關(guān)于鐵精粉經(jīng)濟(jì)合理品位的探討

謝毅齡

（福建馬坑礦業(yè)股份有限公司，福建 龍巖 361000）

1 引言

長期以來，我國鐵礦石對(duì)外依存率超過80%，需要依靠大量進(jìn)口來滿足國內(nèi)的生產(chǎn)需要，特別是國外幾大主要鐵礦生產(chǎn)商圍繞成本與價(jià)格進(jìn)行了深入研究，不斷通過提高礦石產(chǎn)量和新科技應(yīng)用來降低生產(chǎn)成本，達(dá)到控制鐵礦石價(jià)格的目的，對(duì)國內(nèi)市場影響巨大［1-4］。而國內(nèi)鐵礦石普遍存在“貧、細(xì)、雜”特點(diǎn)，礦石性質(zhì)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，同時(shí)國內(nèi)市場供需不穩(wěn)定對(duì)鐵礦石價(jià)格影響巨大，因此根據(jù)市場波動(dòng)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，對(duì)礦山生產(chǎn)經(jīng)營至關(guān)重要［5-6］。

福建馬坑鐵礦主要礦物為磁鐵礦，含鉬、鋅、鎵和鍺等多種有價(jià)金屬，其中鐵礦石儲(chǔ)量4.34億t，屬于特大型磁鐵礦床，平均含鐵品位37.99%，并共、伴生有鉬礦資源可綜合利用（鉬總金屬量8萬余噸），具有儲(chǔ)量大、埋藏深、層位穩(wěn)定、可選性好等特點(diǎn)［7-8］。針對(duì)近年來鐵礦石價(jià)格波動(dòng)情況，需要進(jìn)一步調(diào)控好鐵精礦品位和成本使之與鐵精礦價(jià)格相匹配，達(dá)到降低生產(chǎn)經(jīng)營成本的目的，為此對(duì)馬坑鐵礦礦石性質(zhì)、現(xiàn)有選礦工藝和影響鐵精礦品位的主要因素進(jìn)行了分析，并討論了超細(xì)磨工藝的經(jīng)濟(jì)合理性，為提高生產(chǎn)效率提供參考。

2 馬坑鐵礦鐵礦石特性

依托廣東省科學(xué)院資源綜合利用研究所對(duì)福建馬坑鐵礦礦石進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，主要是研究原礦主要鐵礦物物相分析、嵌布粒度和嵌布狀態(tài)［9-10］。

2.1 原礦性質(zhì)

原礦鐵物相分析結(jié)果見表1。可以看出，原礦中鐵主要為磁性鐵，其占有率為83.73%；硅酸鐵次之，其占有率為15.18%。其他形式的鐵含量與占有率較低。

將礦石塊礦磨制成礦石光片，在顯微鏡下測(cè)定原礦中主要鐵礦物的嵌布粒度，嵌布粒度測(cè)定結(jié)果見表2。

從測(cè)定結(jié)果來看，原礦中磁鐵礦等主要鐵礦物的粒度較粗，但分布范圍較寬，主要分布于-5.12+0.16mm的粒級(jí)范圍內(nèi)，細(xì)粒級(jí)占有率較低，小于0.02mm的粒級(jí)僅占3.86%。

根據(jù)嵌布粒度分布情況：馬坑鐵礦磁鐵礦細(xì)度變化較大，磨礦細(xì)度難以控制在某一限定值內(nèi)，難以確保鐵精礦品位的穩(wěn)定。

2.2 磁鐵礦的嵌布狀態(tài)

磁鐵礦呈鐵黑色，或具暗藍(lán)靛色，條痕黑，半金屬光澤。不透明，無解理，斷口半貝殼狀或參差狀，莫氏硬度5.5～6.5，密度5.16～5.18g/cm3。具強(qiáng)磁性，性脆。采用掃描電鏡能譜儀對(duì)該磁鐵礦進(jìn)行微區(qū)化學(xué)成分檢測(cè)，結(jié)果如表3所示?；瘜W(xué)成分上，磁鐵礦的平均含鐵量為70.74%，含有少量的鋁、鈣、錳、鎂、硅等雜質(zhì)。本礦石中磁鐵礦單礦物分析：含鐵為70.25%。

表3 磁鐵礦化學(xué)成分能譜分析結(jié)果 %

從顯微鏡觀察磁鐵礦，呈不規(guī)則粒狀或半自形粒狀，主要為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)；粒度分布極不均勻，粗粒磁鐵礦呈半自形和他形粒狀集合體，與鈣鐵榴石、輝石等脈石礦物連生，常見粗粒磁鐵礦中包含粗?；蛭⒓?xì)粒鈣鐵榴石、輝石等脈石礦物，或沿鈣鐵榴石同心環(huán)帶充填交代早期晶粒，保留石榴石同心環(huán)帶構(gòu)造；極細(xì)小的他形粒狀磁鐵礦呈浸染狀嵌布于鈣鐵榴石、輝石等脈石礦物中。磁鐵礦中包裹微細(xì)粒脈石礦物以及脈石礦物中包裹的微細(xì)粒磁鐵礦均會(huì)造成磁鐵礦不易解離，因其磁性強(qiáng)，易攜帶脈石進(jìn)入鐵精礦，是造成鐵精礦夾雜脈石的主要原因。

