尖山鐵礦磁重選工藝提質(zhì)降硅工業(yè)實(shí)踐

郭 鵬 王建中

(太鋼礦業(yè)分公司尖山鐵礦，山西 太原 030300)

0 引言

尖山鐵礦屬鞍山式沉積變質(zhì)類型貧磁鐵礦床，礦石主要由磁鐵石英巖及少量赤鐵石英巖組成，脈石礦物主要為石英，含量為40%～50%[1]，選廠磨選系統(tǒng)采用階段磨礦-階段磁選-細(xì)篩再磨再選-反浮選+磁選柱聯(lián)合精選工藝流程[2]，輸出精礦全鐵品位67.5%，SiO2含量6%。反浮選工藝可以達(dá)到滿意的精礦質(zhì)量指標(biāo)，但隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)快速升級(jí)，該工藝固有的礦漿加熱及藥劑添加導(dǎo)致的環(huán)保壓力日益凸顯[3]，為實(shí)現(xiàn)鐵精礦提質(zhì)降雜、規(guī)避環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，兼顧降低生產(chǎn)成本，實(shí)施了高效磁重選工藝替代反浮選工藝改造。

1 磁重選工藝流程

綜合考慮前期磁重選工藝提質(zhì)降硅試驗(yàn)研究成果、尖山選廠生產(chǎn)實(shí)踐、選區(qū)地形、設(shè)備設(shè)施等因素，確定了工藝實(shí)施路線。YZ新系列淘洗機(jī)除中礦處理外維持原狀，LMNX舊系列四磁精礦通過新增淘洗機(jī)選別。新舊系列淘洗精礦混合后送至原浮選攪拌槽，淘洗中礦分別由主廠房東、西通過自流管送至選廠2#濃縮機(jī)，濃縮機(jī)底流通過底流泵揚(yáng)送至再磨再選系統(tǒng)，經(jīng)濃縮磁選機(jī)選別后，進(jìn)入球磨機(jī)磨礦，球磨排礦自流至-2 m礦漿池，然后泵送至旋流器組分級(jí)，其沉砂自流入球磨機(jī)形成閉路，旋流器溢流進(jìn)入雙連筒磁選機(jī)分選，精礦、尾礦自流進(jìn)入-2 m礦漿池，精礦泵送至浮選攪拌槽，尾礦泵送至選廠1#濃縮機(jī)。原反浮選系統(tǒng)停用，改造前和改造后的主要工藝流程，見圖1和圖2。

圖1 原反浮選工藝流程

圖2 現(xiàn)磁重選工藝流程

2 工業(yè)試驗(yàn)

2.1 淘洗機(jī)工作原理

淘洗機(jī)是一種電磁式低弱磁場(chǎng)磁重選選礦設(shè)備。它特殊的勵(lì)磁和供水機(jī)制可以充分利用磁團(tuán)聚又能高效分散磁團(tuán)聚，能夠分出礦泥、單體脈石，并且當(dāng)磁場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)上升水速調(diào)整適當(dāng)，還能分選出連生體，特別是貧連生體，從而提高精礦品位。工藝水流由底部切向給入，在選別區(qū)域內(nèi)形成螺旋上升的均勻水流。淘洗機(jī)具有獨(dú)特磁系設(shè)計(jì)，多種磁場(chǎng)疊加，使淘洗機(jī)分選腔內(nèi)水平方向磁場(chǎng)分布均勻，垂直方向形成磁力向下連續(xù)、復(fù)合的磁場(chǎng)。給礦由頂部給料器給入分選腔中部、散開后進(jìn)入選別區(qū)，達(dá)到單體解離的磁性鐵礦物在連續(xù)向下的磁力、重力聯(lián)合作用下，磁力+重力作用大于上升水流沖擊作用，結(jié)成“磁鏈”懸浮下行，由底部的精礦管排出形成精礦。由于水平方向磁場(chǎng)均勻，在磁場(chǎng)作用下，磁鏈不能左右運(yùn)動(dòng)，磁性礦物不會(huì)向桶壁“團(tuán)聚”。礦物中的脈石等雜質(zhì)分布在磁鏈周圍，有效避免機(jī)械夾雜和磁性包裹，脈石礦物和連生體受上升水流沖擊力作用大于磁力+重力作用，隨水流上行由溢流槽溢出經(jīng)溢流管流出形成中礦。

