提高梅山鐵礦磨礦產品粒度均勻性的試驗研究

嚴劉學

(寶鋼梅山礦業分公司選礦廠，江蘇 南京 210041)

·礦物工程·

提高梅山鐵礦磨礦產品粒度均勻性的試驗研究

嚴劉學

(寶鋼梅山礦業分公司選礦廠，江蘇 南京 210041)

梅山鐵礦選礦廠針對其磨礦產品粒度分布存在的“兩頭多、中間少”現象，聯合江西理工大學開展了優化磨礦參數，提高磨礦產品粒度均勻性的實驗室試驗和工業試驗。工業試驗在梅山鐵礦選礦廠4#系列進行，歷時6個月。其間根據實驗室試驗和流程考察結果，結合現場生產經驗，對鋼球大小和配比、介質充填率、磨礦濃度、返砂比、分級溢流濃度等磨礦參數進行了全面優化。磨礦參數優化后，4#系列最終磨礦產品(二段分級溢流)在保證細度為-0.076 mm占70%左右的情況下，300～10 μm合格粒級的產率增加了18.05個百分點，-10 μm過粉碎粒級的產率減少了1.60個百分點。進一步在實驗室條件下對優化后4#系列的二段分級溢流和未優化3#系列的二段分級溢流進行分選效果對比，結果表明，前者所獲鐵精礦的產率和鐵回收率分別高出9.54和6.60個百分點。此外，磨礦參數優化后，4#系列的鋼球消耗、磨礦能耗、磨機中礦漿溫度以及磨機噪音均得到了不同程度的降低。綜上所述，4#系列的磨礦參數優化成果應在梅山鐵礦選礦廠全面推廣。

磨礦產品粒度均勻性 磨礦參數優化 分選效果 磨礦能耗

磨礦回路是選礦廠的關鍵生產工序，其能耗占選礦廠總能耗的40%～60%，其產品的粒度是否合格、粒度分布是否合理直接影響選別指標[1-3]。因此，如何降低磨礦過程的能耗及提高磨礦產品的粒度均勻性始終是選礦界面臨的重大課題[4]。梅山鐵礦礦石賦存條件復雜，有用礦物嵌布粒度較細，導致入磨礦石硬度差別大，磨礦產品過粉碎現象嚴重。目前，梅山鐵礦選礦廠磨礦作業的功耗占總功耗的46%，磨礦產品中-38 μm粒級含量達到25%以上，對生產成本的降低、有用礦物的回收及尾礦的綜合利用產生了巨大的壓力[5-6]。為此，梅山鐵礦選礦廠聯合江西理工大學開展了優化磨礦參數，提高磨礦產品粒度均勻性，降低磨礦能耗的實驗室試驗和工業試驗。

1 礦石性質及磨礦回路存在問題

1.1 礦石性質

梅山鐵礦石中鐵礦物以磁鐵礦為主，含有部分赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦及硅酸鐵礦物。入磨礦石主要化學成分分析結果如表1所示，鐵物相分析結果如表2所示。

表1 入磨礦石主要化學成分分析結果

表2 入磨礦石鐵物相分析結果

1.2 磨礦回路存在問題

通過對梅山鐵礦選礦廠4#系列進行流程考察，發現梅山鐵礦選礦廠磨礦分級回路存在以下問題：

(1)一段磨機返砂比不到5%，螺旋分級機沒有起到有效的分級作用，分級質效率只有6.20%，導致一段分級溢流粒度不均勻，存在過磨現象。

(2)一、二段磨機采用的鋼球均尺寸太大(分別為φ120 mm和φ80 mm)，一來容易造成過粉碎(一、二段分級溢流-10 μm粒級產率分別達11.75%和15.39%)，二來對磨機筒體襯板形成強烈沖擊，影響其使用壽命，三來產生較多的剩余能量，使排出的礦漿過熱，造成磨機排礦端大瓦升溫迅速，容易燒套。

(3)如表3所示：最終磨礦產品(二段分級溢流)的粒度分布呈現“兩頭多，中間少”的現象，即+100 μm粒級和-76 μm粒級的產率分別達到28.01%和62.08%，而100～76 μm粒級的產率只有9.91%，說明最終磨礦產品的粒度均勻性較差；品位合格(鐵品位大于38%，硫品位大于0.73%)的鐵、硫分別主要分布在300～38 μm粒級和76～10 μm粒級，正是鐵、硫能較充分解離的粒級范圍，也是易選粒級范圍[7]，因此應設法提高最終磨礦產品中300～10 μm粒級的產率而降低+300 μm和-10 μm粒級的產率。