3 馬坑鐵礦磨選工藝流程

現(xiàn)有選礦工藝：原礦破碎干選再高壓輥磨超細(xì)碎，高壓輥磨篩下產(chǎn)品預(yù)磁選后經(jīng)過二段磨礦三段磁選一次淘洗精選，精選中礦通過24 m濃密機(jī)濃縮磁選梳水返回一段磨機(jī)再磨。磨選系統(tǒng)為三個(gè)平行系列生產(chǎn)。磨選原則流程圖如圖1。

圖1 磨選原則流程圖

選礦廠入選原礦品位平均為28%左右，經(jīng)過破碎干拋和高壓輥磨超細(xì)碎預(yù)先拋尾合計(jì)拋尾率為40%，鐵精礦產(chǎn)率約為35%左右。平均每天（三個(gè)系列同時(shí)生產(chǎn)）6200～7000t，每個(gè)系列球磨機(jī)臺(tái)時(shí)精礦產(chǎn)量為85～95t，平均球磨機(jī)臺(tái)時(shí)精礦產(chǎn)量為90t。精礦品位維持在64.5%～66%，平均鐵精礦品位大于65.3%。

4 影響鐵精礦品位穩(wěn)定的主要因素

目前，馬坑鐵礦影響鐵精礦品位的主要影響因素是入篩的礦石品位和礦石的入磨量，制約了鐵精礦的品位和產(chǎn)量。

4.1 入磨量

球磨機(jī)入磨礦石量受高壓輥磨產(chǎn)品粒度組成和預(yù)先篩分效率的差異性影響。進(jìn)入預(yù)選篩分量相等條件下，高壓輥磨產(chǎn)品中-3mm粒級(jí)含量越高或篩分效率變高，篩下量越大，進(jìn)一段球磨機(jī)的礦石量相應(yīng)大，一段磨礦產(chǎn)品相對(duì)就粗，一段磁選拋尾率相應(yīng)減少，進(jìn)入二段球磨機(jī)的礦石量變大，加大二段球磨機(jī)的負(fù)荷，二段磨礦細(xì)度難以保證；反之，則少，磨礦相對(duì)就細(xì)。篩分效率因素主要是三個(gè)生產(chǎn)系列對(duì)應(yīng)的篩子篩分效率不同所造成的，直接影響進(jìn)入磨機(jī)的-3mm以下礦石粒度分布情況，篩分效果較好，則粒度分布較為均勻，磨礦正常，篩分效果較差，只有絕大部分易篩細(xì)顆粒進(jìn)入磨機(jī)，不僅影響磨機(jī)處理量，產(chǎn)生過磨，而且粗顆粒無法得到有效解離，直接影響最終品位。

4.2 入篩品位

入篩品位受鐵礦石類型、選礦廠干拋和預(yù)選拋尾效果等多種因素影響。品位產(chǎn)生變化直接影響現(xiàn)場調(diào)整球磨機(jī)入磨量，進(jìn)而對(duì)最終產(chǎn)量和鐵精礦品位產(chǎn)生影響。

入篩品位高，一段磁選精礦產(chǎn)率增加，進(jìn)二段球磨機(jī)的礦量變大，影響二段磨礦效果。在現(xiàn)場特定的入篩礦量的條件下，鐵礦嵌布粒度粗，則二段磨礦較粗，但精礦品位有可能得到保證或許達(dá)到高品位，獲得的鐵精礦品位可能小于64.5%；嵌布粒度細(xì)，通過減量，二段磨礦細(xì)度得到一定的提高，但精礦品位仍然得不到保證或許存在偏低。入篩品位低，一段磁選精礦產(chǎn)率低，則進(jìn)二段球磨機(jī)的礦量就少，二段球磨機(jī)負(fù)荷就小，有利于細(xì)磨，細(xì)度有利于提高精礦品位，在特定的入篩礦量的條件下，球磨機(jī)的臺(tái)時(shí)精礦量則低下，可以獲得鐵精礦品位達(dá)到66%以上。