在磨礦系列不變的情況下，舊系列淘洗機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)不得隨意改變。取樣為每2小時(shí)1批，每批取3次(間隔10分鐘/次)，整點(diǎn)取樣完畢，取樣時(shí)間為整點(diǎn)提前20分鐘開始(如13：40、15：40)。調(diào)整該淘洗機(jī)參數(shù)時(shí)按取樣時(shí)間提前40分鐘調(diào)整(如13：00、15：00)，且每次只能調(diào)整一個(gè)運(yùn)行參數(shù)。圍繞淘洗機(jī)主次給水設(shè)定、底流濃度設(shè)定、溢流設(shè)定、場(chǎng)強(qiáng)設(shè)定等重要操作參數(shù)進(jìn)行了多水平試驗(yàn)，共采集淘洗原、精、尾樣品各25批，記錄了淘洗選別條件參數(shù)，試驗(yàn)指標(biāo)如下：

圖3 全自動(dòng)淘洗磁選機(jī)工作原理示意圖

表1 2.0 m淘洗機(jī)試驗(yàn)指標(biāo)匯總(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

表1 2.0 m淘洗機(jī)試驗(yàn)指標(biāo)匯總(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

產(chǎn)物TFeSiO2濃度高均低高均低高均低淘洗給礦67.35 66.83 65.70 ///55.31 53.97 52.23 淘洗精礦69.00 68.16 67.50 5.87 4.95 4.20 69.04 65.61 61.98淘洗中礦16.60 12.44 10.00 ///1.50 0.90 0.67

從上表可知：淘洗精礦TFe可高達(dá)69%，SiO2平均達(dá)4.95%。淘洗精礦濃度可達(dá)61%～69%之間。

表2 2.0 m淘洗機(jī)主給水條件試驗(yàn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

表2 2.0 m淘洗機(jī)主給水條件試驗(yàn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

淘洗給礦淘洗精礦淘洗中礦TFe濃度TFeSiO2濃度TFe濃度產(chǎn)率主給水66.85 54.63 67.95 5.49 66.01 13.35 1.25 2.01 20.00 66.81 53.72 68.16 5.32 65.21 12.12 0.82 2.41 25.00 66.57 53.97 68.14 5.30 65.61 12.10 0.90 2.80 30.00 66.75 54.38 68.32 5.12 66.15 12.43 0.79 2.81 35.00 65.70 52.71 68.50 4.95 65.13 16.60 0.85 5.39 38.00

表3 2.0 m淘洗機(jī)次給水條件試驗(yàn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

表3 2.0 m淘洗機(jī)次給水條件試驗(yàn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

淘洗給礦淘洗精礦淘洗中礦TFe濃度TFeSiO2濃度TFe濃度產(chǎn)率次給水66.56 53.98 68.11 5.34 65.42 12.32 0.92 2.78 20.00 66.98 53.93 68.44 4.99 66.52 13.01 0.78 2.63 22.00

由表2和表3可知，在給礦條件較為穩(wěn)定的情況下，隨著主、次給水設(shè)定值的升高，淘洗精礦TFe呈升高、SiO2下降的趨勢(shì)；而淘洗中礦TFe品位呈升高、濃度呈下降的趨勢(shì)。

表4 2.0 m淘洗機(jī)底流濃度條件試驗(yàn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

表4 2.0 m淘洗機(jī)底流濃度條件試驗(yàn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

淘洗給礦淘洗精礦淘洗中礦TFe濃度TFeSiO2濃度TFe濃度產(chǎn)率底流設(shè)定66.88 54.63 68.18 5.28 65.53 12.15 1.05 2.32 63.066.73 54.00 68.15 5.34 66.51 12.54 0.91 2.55 65.066.28 53.32 68.00 5.49 64.64 11.45 0.82 3.04 68.0 66.42 53.78 68.30 5.20 64.07 13.02 0.78 3.40 69.0

