塔磨機(jī)在西部某微細(xì)粒磁鐵礦選礦設(shè)計中的研究與應(yīng)用

黃 新

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

塔磨機(jī)是在20世紀(jì)50年代發(fā)明的一種高效磨礦設(shè)備。自發(fā)明以來被廣泛應(yīng)用于有色金屬、金和非金屬礦物的細(xì)磨，節(jié)能效果顯著［1-4］。最近十幾年塔磨機(jī)逐漸在鐵礦細(xì)磨中開始應(yīng)用，國外應(yīng)用較早，我國起步較晚，據(jù)報道，我國先后有湖南、河北某鐵礦采用國產(chǎn)小型塔磨機(jī)細(xì)磨粗精礦，用于鐵精礦提質(zhì)降雜;四川某鐵礦采用大型進(jìn)口塔磨機(jī)細(xì)磨鐵精礦，滿足鐵精礦長距離管道輸送對粒度的要求。

我國鐵礦資源較為豐富，截至2011年底鐵礦石查明資源儲量約744億t，其中大部分是需要選礦的貧鐵礦，約占鐵礦總儲量的98%;而微細(xì)粒復(fù)雜難選貧鐵礦約占鐵礦總儲量30%。目前，我國鐵礦選礦廠用于細(xì)磨設(shè)備主要是常規(guī)球磨機(jī)，采用常規(guī)破磨工藝及設(shè)備時，當(dāng)最終磨礦粒度小于75μm時，其能耗占選礦廠總能耗的70%左右;當(dāng)粒度小于45μm時，這個比例將達(dá)到85%以上。因此，磨礦設(shè)備的合理選擇是選礦廠節(jié)能降耗的關(guān)鍵。

1 礦石性質(zhì)

試驗礦石主要工業(yè)鐵礦物為磁鐵礦，含量約為27.38%，其次為褐鐵礦、赤鐵礦，含量分別為5.45%、 1.24%。主要脈石礦物為石英、黑云母，兩者含量約占鐵礦石50%，其它脈石含量較少。礦石主要化學(xué)成分見表1，鐵物相分析見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析Table1 Multielement of run ofm ine ore chem ical analysis %

表2 原礦鐵物相分析Table2 Iron Phase of run ofm ine ore analysis%

工藝礦物學(xué)研究表明，礦石構(gòu)造較為復(fù)雜，主要為塊狀構(gòu)造和層狀構(gòu)造，其次為脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要為條帶結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、脈狀結(jié)構(gòu)等。經(jīng)對原礦－200目和－325目不同磨礦細(xì)度產(chǎn)品進(jìn)行解離度分析，結(jié)果表明磁鐵礦解離效果較差，當(dāng)磨礦細(xì)度為－200目50%時單體解離度為48.18%，繼續(xù)磨至－200目85%時單體解離度也只有70.93%，這主要是磁鐵礦嵌布粒度細(xì)小所致，因此若想取得較好鐵礦物單體解離，必須進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)磨，在磨至－325目98%時單體解離度可達(dá)91.66%。

2 選礦試驗

2008年12月，中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院采用常規(guī)磨礦工藝，對礦石進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究、實驗室流程試驗和擴(kuò)大連選試驗。2012年7月，采用塔磨機(jī)磨礦工藝進(jìn)行了流程試驗。為了降低磨礦能耗，對試樣進(jìn)行了破碎產(chǎn)品(75～40 mm)干式拋尾和高壓輥磨產(chǎn)品(3～0 mm)濕式拋尾，得到粒度3～0 mm、產(chǎn)率65.83%、鐵品位30.76%、鐵回收率90.03%的粗精礦，本文以此物料作為磨選原料進(jìn)行討論。

2.1 常規(guī)磨選試驗

從磨礦粒度試驗知，一段磨礦粒度－0.076 mm占60%，最終磨礦粒度－0.043 mm占90%選礦指標(biāo)最佳。經(jīng)過實驗室流程試驗和擴(kuò)大連選試驗，常規(guī)磨選工藝流程見圖1，試驗指標(biāo)見表3。

