白象山鐵礦選廠工藝優化實踐

陸 虎 錢士湖 翁金紅 許繼斌

(馬鋼集團姑山礦業公司)

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白象山鐵礦選廠工藝優化實踐

陸 虎 錢士湖 翁金紅 許繼斌

(馬鋼集團姑山礦業公司)

針對白象山鐵礦選廠生產中出現的預先拋廢效果差、過磨嚴重、磨選工藝篩分效率下降等問題，進行一系列工藝參數優化和技術改造。通過降低中碎工藝預先、檢查篩孔徑到30 mm、提高干拋效果，調整高壓輥磨機工作壓力為9.5 MPa、轉速1 000 r/min、增加干式拋尾，提高磨選工藝入磨礦量和2段磨礦分級效果，定期沖洗高頻篩等，最終使生產系統產能和鐵精礦指標超出設計指標，實現了節能增產的目的，經濟效益顯著。

干式拋尾 高壓輥磨機 分級 篩分效率

馬鋼集團姑山礦業公司白象山鐵礦是一座大型地下礦山，選礦廠原礦和圍巖設計處理能力分別為200萬t/a和50萬t/a。磨前破碎工藝采用2段1閉路—高壓輥磨機3段閉路超細碎—預先拋尾流程，主廠房磨選工藝采用階段磨礦—弱磁選—細篩分級—淘洗機選別工藝。由于采礦設計為礦巖混提，選廠入選礦石性質和礦量波動大，現有生產工藝不能較好地適應生產需要。由于磨選系統和輥磨系統中間未設置合適容量的緩沖倉，當原礦品位偏低或高壓輥磨效果較差時，球磨系統入磨量減少，產生過磨、生產指標差、成本高等問題，兩個系統作業難以同步。隨著生產的進行，一些其他生產問題逐漸暴露出來，如磨選工藝2段磨礦分級產品粒度較粗、高頻細篩篩分效率低等。

針對存在的問題，選廠進行了一系列工藝參數優化和技術改造，使生產逐步趨于穩定。

1 存在問題

1.1 中碎工藝存在問題

原礦經井下CJ612顎式破碎機粗碎至-250 mm后提升至地面原礦緩沖料倉，中碎工藝設計選用HP500圓錐破碎機(標準超粗腔型)，預先篩為2YA2460型雙層振動篩，檢查篩為YA3073型單層振動篩，干式磁選機型號為CTDG0810。中碎工藝流程見圖1。

中碎系統生產能力可達540 t/h，生產中存在的問題有：①采礦鑿巖機鉆鑿作業時，釬頭斷裂后，進入中碎的礦石常混入釬桿和硬度較高的釬頭，嚴重損壞高壓輥磨機輥面的柱釘；②干式磁選機給礦量大，給礦皮帶料層厚15～25 cm，干拋效果差。生產初期原礦品位低并含20%左右的廢石，大量廢石進入輥磨系統及磨選系統，增加了選礦廠能耗，降低了選礦系統的生產能力。

圖1 中碎工藝流程

1.2 高壓輥磨工藝存在問題

中碎產品由皮帶給到MQY1511高壓輥磨機進行閉路細碎，經孔徑3 mm的USL3660直線篩篩分后，篩下產品進入濕式磁選。磁選精礦由2臺孔徑0.5 mm的USL3660直線篩脫水分級，尾礦由1臺孔徑0.5 mm的USL3660直線篩脫水分級。高壓輥磨工藝流程見圖2。

生產存在的主要問題：①高壓輥通過能力達到了設計指標，但產品中-3 mm粒級含量僅42%，低于設計指標；②原礦品位較低，磨前濕式磁選拋出的大量尾礦超出輸送能力，進入磨機的粗精礦量少，精礦產量低，能耗高。