由表4可知，在給礦條件較為穩(wěn)定的情況下，隨著底流設(shè)定值的提高，淘洗中礦TFe品位呈升高趨勢(shì)，同時(shí)中礦濃度顯著下降、中礦產(chǎn)率顯著提升。

通過以上試驗(yàn)，得出SiO2控制中值5.5%～6.5%操作參數(shù)，見表5、表6。

表5 2.0 m淘洗機(jī)SiO2控制中值5.5%～6%操作參數(shù)

表5 2.0 m淘洗機(jī)SiO2控制中值5.5%～6%操作參數(shù)

開動(dòng)臺(tái)數(shù)底閥設(shè)定值底流設(shè)定值/%主給水設(shè)定/%三系列→開5臺(tái)四系列→開6臺(tái)10 00065～7038～45溢流設(shè)定值/%給礦TFe/%給礦濃度/%水壓/MPa次給水設(shè)定/%3.8～4.265.3±0.3>550.32～0.3515～20固定磁場(chǎng)/Oe循環(huán)磁場(chǎng)/Oe補(bǔ)償磁場(chǎng)/OeSiO2/%中礦TFe/%1 600～1 9001 500～1 8001 400～1 7005.5～6.019～13

表6 2.0 m淘洗機(jī)SiO2控制中值6%～6.5%操作參數(shù)

表6 2.0 m淘洗機(jī)SiO2控制中值6%～6.5%操作參數(shù)

開動(dòng)臺(tái)數(shù)底閥設(shè)定值底流設(shè)定值/%主給水設(shè)定/%三系列→開5臺(tái)四系列→開6臺(tái)10 00065～7030～38溢流設(shè)定值/%給礦TFe/%給礦濃度/%水壓/MPa次給水設(shè)定/%3.5～4.065.3±0.3>550.32～0.3515～20固定磁場(chǎng)/Oe循環(huán)磁場(chǎng)/Oe補(bǔ)償磁場(chǎng)/OeSiO2/%中礦TFe/%1 500～1 8001 400～1 7001 300～1 6006.0～6.517～11

2.4 再磨系統(tǒng)250 mm操作參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

要穩(wěn)定中礦再磨再選精礦TFe品位達(dá)到60%以上，SiO2含量小于13.5%，應(yīng)使再磨后連生體充分單體解離，閉路分級(jí)粒度-0.045 mm含量達(dá)到95%左右，因此圍繞旋流器溢流粒度，進(jìn)行了調(diào)試試驗(yàn)。

表7 250 mm操作參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù) /%

表7 250 mm操作參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù) /%

產(chǎn)物-0.074 mm-0.045 mm濃度返砂比分級(jí)量效率 分級(jí)質(zhì)效率給礦95.3168.4632.99溢流99.2692.4111.23254.2238.2131.39沉砂93.5758.9973.35

由表7可知:

(1)淘洗中礦濃縮并經(jīng)旋流器分級(jí)后，溢流-0.045 mm含量可達(dá)到92%左右；要保證溢流粒度，旋流器溢流濃度應(yīng)低于12%；同時(shí)，旋流器沉砂濃度可穩(wěn)定在70%以上，為磨礦創(chuàng)造了條件。

(2)旋流器給礦濃度應(yīng)調(diào)整至30%左右，操作中應(yīng)注意足夠的補(bǔ)加水，給料渣漿泵頻率應(yīng)控制在45 Hz左右。

(3)閉路分級(jí)的循環(huán)負(fù)荷控制在250%～300%之間；因分離粒度較細(xì)，反富集現(xiàn)象較嚴(yán)重，-0.045 mm分級(jí)質(zhì)效率只有30%～35%。