表3 最終磨礦產品粒度分析結果

2 實驗室試驗

2.1 磨礦影響因素考察

采用φ135 mm×146 mm球磨機進行實驗室磨礦試驗(每次磨礦量為200 g)，在保持磨礦產品細度與現場二段分級溢流細度一致(-0.076 mm占70%左右)的前提下，考察了磨礦濃度、介質尺寸、介質充填率、介質配比等[8-11]對磨礦產品粒度特性的影響，結果表明：

(1)以單一尺寸鋼球為磨礦介質時，合適的磨礦濃度、介質尺寸、介質充填率分別為75%、φ30 mm、42%。

(2)在其他條件與(1)中相同的情況下，采用配比為30∶40∶30的φ40 mm、φ30 mm、φ20 mm組合鋼球作為磨礦介質，可獲得比單一φ30 mm鋼球為磨礦介質時更好的磨礦效果。

將上述優化條件下所得實驗室磨礦產品的粒度特性與現場二段分級溢流的粒度特性對比列于表4，可見，實驗室優化磨礦產品在300～10 μm合格粒級的產率提高2.93個百分點的同時，-10 μm過粉碎粒級的產率降低了6.01個百分點，優化效果明顯。

表4 實驗室和現場磨礦產品粒度特性

注：γ-76、γ300～10、γ-10分別表示產品中-76 μm粒級、300～10 μm合格粒級、-10 μm過粉碎粒級的產率，下同。

2.2 實驗室和現場磨礦產品的分選效果

在實驗室模擬現場流程分別對實驗室優化磨礦產品和現場二段分級溢流進行開路1粗1掃硫浮選—1粗1掃弱磁選—1粗1掃高梯度強磁選，結果如表5所示。

表5 實驗室和現場磨礦產品分選效果對比

從表5可見，與現場二段分級溢流所獲鐵精礦相比，實驗室優化磨礦產品所獲鐵精礦的產率和鐵回收率分別提高4.93和5.74個百分點，尾礦的產率和鐵品位分別降低0.79和5.74個百分點，說明通過優化磨礦參數提高磨礦產品的粒度均勻性后，可顯著改善分選效果。

3 工業試驗

3.1 現場生產磨礦參數優化

在實驗室試驗基礎上，選擇梅山鐵礦選礦廠4#系列進行了提高磨礦產品粒度均勻性的工業試驗。根據實驗室試驗和流程考察結果，結合現場生產經驗，經過6個月的逐步調整，最終形成的優化磨礦參數如表6所示。

3.2 優化前后磨礦產品的粒度特性

優化前后4#系列磨礦分級回路中各產品的粒度特性如表7所示。

表6 優化前后現場生產磨礦參數

注：優化后一段磨礦所采用φ100 mm、φ80 mm兩種鋼球的配比為60∶40。

表7 優化前后磨礦分級回路中各產品的粒度特性

從表7可見：

(1)磨礦參數優化后，一段和二段球磨機排礦中300～10 μm合格粒級的產率分別增加了2.15和18.05個百分點，-10 μm過粉碎粒級的產率分別減少了3.98和1.60個百分點，說明磨礦效果得到了改善，磨礦產品的粒度均勻性得到了提高，從而驗證了實驗室試驗的結果。

(2)磨礦效果的改善促進了分級溢流質量的提高，一段和二段分級溢流中300～10 μm合格粒級的產率分別增加了17.31和5.49個百分點，-10 μm過粉碎粒級的產率分別減少了4.45和3.34個百分點，從而為獲得更好的選別指標創造了條件。

(3)磨礦參數優化后使選別尾礦的細粒級含量減少，-76 μm粒級的產率降低了3.50個百分點，-10 μm粒級的產率降低了3.00個百分點，這將有利于尾礦的沉降和綜合利用。