圖2 高壓輥磨工藝流程

1.3 磨選工藝存在問題

磨選工藝流程包括1段磨礦分級系統、2段磨礦分級系統、細篩分級系統、磨礦產品1段磁選、2段磁選及淘洗機選別作業等，工藝流程見圖3。

圖3 磨選工藝流程

磨選工藝流程生產中存在以下問題：①投產初期，磨選入磨礦量和生產效率低，過磨現象嚴重；②隨著井下礦石產能逐步提高，原礦品位逐步穩定，2段磨礦循環負荷較大，甚至達到450%，造成2段分級粒度變粗，常低于設計值(90%)；③磨選工藝使用3臺孔徑0.11 mm的高頻振動細篩進行篩分作業，篩網耐磨性好，但隨著生產的進行，篩孔出現堵塞，篩上物增多，篩分效率下降；簡單的刮、刷等方法均難以清除堵塞物，經常更換篩網成本又太高。

2 優化措施

2.1 中碎工藝優化

2.1.1 調整預先、檢查篩孔徑

針對釬頭進入高壓輥磨機損壞輥面問題，利用中碎工藝富余能力，采取以下措施：①將2臺振動篩孔徑由35 mm改為30 mm，盡量避免釬頭進入篩下；②井下使用的釬頭尺寸選擇φ33 mm或φ40 mm，杜絕使用φ28 mm的釬頭，在中碎作業皮帶上手檢清除釬頭。改造前后生產指標見表1。

表1 中碎工藝改造前后生產指標對比

由表3可知，改造后中碎作業產量降低，但破碎比增大，產品粒度變細，實現了多碎少磨，同時降低了高壓輥給礦粒度，提高了輥磨效果和入磨量，保證精礦產量。現場發現釬頭進入高壓輥磨機的數量明顯減少，延長了高壓輥磨機輥面的使用壽命。

2.1.2 提高干拋效果

針對中碎工藝中干拋效果差的問題，采取以下措施：①將給礦皮帶電機至額定功率22 kW換成變頻調速電機，并增加電機功率至額定功率35 kW，進一步增大皮帶速度，提高干拋效果；②控制中碎系統處理量，降低中碎機給礦皮帶速度，給礦量不大于400 t/h，確保料層厚度小于15 cm。干拋改造前后生產指標見表2。

表2 改造前后生產指標對比

2.2 高壓輥磨優化措施

2.2.1 提高輥磨效果

通過優化高壓輥磨機工藝參數，提高輥壓效果。固定轉速1 000 r/min，在不同壓力下進行輥壓試驗，結果見表3。

表3 高壓輥磨機壓力試驗結果

由表3可知，隨著高壓輥磨機工作壓力的提高，產品細度增大。工作壓力增加到9.5 MPa后，產品細度增大幅度不明顯，因此確定工作壓力為9.5 MPa。

固定工作壓力9.5 MPa，進行高壓輥磨機轉速條件試驗結果見表4。

由表4可知，隨著高壓輥磨機轉速的提高，產品粒度變粗。轉速越低，高壓輥磨機處理能力越工藝低，因此選擇轉速1 000 r/min為宜。

表4 高壓輥磨機轉速試驗結果

參數優化后，高壓輥磨機產品細度增大，-3 mm粒級含量由42%提高到47.67%，孔徑3 mm的直線篩篩下產率47%左右。

2.2.2 新增干式拋尾工藝

在原高壓輥磨工藝流程上，增加干式拋尾工藝，設備選用CTX旋轉磁場干式磁選機。該設備采用獨特的磁系設計，漏磁少，磁性礦粒可實現快速磁翻轉和磁攪動，產生磁性擠壓，能夠充分拋除磁性礦粒之間夾雜的非(弱)磁性礦粒(夾石和圍巖)，筒表磁感應強度達到358.28 kA/m。

改造前后生產指標對比表明，入磨礦石鐵品位提高2.49個百分點，精礦品位和回收率分別提高了0.28和1.21個百分點，增加廢石拋除量500 t/d，降低了尾礦輸送量，提高了工藝流程的產能和生產指標，增加了經濟效益[1]。

2.3 磨選工藝優化

2.3.1 提高入磨礦量

入磨礦量直接由高壓輥磨3 mm直線篩篩下量決定。由于輥壓產品中-4 mm粒級含量比-3 mm 的高10個百分點，為提高入磨礦量，將3 mm直線篩網篩孔徑改為4 mm。