2.2 塔磨試驗

從塔磨機(jī)磨礦粒度試驗知，在最終磨礦粒度為－0.038 mm占90%時，選礦指標(biāo)最佳。進(jìn)行了一段磨礦為球磨、二段為塔磨和全塔磨的磨礦流程試驗，試驗流程見圖2，試驗指標(biāo)見表4、表5。

圖1 常規(guī)磨礦試驗流程Fig.1 Flowsheet of conventional grinding test

表3 常規(guī)磨礦試驗結(jié)果Table3 Conventional grinding test results %

圖2 塔磨試驗流程Fig.2 Tower m ill test flowsheet

表4 全塔磨試驗結(jié)果Table4 The whole tower m ill test results %

表5 一段球磨二段塔磨試驗結(jié)果Table5 Second stage using tower m ill and first stage ballm ill grinding test results %

從表4、表5知，采用塔磨機(jī)作為細(xì)磨設(shè)備，選別指標(biāo)明顯優(yōu)于常規(guī)磨礦。全塔磨和一段球磨、二段塔磨的指標(biāo)差別不大。

3 磨選工藝流程設(shè)計與設(shè)備選型

3.1 磨選工藝流程與指標(biāo)的確定

設(shè)計的常規(guī)磨礦和塔磨工藝流程見圖1和圖2，設(shè)計計算指標(biāo)見表3和表5。選礦工藝流程設(shè)計的條件為:處理原礦300萬t/a(磨選為197.49萬t/a)，原礦鐵品位22.49%。其他參數(shù)依據(jù)設(shè)計規(guī)范和相關(guān)試驗結(jié)果選取，并以此參數(shù)進(jìn)行磨礦設(shè)備選型與比較。

3.2 磨礦設(shè)備的選擇

根據(jù)球磨和塔磨的磨礦粒度試驗并通過計算確定了三種磨礦工藝流程的磨礦設(shè)備，磨礦設(shè)備選型見表6。

表6 磨礦設(shè)備選型表Table6 Grinding equipment type selection table

從表6看出，在全塔磨流程中，一段磨礦需要5臺M－1500塔磨機(jī)，與一段球磨+二段塔磨流程相比，不但投資大，而且磨選系列不匹配，不能實現(xiàn)分期建廠。因此，以一段球磨+二段塔磨和常規(guī)三段磨礦流程進(jìn)行磨選流程比較。

3.3 磨選流程比較

一段球磨+二段塔磨(方案Ⅰ)和常規(guī)三段磨礦(方案Ⅱ)工藝可比部分(磨選)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表7。

表7 磨選工藝主要指標(biāo)比較表Table7 Grinding processmain technical Indexes com parison tab le

從表7看出，磨選工藝的設(shè)備數(shù)量、重量、裝機(jī)功率和單位能耗方案Ⅰ均優(yōu)于方案Ⅱ;雖然方案Ⅰ比方案Ⅱ多投資1882萬元，但方案Ⅰ比方案Ⅱ可節(jié)約成本2.56元/t原礦，約三年可收回增加的投資。

4 應(yīng)用

2012年6月，中鋼集團(tuán)馬鞍山礦院工程勘察設(shè)計院有限公司完成了該礦的《選礦廠初步設(shè)計》，設(shè)計規(guī)模為300萬t/a原礦，目前，工程項目已進(jìn)入施工圖設(shè)計階段，選礦廠原則工藝流程見圖3。

5 結(jié)論

(1)與常規(guī)三段球磨工藝相比，采用一段球磨、二段塔磨工藝獲得的最終磨礦粒度更細(xì)，精礦品位可提高3個百分點，回收率降低2個百分點。結(jié)合后續(xù)煉鐵能耗，雖然精礦回收率有所降低，但總體能耗大幅度降低。

圖3 選礦廠原則工藝流程Fig.3 Princip les process flowsheet of concentrator

(2)一段球磨、二段塔磨工藝比常規(guī)三段球磨工藝磨選可比部分多投資1 882萬元，但每噸礦石的磨選可比制造成本降低2.56元，3 a可收回增加的投資。

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