5 鐵精礦品位的合理性分析

5.1 鐵精礦品位65%以上經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)馬坑鐵礦嵌布特點(diǎn)，礦石類型不同，選擇的磨礦工藝也不同。磨礦的目的是保證礦石的單體解離，選擇細(xì)磨對(duì)于礦石中粗粒磁性鐵來說會(huì)造成金屬損失，同時(shí)制約球磨機(jī)的臺(tái)時(shí)精礦產(chǎn)量［11-12］。磨礦細(xì)度過粗，則影響細(xì)粒及微細(xì)粒磁性鐵存在包裹其它弱磁性鐵礦石或包裹其它脈石礦物解離，包裹弱磁性鐵部分的產(chǎn)品對(duì)于精礦品位影響較小，包裹脈石礦物無法單體解離則影響最終精礦品位。

現(xiàn)有生產(chǎn)流程無法對(duì)入選原礦的磁鐵礦嵌布情況和磁性鐵品位隨機(jī)跟蹤檢測(cè)，無法預(yù)先判斷，因此，生產(chǎn)過程中鐵精礦品位波動(dòng)是正常的。由于礦石中微細(xì)粒嵌布占比僅3.8%左右，根據(jù)已有的生產(chǎn)實(shí)際情況，影響鐵精礦品位的程度較小。因此，在當(dāng)前磨礦（二段磨礦）工藝條件下進(jìn)行再細(xì)磨，會(huì)降低磨機(jī)的臺(tái)時(shí)處理量，影響精礦產(chǎn)量。

不考慮選礦回收率的情況下，在當(dāng)前礦山交貨自提價(jià)為1620元/t的銷售價(jià)格計(jì)算，臺(tái)時(shí)精礦產(chǎn)量為90t下降到85t，因降低產(chǎn)量帶來收入減少8100元/h。根據(jù)銷售合同約定鐵精礦品位64.5%與65%差價(jià)為10元/t，按臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為90t計(jì)算，因品位下降造成的差價(jià)為900元/h。兩者之差為7200元/h。

因此，在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝流程條件下，目前的生產(chǎn)能力和最終精礦品位（大部分79%及以上）平均為65%具有其合理性。

5.2 超細(xì)磨工藝經(jīng)濟(jì)合理性分析

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果顯示，要求最終鐵精礦品位達(dá)到65%，則實(shí)際生產(chǎn)過程控制鐵精礦平均品位不小于66%，相應(yīng)的生產(chǎn)流程中需要增加第三段超細(xì)磨工藝［13-14］。根據(jù)馬鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限公司2020年8月份提供的《馬坑提質(zhì)降雜試驗(yàn)報(bào)告》，推薦流程為：“一磁精礦-球磨-高效磁選-淘洗-淘洗尾礦塔磨-弱磁選流程”，要求二段球磨機(jī)磨礦細(xì)度為-200目85%～90%，塔磨機(jī)磨礦細(xì)度為-325目95%～-400目90%，生產(chǎn)中保證鐵精礦品位>65%，增加塔磨功耗為24.3 kW·h/t。淘洗機(jī)精選作業(yè)的中礦產(chǎn)率為8%，每生產(chǎn)1t品位65%以上的鐵精礦需要增加8%的磨礦電耗，每年生產(chǎn)200萬t鐵精礦需要增加16萬t中礦再磨費(fèi)用，直接電費(fèi)為233萬元，而且延長選礦流程增加礦漿輸送環(huán)節(jié)，相應(yīng)增加鋼球消耗、水耗。增加塔磨后超細(xì)磨再選回收率僅為75%，損失25%。中礦品位為30%，超細(xì)磨每年損失金屬量約為1.2萬t，折64.5%品位鐵精礦1.9萬t，單價(jià)為1610元/t的銷售價(jià)格計(jì)算，損失價(jià)值為2995萬元/年，合計(jì)總費(fèi)用為3228萬元。根據(jù)當(dāng)前65%品位鐵精礦占比為79%，64.5%品位占比21%計(jì)算，年產(chǎn)200萬t平均品位為65%總產(chǎn)值為323580萬元；增加塔磨后精礦品位100%大于65%，精礦產(chǎn)量只有198.1萬t，產(chǎn)值為320922萬元，再加上電費(fèi)和損失3228萬元。對(duì)比每年減少受益為5886萬元。

結(jié)合目前生產(chǎn)經(jīng)營情況分析，增加超細(xì)磨工藝可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鐵精礦品位的目的，但經(jīng)濟(jì)效益較差，不建議在現(xiàn)有流程增加超細(xì)磨工藝。

6 結(jié)論

（1）馬坑鐵礦磁鐵礦粒度分布較寬，變化大，且磁鐵礦中存在包裹微細(xì)粒脈石礦物和脈石礦物中包裹的微細(xì)粒磁鐵礦，直接影響選別回收效果。

（2）馬坑鐵礦現(xiàn)有流程具備生產(chǎn)鐵精礦平均品位不小于65%，但入磨量和鐵礦石類型對(duì)品位影響較大。

（3）現(xiàn)有流程符合馬坑鐵礦的選礦，所獲得的鐵精礦平均品位為65%時(shí)經(jīng)濟(jì)合理。