篩網更換完成后，篩下產率達到53%，1段球磨皮帶給礦量由142 t/h提高到157 t/h，1段溢流細度-0.074 mm粒級含量由92.30%下降到75.42%，2段溢流細度由97.80%降到90.49%，減少了過磨[2]。另外，高壓輥磨效果的改善和增加的高壓輥磨干式拋尾也有利于入磨礦量的增加。

2.3.2 提高2段磨礦分級效果

2段磨礦分級采用2組12-FXφ350 mm旋流器(1備1用)，對其進行給礦壓力和給礦濃度條件試驗，以改善2段磨礦分級效果。

(1)給礦壓力試驗。通過調整2段旋流器組運轉臺數(6～9臺)及給料砂泵的轉速來實現對旋流器給礦壓力的控制。固定給礦濃度45%左右，進行給礦壓力試驗，考察旋流器作業平均指標，結果見表5。

表5 2段磨礦分級作業給礦壓力試驗結果

由表5可知，當壓力增大到0.12 MPa時，旋流器分級效率提高25.17個百分點，沉砂中-0.074 mm粒級含量降低17.5個百分點，緩解了夾細現象，濃度提高了11.2個百分點，明顯改善了2段磨礦分級效果。

(2)給礦濃度試驗。通過調節2段泵池的補水量，控制旋流器給料濃度。固定給礦壓力0.12 MPa，進行給礦濃度試驗，考察旋流器分級指標，結果見圖4。

圖4 給礦濃度對分級指標的影響

由圖4可知，2段旋流器給礦濃度小于42.2%時，溢流產品細度-0.074mm含量大于90%。濃度越低，溢流細度越大，分級效率也較高。

目前生產中控制2段旋流器給礦壓力在0.12 MPa以上、給礦濃度42%以下，確保2段磨礦分級產品-0.074 mm含量在90%以上。

2.3.3 提高高頻細篩篩分效率

根據高頻細篩篩網的堵塞程度，生產中每7 d使用清洗槍清洗篩網1次，以提高高頻細篩篩分效率。在細篩不停機時，高頻細篩的其中一層篩停止給料，沖洗篩網，篩網孔隙中的堵塞物就會在高壓水的沖擊和細篩高頻振動下穿過彈性篩孔脫離篩面。沖洗制度實施前后，篩分效率見圖5。

圖5 沖洗制度實施前后高頻細篩篩分效率

由圖5可知，隨著生產的進行，高頻細篩篩分效率下降，第7d時篩分效率低于60%。清洗后，篩分效率明顯提高。可見，每隔7d清洗1次篩網，可保證篩網的通透率，使篩分效率不低于60%。

3 實踐效果

一系列生產工藝參數優化和改造措施，選廠生產趨于穩定，系統生產能力已超過設計能力，原礦處理量由設計的6 300 t/d提高到6 500～7 000 t/d，鐵精礦產量由設計的2 875 t/d提高到3 300 t/d，精礦品位由設計的63.5%提高到64.0%以上。

4 結 論

白象山鐵礦選廠通過優化中碎和高壓輥磨機工作參數、增強磨前拋尾等措施，提高入磨礦石品位和拋尾量，降低后續磨選工藝負荷，實現了低成本選礦；優化高壓輥磨機工作壓力和轉速，并新增干式拋尾提高拋尾量、降低后續磨選工藝負荷；控制2段旋流器給礦壓力0.12 MPa以上、給礦濃度42%以下，能改善2段磨礦分級效果；每7 d清洗1次高頻細篩篩網，可確保篩分效率不低于60%。選廠工藝的優化解決了制約選礦生產能力提高的因素，各生產環節配合更加合理，選礦效率得到顯著改善，生產成本明顯降低。

[1] 錢士湖.白象山鐵礦選廠細碎回籠料干選拋尾試驗[J].現代礦業，2015(10)：52-55.

2016-09-21)

陸 虎(1986—)，男，助理工程師，243182 安徽省馬鞍山市當涂縣太白鎮。