某選礦廠工藝問題診斷及優(yōu)化措施研究

劉國義 李春艷 王生勇 王陸新 劉盛辰 余 瑩3

（1.鞍鋼集團礦業(yè)弓長嶺有限公司；2.鞍鋼集團礦業(yè)設(shè)計研究院有限公司）

某選礦廠采用階段磨礦階段磁選—細篩—再磨再選工藝處理鞍山式貧磁鐵礦石，2006年完成大型工藝技術(shù)改造后，生產(chǎn)技術(shù)指標一度達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。近年來，隨著礦山規(guī)模的擴大，礦石性質(zhì)的變化導(dǎo)致各項工藝技術(shù)參數(shù)發(fā)生了較大變化，生產(chǎn)指標總體呈惡化趨勢。

為扭轉(zhuǎn)當前的不利局面，必須通過系統(tǒng)的工藝流程考查，找出生產(chǎn)指標惡化的具體體現(xiàn)，分析產(chǎn)生問題的原因并提出改進措施，為最終優(yōu)化工藝參數(shù)，調(diào)整生產(chǎn)過程，改善選別效果，實現(xiàn)穩(wěn)質(zhì)降尾、減排增效目標［1-5］。

1 原礦性質(zhì)

選礦廠處理的礦石類型為閃石型貧磁鐵礦石，礦石的構(gòu)造以條帶狀構(gòu)造為主，同時發(fā)育揉皺狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造；礦石的結(jié)構(gòu)以粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，含有少量浸染狀結(jié)構(gòu)、包裹體結(jié)構(gòu)。礦石中鐵礦物以磁鐵礦為主，赤鐵礦少量，褐鐵礦、黃鐵礦及磁黃鐵礦微量；脈石礦物以石英為主，其次是云母類礦物、閃石類礦物，綠泥石、方解石、菱鐵礦、白云石等少量。鐵礦物嵌布粒度平均49.86μm，脈石礦物嵌布粒度平均51.07μm。原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

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由表1可見，原礦鐵品位為29.31%，主要脈石成分為二氧化硅，其次是三氧化二鋁，有害雜質(zhì)硫、磷含量很低，礦石屬高硅貧鐵低硫磷酸性礦石。

由表2可見，原礦中的鐵以磁性鐵為主，含量為23.21%，鐵分布率為79.19%，是主要回收對象；其次是赤褐鐵，含量為3.50%，鐵分布率為11.94%；碳酸鐵和硅酸鐵總含量為2.60%，總鐵分布率為8.87%。

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2 工藝流程及指標

選礦廠采用兩階段磨礦弱磁選—細篩篩分—中礦再磨再選流程，選礦廠共有5個生產(chǎn)系統(tǒng)，原礦處理量約1 100萬t/a，產(chǎn)精礦約395萬t/a，水耗11.83 m3/t原礦。選礦工藝流程見圖1，生產(chǎn)指標見表3。

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由表3可見，現(xiàn)場精礦品位為66.51%、回收率為77.83%，精礦品位略低于工藝要求的66.80%的目標，尾礦品位明顯高于工藝要求的8.80%的目標。

3 工藝現(xiàn)狀及存在的問題

工藝現(xiàn)狀及存在的問題分析以現(xiàn)場流程考查指標為依據(jù)。

3.1 磨礦分級作業(yè)

現(xiàn)場磨礦作業(yè)的主要技術(shù)指標見表4，分級作業(yè)的主要技術(shù)指標見表5。

3.1.1 一次磨礦分級作業(yè)

一次磨礦入磨產(chǎn)品-12 mm粒級含量95.48%，達到產(chǎn)品粒度要求；一段球磨機平均臺時處理量285.4 t/h，最低278 t/h，最高290 t/h，波動較大；一次磨礦濃度平均80.08%，較適宜；一次分級溢流-200目含量平均53.44%，鐵礦物單體解離度平均60.96%，脈石礦物單體解離度平均38.62%，脈石礦物解離度偏低，因此一次磨礦粒度偏粗，-200目含量應(yīng)提高到60%左右；一次磨礦分級返砂比偏低，為148.45%，應(yīng)提高至200%～300%；總體看，一次磨礦作業(yè)狀態(tài)相對穩(wěn)定，磨礦效率較高。一次分級質(zhì)效率偏低，為25.83%，主要原因是一次旋流器工作壓力較低，為0.056～0.060 MPa，應(yīng)提高到0.08～0.10 MPa，此外，水力旋流器分級作業(yè)狀態(tài)受給礦濃度、給礦壓力、液位高度等多項操作因素的影響，同時也受沉砂嘴直徑等設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，現(xiàn)場很難同時控制這些影響因素，造成分級效率低。

3.1.2 二次磨礦分級作業(yè)