2.5 再磨再選工藝相關(guān)操作參數(shù)優(yōu)化

表8 再磨再選工藝相關(guān)操作參數(shù)

2.6 試驗(yàn)結(jié)論

1)SiO2含量為8%～8.5%的弱磁精礦通過磁重選工藝選別后，可以實(shí)現(xiàn)提鐵降硅的目的，SiO2含量可降低至5.5%～6.5%，精礦TFe品位可以達(dá)到67%～68%。

2)磁場(chǎng)強(qiáng)度、上升水量對(duì)淘洗精礦品位、精礦產(chǎn)率和金屬回收率有顯著影響；通過對(duì)淘洗工作參數(shù)的調(diào)整，可以滿足用戶對(duì)鐵精礦粉質(zhì)量的要求。

3)磁精礦經(jīng)過磁重選工藝選別后的中礦，主要是分選出低品位高硅連生體，品位大致在11%～19%之間；經(jīng)過再磨再選工藝后，可獲得鐵品位>60%、SiO2含量≤13.5%的鐵精粉。

3 工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)

表9 2.0 m淘洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

表9 2.0 m淘洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

給礦品位精礦品位SiO2尾礦品位精礦產(chǎn)率作業(yè)回收率65.6067.585.9214.6296.6699.26

由生產(chǎn)數(shù)據(jù)可知，磁重選工藝投用后，精礦質(zhì)量指標(biāo)完全滿足用戶需求，同時(shí)作業(yè)回收率達(dá)到99.26%。

3.2 再磨再選工藝現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表10 再磨再選工藝現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%

由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可知，在給礦品位較低的情況下，經(jīng)過再磨再選后，可以獲得較好的精礦指標(biāo)，精礦TFe品位為64.8%，SiO2含量為8.56%。

4 應(yīng)用效果

4.1 生產(chǎn)指標(biāo)提升及降本效益

磁重選工藝運(yùn)行后，選廠各項(xiàng)指標(biāo)顯著改善，輸出精礦SiO2指標(biāo)滿足用戶需求，同時(shí)作業(yè)回收率較反浮選工藝提高0.51個(gè)百分點(diǎn)，綜合回收率顯著提高；同時(shí)因反浮選工藝停用，工序成本顯著降低。據(jù)測(cè)算，年可降低生產(chǎn)成本約1 300余萬元。

表11 磁重選工藝較反浮選工藝指標(biāo)進(jìn)步情況 /%

4.2 社會(huì)效益

磁重選工藝替代反浮選工藝后，促進(jìn)了企業(yè)綠色環(huán)保發(fā)展，社會(huì)效益也很顯著。

1)精礦過濾濾液水質(zhì)有顯著改善：濾液PH值 、氨氮、總氮、總鐵、SS、COD指標(biāo)滿足排放要求。

2)減少了大氣排放污染：因與浮選工藝配套的35蒸噸循環(huán)流化床鍋爐停用，減少排入大氣主要污染物SO2為38.0 t/a，氮氧化物為16.6 t/a，顆粒物為4.75 t/a。

3)減少了原調(diào)節(jié)管道輸送礦漿PH使用的硫酸用量，降低了?；返陌踩芾盹L(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

SiO2含量為8%～8.5%的弱磁精礦通過磁重選工藝選別后，可以實(shí)現(xiàn)提鐵降硅的目標(biāo)，SiO2含量可降低至5.5%～6.5%，精礦TFe品位可以達(dá)到67%～68%；磁重選中礦經(jīng)過再磨再選后，可獲得鐵品位>60%、SiO2含量≤13.5%的鐵精粉，提高了選礦綜合回收率。磁重選工藝替代反浮選工藝后，促進(jìn)了企業(yè)綠色環(huán)保發(fā)展，為尖山鐵礦綠色環(huán)保、優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)、降本增效奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)為國內(nèi)其他弱磁精礦應(yīng)用浮選工藝提質(zhì)降雜的企業(yè)綠色升級(jí)及降本增效提供了可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。