馬坑鐵礦提高選礦生產能力的可行性分析

余祖芳　謝毅齡

(福建馬坑礦業股份有限公司)

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馬坑鐵礦提高選礦生產能力的可行性分析

余祖芳謝毅齡

(福建馬坑礦業股份有限公司)

摘要馬坑鐵礦為降本增效、提高礦山處理能力，通過分析對比高壓輥磨工藝和半自磨碎礦工藝流程的試驗研究結果表明：采用高壓輥磨碎礦—磨前預先磁選拋尾工藝，可達到節能降耗和降低前期投資的目的。結合馬坑鐵礦現有選礦廠設備配置情況，在現有選礦生產設備和設施的基礎上，實施高壓輥磨超細碎—磨前預先磁選拋尾工藝可將馬坑鐵礦選礦處理能力由現有的300萬t/a提高到550萬t/a，同時降低選礦生產的運行費用，經濟效益顯著。

關鍵詞選礦生產能力高壓輥磨機磨前預選半自磨碎磨工藝超細碎

馬坑鐵礦為一隱伏的大型磁鐵礦，是華東單一礦體最大型的鐵礦床，礦區礦石總儲量4.34億t，平均鐵品位為37.96%。馬坑礦業建設初期發展思路為分期建設滾動發展。目前，礦山采礦工程按500萬t/a生產能力進行建設，按計劃于2019年采礦生產能力可以達到500萬t。按照設計采礦生產計劃：2015年225萬t、2016年275萬t、2017年350萬t、2018年400萬t、2019年500萬t，采礦能力不斷提高。選礦廠經技改擴建已建成3個磨選系列的選礦生產線，選礦年處理能力達300萬t以上。但自2014年起鐵精粉價格由原900元/t左右跌至400元/t，根據國際和國內鐵礦石市場走勢，鐵精粉價格低位運行將成為常態化。同時，人力成本不斷提高，加上馬坑鐵礦水文地質較為復雜，涌水量較大，采礦費用高。因此，為了適應市場，有效地開采馬坑鐵礦，必須通過改進選礦工藝來實現節能降耗提高選礦經濟技術指標，確保企業效益。

為探索高效碎磨工藝、降低生產成本，馬坑鐵礦與中鋼天源科技股份有限公司合作開展了高壓輥磨機試驗研究。同時，與北京礦冶研究總院開展了礦石落重試驗與半自磨機選型試驗研究。根據試驗研究結果，結合常規破碎流程進行對比分析表明：高壓輥磨工藝的能耗最低，擬采用高壓輥磨超細碎—磨前預先磁選拋尾工藝實現選礦處理能力由現有的300萬t/a提高到550萬t/a，以滿足馬坑鐵礦的發展需要。

1馬坑鐵礦碎磨工藝試驗研究

1.1馬坑鐵礦高壓輥磨及磁選拋尾選礦工藝試驗研究[1]

馬坑鐵礦對高壓輥磨的適應性試驗，原礦經常規破碎工藝破碎至-30 mm后經高壓輥磨粉碎，閉路輥磨產品-3 mm粒級含量為53%～62%，較入輥磨原礦-3 mm粒級含量增加42.12個百分點。閉路篩分-3 mm粒級產品利用磁場強度為238.85 kA/m的中場強磁選機進行磨前預先拋尾，獲得了全鐵品位為54.08%、鐵回收率為86.93%，含磁性鐵49.54%、回收率為98.99%的鐵精礦；尾礦全鐵品位為10.27%、磁性鐵品位為0.64%、拋尾產率為44.18%，可達到提高球磨機處理能力的目的，提高選礦處理能力約55個百分點。

1.2福建馬坑鐵礦礦石落重試驗與 550萬t/a選礦廠半自磨機選型

采用JK落重試驗獲取馬坑鐵礦的特性參數，利用所得參數進行建模與流程模擬相結合進行550萬t/a選礦處理能力的半自磨機選型。給定的磨礦工藝設計基本參數[2]見表1。

表1　磨礦工藝設計基本參數

選擇半自磨機直徑為11.89 m，長度為6.1 m，匹配功率為13 444 kW；球磨機直徑為5.49 m，長度為9.14 m，匹配功率為5 197 kW；碎磨比能耗總和為26.63 kWh/t。

根據試驗數據對3種碎磨方案進行對比，常規破碎—高壓輥磨機—球磨工藝能耗最低。常規破碎—球磨工藝次之，半自磨—球磨方案能耗最高。所以，本著節能降耗、降低選礦生產成本的目的，擬采用高壓輥磨—磨前預先磁選拋尾工藝來提高馬坑鐵礦選礦生產能力。

2馬坑鐵礦現有300萬t選礦廠配置情況

2.1破碎系統配置生產能力

馬坑鐵礦現有300萬t/a選礦廠已設有2個破碎系列，第一系列粗碎為1臺PXZ 07/10旋回破碎機，破碎到-200 mm，中碎為PYB-1750圓錐破碎機，破碎到65 mm，，細碎為1臺CH660MF圓錐破碎機，篩分機為2臺YA2460圓振篩，篩下-12 mm，系統設計能力為150萬t/a；第二條系列粗碎為1臺1215低矮式顎式破碎機，破碎到-300 mm，中碎為1臺CH660EC圓錐破碎機，破碎到-65 mm，細碎為2臺CH660MF圓錐破碎機，篩分機為2臺YA3060圓振篩篩分，2#礦倉下設置膠帶機將物料直接給入1臺YA3060圓振篩篩分，篩下-12 mm，系統設計能力為250萬t/a。兩條生產線合計破碎產品粒度-12 mm生產能力可達400萬t/a。