二次磨礦分級作業(yè)給礦-200目含量52.17%，品位45.10%。二次磨礦作業(yè)存在的主要問題：二次磨礦濃度較低，為53.67%，應(yīng)控制在70%～75%；二次磨礦分級的返砂比偏低，為48.00%，磨礦效率偏低；二次分級溢流-200目含量80.29%，未達到工藝要求的-200目含量85%，鐵礦物單體解離度平均81.54%，脈石礦物單體解離度平均48.44%，礦物單體解離度偏低，對后續(xù)選別指標將產(chǎn)生不利影響。

二次分級旋流器工作壓力較合理，平均分級質(zhì)效率為37.37%，二次分級旋流器給礦濃度偏低，為27.72%，應(yīng)控制在30%～40%。

3.1.3 再磨分級作業(yè)

再磨采用2臺MQY2736型球磨機，給礦為一、二段細篩篩上的混合物（稱中礦），產(chǎn)率68.61%，品位47.22%，-200目含量65.59%。再磨分級作業(yè)的問題：系統(tǒng)處理量較大，所處理的物料為難磨連生體，設(shè)備本身能力不足。磨機處理能力低，造成磨礦效率低，q-200僅為0.282 t/m3h，磨礦效果差；再磨分級給礦濃度平均57.90%，給礦粒度粗、濃度過高，造成分級效果差，分級效率低，分級質(zhì)效率僅為9.44%；再磨分級溢流產(chǎn)品粒度-200目含量71.10%，遠低于工藝要求的-200目含量90%，與給料相比，再磨分級作業(yè)使-200目含量僅提高5.51個百分點，再磨分級溢流鐵礦物單體解離度平均78.82%，脈石礦物單體解離度平均42.08%，鐵礦物和脈石礦物單體解離度均較低，這嚴重制約著后續(xù)選別作業(yè)能力的發(fā)揮，影響流程整體選別效果及最終精礦品位，因此，該選廠要改善工藝運行狀況，首先要解決再磨產(chǎn)品粒度問題。

3.2 篩分作業(yè)

篩分作業(yè)在流程中起到輔助分級和提質(zhì)的雙重作用，對于保證精礦質(zhì)量至關(guān)重要。

一段細篩給礦-200目含量82.10%，篩下與篩上分配比為44∶56，篩分量效率為55.89%、分級質(zhì)效率為50.34%，表明一段細篩分級效果較好，篩分效率較高；篩下產(chǎn)品-200含量96.12%，-325目含量85.99%，達到粒度要求；給礦品位57.47%，篩下品位64.85%，篩上品位50.81%，提質(zhì)7.38個百分點，提質(zhì)效果明顯。

二段細篩給礦-200目含量72.02%，篩下與篩上分配比為21∶79，篩分量效率為26.64%、分級質(zhì)效率25.68%，表明二段細篩分級效率較低；篩下產(chǎn)品-200目含量95.22%、-325目含量82.47%，未達到產(chǎn)品粒度要求，這必然影響最終精礦品位；給礦品位50.24%，篩下品位63.79%，篩上品位45.56%，提質(zhì)13.55個百分點，提質(zhì)效果顯著?？傮w來看，二段細篩給料粒度粗、篩下產(chǎn)率較低、篩上產(chǎn)品產(chǎn)率較高，造成中礦循環(huán)量大，再磨負擔重。

3.3 選別作業(yè)

選別作業(yè)主要包括三段磁力脫水和四段弱磁選。

3.3.1 磁力脫水作業(yè)

一段磁力脫水作業(yè)處理二次分級溢流，給礦品位45.10%，精礦品位49.69%、作業(yè)回收率97.68%，尾礦品位9.22%。作業(yè)回收率較高、提質(zhì)4.59個百分點，精礦提質(zhì)幅度偏低，一次磁力脫水精礦品位應(yīng)達55%以上；影響一段磁力脫水作業(yè)提質(zhì)的主要原因是給礦粒度偏粗，礦物解離不充分。

二段磁力脫水作業(yè)處理再磨分級溢流，系統(tǒng)處理量為195.54 t/h，單臺磁力脫水槽處理量為65.18 t/h，超出設(shè)備處理能力（40 t/h）。給礦品位47.22%，精礦品位48.66%、作業(yè)回收率99.35%，回收率較高。作業(yè)提質(zhì)1.44個百分點，二段磁力脫水作業(yè)精礦提質(zhì)幅度很低，尾礦品位也較低，沒有起到應(yīng)有的脫泥提質(zhì)作用。原因有三：一是給礦粒度較粗，礦物解離不充分；二是給礦濃度較高，礦物顆粒難以有效分層；三是設(shè)備超負荷運行。

三段磁力脫水作業(yè)處理一、二段細篩篩下產(chǎn)品。給礦品位64.37%，精礦品位65.93%，尾礦品位10.65%，作業(yè)提質(zhì)1.56個百分點，三段磁力脫水作業(yè)起到了應(yīng)有的提質(zhì)作用；尾礦品位較低，說明還可以脫除更多貧連生體。三段磁力脫水作業(yè)給礦濃度較高，為44.25%，應(yīng)控制在20%～30%。

3.3.2 磁選作業(yè)