3.3 優化后磨礦產品的分選效果

在實驗室條件下，模擬現場流程對優化后4#系列的二段分級溢流進行開路1粗1掃硫浮選—1粗1掃弱磁選—1粗1掃高梯度強磁選，并與未優化3#系列的二段分級溢流進行對比，試驗結果如表8所示。

從表8可見，磨礦參數優化后，由于入選礦石合格粒級增多，過粉碎現象減輕，因而使得分選效果得到了改善，鐵精礦的產率和鐵回收率分別提高了9.54和6.60個百分點，而尾礦的產率和鐵品位分別降低了3.54和0.09個百分點，這進一步驗證了實驗室試驗結果。

表8 現場兩種磨礦產品的分選效果

3.4 效益分析

(1)單位鋼球消耗降低。磨礦參數優化后，一段磨機由采用單一φ120 mm鋼球改為采用配比為60∶40的φ100 mm、φ80 mm組合鋼球，二段磨機由采用單一φ80 mm鋼球改為采用單一φ60 mm鋼球，一、二段磨機的鋼球消耗分別由0.50、0.45 kg/t降低至0.45、0.40 kg/t，合計降低0.10 kg/t。

(2)單位磨礦能耗降低。磨礦參數優化后，兩段磨礦分級回路的平均總電耗由13.87 kWh/t降低至12.96 kWh/t，降低0.91 kWh/t。

(3)磨機中礦漿溫度降低。磨礦參數優化后，磨機中礦漿溫度降低2～3 ℃，減少了磨機燒瓦現象的發生。

(4)球磨機噪音降低。磨礦參數優化后，一段球磨機噪音下降2～6 dB，二段球磨機噪音下降2～4 dB。

4 結 論

(1)在實驗室試驗基礎上對梅山鐵礦選礦廠4#系列進行磨礦參數優化，使4#系列磨礦產品的粒度均勻性得到了較大提高，其中二段分級溢流在保證細度為-0.076 mm占70%左右的情況下，300～10 μm合格粒級的產率增加了18.05個百分點，-10 μm過粉碎粒級的產率減少了1.60個百分點。

(2)優化磨礦參數，提高磨礦產品的粒度均勻性可使磨礦產品的分選效果得到明顯改善：實驗室條件下，鐵精礦的產率提高了9.54個百分點，鐵回收率提高了6.60個百分點。

(3)磨礦參數優化后，鋼球消耗、磨礦能耗、磨機中礦漿溫度以及磨機噪音均得到了不同程度的降低。

(4)4#系列取得了良好的磨礦參數優化工業試驗結果，建議在全廠推廣。

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(責任編輯 孫 放)

Increasing Granular Uniformity of Grinding Product from Meishan Iron Mine

Yan Liuxue

(MineralProcessingPlant，BaosteelGroupMeishanMiningCo.Ltd.，Nanjing210041，China)

Aiming at the “more of the two ends，less of middles” distribution phenomenon of grinding products，Meishan Iron Mine Dressing Plant uniting with Jiangxi University of Science and Technology carried out both laboratory test and industrial test to increase the uniformity of grinding products by optimizing the grinding parameters. Industrial tests are processed in 4#series of the plant for six months. During this period，based on the results of the laboratory test and the process survey，the grinding parameters including the steel ball size and matching，medium filling rate，grinding concentration，sand returning percentage and concentration of overflow are entirely optimized，combining with field production experience. After the optimization，for the ultimate grinding products in 4#series (overflow of second classification) at the fineness of about 0.076 mm passing 70%: 300～10 μm fraction(qualified) yield increased by 18.05%，and -10 μm fraction(over grinding) yield decreased by 1.60%. Separation index comparison of second classification overflows from 4#series optimized and 3#series not optimized in laboratory conditions is carried out. The results show that the former iron concentrate yield and recovery are increased by 9.54 and 6.60% respectively. In addition，after optimization of grinding parameters in 4#series，steel ball consumption，energy consumption of grinding，temperature of pulp in mill and also the noise from mill running have been decreased to some extent. To sum up，the achievement of grinding parameter optimum in 4#series should be put into promotion in Meishan Iron Mine Dressing Plant.

Granular uniformity of grinding product，Optimum-optimization,Separation effects，Grinding energy consumption

2014-04-25

嚴劉學(1972—)，男，廠長，工程師。

TD921+.4

A

1001-1250(2014)-08-061-04