化硅含量能夠降低到3.29%，作業(yè)金屬回收率達(dá)88.27%；但耗水量較高，是其他設(shè)備的3倍左右。

(3)選別三段弱磁精礦比選別三段弱磁給礦提質(zhì)降硅效果好，精礦鐵品位高1.39個(gè)百分點(diǎn)，硅含量低0.82個(gè)百分點(diǎn)；處理量相當(dāng)，鐵回收率高3.35個(gè)點(diǎn)，產(chǎn)率高6.2個(gè)百分點(diǎn)；但選別三段弱磁精礦水耗達(dá)7.90 m3/t，比選別三段弱磁給礦水耗高3.01 m3/t。

(4)由于弱磁精選是對(duì)高品位鐵精礦進(jìn)行精選，難免精選尾礦鐵品位較高。選別三段弱磁精礦時(shí)，尾礦鐵品位達(dá)40%～42%，這部分尾礦的處理顯得比較重要。B設(shè)備精選尾礦經(jīng)弱磁機(jī)選別精礦全鐵品位能達(dá)到51.54%；A設(shè)備精選尾礦經(jīng)過弱磁機(jī)選別精礦全鐵品位能達(dá)到47.41%，選別效果較差；說明弱磁精選尾礦是未解離的連生體，需要進(jìn)行再磨解離之后，才能取得較好的選別指標(biāo)。