一段磁選作業(yè)處理一次分級溢流，實現(xiàn)在粗磨條件下拋棄大量低品位尾礦、減少后續(xù)磨選作業(yè)通過量、降低磨礦能耗的目的。一段磁選作業(yè)給礦品位29.31%，精礦品位45.10%，尾礦品位9.40%，拋尾產(chǎn)率44.23%，該作業(yè)存在的問題是精礦品位略低，尾礦品位偏高，主要原因是給礦粒度粗、礦物單體解離不好，容易造成磁性夾雜。該尾礦在綜合尾礦中權(quán)重較大，品位偏高易造成綜合尾礦品位偏高。

二段磁選作業(yè)處理一段磁力脫水作業(yè)精礦，給礦品位49.69%，精礦品位57.47%、作業(yè)回收率96.34%，尾礦品位10.89%。作業(yè)提質(zhì)7.78個百分點，二段磁選存在的問題是給礦和精礦品位偏低，給礦品位低是由于一段磁力脫水作業(yè)提質(zhì)幅度不夠，進一步可以追溯到二段磨礦細度不夠。

三段磁選作業(yè)處理二段磁力脫水作業(yè)精礦，給礦品位48.66%，尾礦品位15.78%，精礦品位50.24%、作業(yè)回收率98.51%，作業(yè)提質(zhì)1.58個百分點。三段磁選作業(yè)存在的問題是給礦和精礦品位低，尾礦品位高。主要原因：一是上段作業(yè)提質(zhì)幅度不夠；給礦解離度低；三磁給濃度偏高，應(yīng)控制在25%～35%。

四段磁選作業(yè)是處理三段磁力脫水作業(yè)精礦，給礦品位65.93%，尾礦品位16.12%，精礦品位66.51%、作業(yè)回收率99.72%，回收率較高。作業(yè)提質(zhì)0.58個百分點。四磁給濃度合理，為35.17%；四磁精濃度較低，為38.12%，適宜濃度為50%～55%。

3.4 精礦和尾礦分析

精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表6，尾礦鐵物相分析結(jié)果見表7。

由表6可見，精礦品位66.51%，二氧化硅含量6.44%，硫、磷、鋁、等雜質(zhì)含量均較低。

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由表7可見，尾礦中的鐵以赤褐鐵和硅酸鐵為主，磁性鐵含量1.40%，偏高。

4 工藝優(yōu)化措施及效果

（1）由于原礦的性質(zhì)是決定產(chǎn)品指標的核心因素，因此，應(yīng)加強原礦性質(zhì)監(jiān)測，盡力做到合理供礦，穩(wěn)定原礦性質(zhì)。

（2）通過提高一、二段磨礦返砂比，穩(wěn)定磨礦濃度，降低一次分級旋流器給礦濃度，提高一、二次分級效率，提高再磨產(chǎn)品細度、二段細篩給礦細度和篩分效率，減少中礦循環(huán)量，實現(xiàn)磨礦分級工藝參數(shù)優(yōu)化，確保一段分級溢流-200目含量60%以上，二段磨礦分級溢流-200目含量85%以上，再磨分級溢流-200目含量90%以上。

（3）優(yōu)化磁選工藝參數(shù)，嚴格控制各段磁選作業(yè)濃度，使之保持在合理的范圍內(nèi)，實現(xiàn)既保證選別效果，又兼顧節(jié)水的目標。

（4）磁力脫水槽采用自動控制技術(shù)，智能控制處理量、濃度、礦層厚度和產(chǎn)品指標；增加二段磁力脫水作業(yè)設(shè)備臺數(shù)，提高處理能力。

（5）建議一段磁選采用較高磁場強度的磁選機，再磨采用塔磨機，四段磁選采用陶洗機，提高裝備水平。

（6）從長遠考慮，建議開展選礦工藝技術(shù)升級研究，力爭實現(xiàn)縮短工藝流程、提高磨選效率和產(chǎn)品指標的目標。

5 結(jié)論與優(yōu)化效果

（1）某選礦廠處理的原礦以磁鐵礦為主，赤褐鐵礦等少量，鐵礦物嵌布粒度較細。礦石采用階段磨礦階段弱磁選—細篩篩分—中礦再磨再選工藝流程處理，精礦品位66.51%、回收率為77.83%。

（2）流程考查表明，各磨礦分級產(chǎn)品細度不夠，多產(chǎn)品濃度指標也不合理。因此，應(yīng)強化磨礦分級作業(yè)，保證一段磨礦分級溢流-200目含量55%以上，二段磨礦分級溢流-200目含量85%以上，再磨分級溢流-200目含量90%以上；提高二段細篩給礦細度，通過提高篩分效率優(yōu)化篩分產(chǎn)品分配率，減少返砂量；優(yōu)化各選別作業(yè)工藝技術(shù)參數(shù)，使設(shè)備保持良好的工作狀態(tài)。

（3）通過工藝優(yōu)化，2022年上半年，在保持精礦品位穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，尾礦品位下降了0.8個百分點，實現(xiàn)了穩(wěn)質(zhì)降尾，減排增產(chǎn)創(chuàng)效的效果。