2.2磨礦設備

選礦廠已設有3個磨選系列，I、II系列1段各為1臺MQG32×45格子型球磨機，2段各為1臺MQY32×45溢流型球磨機，I系列還配有1臺MQY27×36溢流型球磨機作為第3段磨礦，III系列1段為1臺MQG32×45格子型球磨機，2段為1臺MQY32×45溢流型球磨機。生產工藝條件為：入磨原礦全鐵品位約38%，粒度小于12 mm，1段磨礦細度約-0.074 mm 45%，2段磨礦細度約-0.074 mm 85%，單系列入磨礦量為130 t/h，合計3個系列年處理能力達308萬t/a。

2.3尾礦處理系統

(1)尾礦濃縮設備。尾礦處理系統已設有1臺NXZ-20濃縮機，處理能力為50萬t，1臺NXZ-53高效濃縮機處理能力為243.8萬t，合計年處理尾礦量為293.8萬t。

(2)尾礦輸送設備。尾礦輸送采用球隔離泵，設計廠房配置按500萬t選礦規模設計，設備配置單機輸送能力為357 m3/h，已配置3臺主機3條輸送管道2用1備，輸送能力可達714 m3/h，全年可輸送濃度30%的尾礦漿565.5萬m3。

(3)尾礦庫容量。已建有4 760萬m3的尾礦庫，可容納尾礦量6 902萬t。通過磨前預先磁選拋尾可減少30%的尾礦入庫量，因此可延長尾礦庫服務年限，降低尾礦堆存費用，節省選礦成本。同時，磨前預先磁選拋尾所獲得的尾礦可用作建材，實現尾礦綜合利用，提高企業的經濟效益。

3550萬t/a選礦處理能力的方案選擇

3.1方案I

新建一條250萬t選礦生產線，將選礦處理能力提高到550萬t/a。即在現有300萬t/a選礦基礎上，采用原有3段1閉路破碎生產流程新建一座250萬t/a選礦廠，確保選礦處理能力達到 550萬t/a。新建250萬t/a選廠工藝流程見圖1。

圖1　250萬t/a選廠工藝流程

3.2方案II

增加高壓輥磨實施超細碎—磨前預先磁選工藝，實現選礦處理能力提高到550萬t/a。即在現有300萬t/a的選礦廠基礎上，在破碎系統與球磨機之中增設輥磨系統，將3段閉路破碎的產品粒度由 -12 mm放大到-30 mm進高壓輥磨機，輥磨產品通過濕式閉路篩分，篩上+3 mm返回輥磨機，篩下-3 mm進粗顆粒磁選機預先磁選拋尾后進球磨機，提高入磨原礦質量，減少入磨礦量，提高球磨機的磨礦效率，使選礦處理能力由目前的300萬t/a提高到550萬t/a。超細碎—磨前預先磁選工藝流程見圖2。

圖2　超細碎—磨前預先磁選工藝

3.3方案對比情況

根據工藝流程可知，方案Ⅱ相當于在方案I中插入輥磨—磁選即可替代方案I的全部生產流程，從而達到提高磨選系統處理能力。兩個方案的磨選工藝流程完全一致，兩個方案定量比較見表2。

由表2可知，方案Ⅰ為常規流程，雖然常規流程比較簡單，但實際運行過程中，磨機鋼耗比較大，運行成本高；方案Ⅱ雖然增加了輥磨—磁選系統消耗，但前段破碎粒度放粗，進而提高圓錐破碎機襯板的使用壽命，降低了破碎作業的鋼耗，減少了入磨礦量，降低了入磨粒度，實現了多碎少磨，1段磨礦可磨度大幅度提高且每年減少111.8萬t的尾砂量，延長了尾礦庫的服務年限；綜合比較，方案Ⅱ投資省，生產運行成本低，提高了企業的競爭力，真正達到了綠色環保的要求；所以，選擇方案Ⅱ為擴產技改的優先方案。

4結語

馬坑鐵礦選礦廠通過考察分析和試驗研究，在現有選礦設備配置的基礎上，通過增加高壓輥磨—磨前預先磁選拋尾工藝，將選礦處理能力由300萬t/a提到550萬t/a，同時提高了磨機的有效利用率，降低了生產成本，企業經濟效益顯著。

表2　方案Ⅰ和方案Ⅱ運行成本比較結果

參考文獻

[1]裴曉東，徐亦元，錢有軍，等.福建馬坑礦業股份有限公司鐵礦石高壓輥磨及磁選拋尾選礦工藝研究[D].馬鞍山：中鋼集團安徽天源科技股份有限公司，2014.

[2]劉建遠，孫偉，周冬琴，等.福建馬坑鐵礦礦石落重試驗與半自磨機選型研究[D].北京：北京礦冶研究總院，2014.

(收稿日期2015-12-02)

余祖芳(1965—)，男，高級工程師，364021 福建省龍巖市新羅區曹溪鎮崎瀨村2號。