中鋼集團蒼山鐵礦磨選工藝優化探討

李躍武 姚耿

摘要：針對蒼山鐵礦選礦磨選工藝流程中存在的一、二段球磨機能力不匹配；二段旋流器底流夾細、夾精礦嚴重等問題，從選礦技術和選礦設備發展方向方面對蒼山鐵礦選礦磨選工藝流程優化提出建議，對一段增加旋流器底流粗選作業，二段增加磨機排礦淘洗磁選作業可行性進行了分析探討。

關鍵詞：磁鐵礦；工藝優化；淘洗磁選；底流粗選

國際市場上的鐵礦石價格自2012年以來持續下跌，市場低迷，短期內難有改觀，給國內鐵礦企業造成巨大壓力。中鋼集團蒼山鐵礦為適應市場變化，增強企業抗風險能力，以中鋼礦業開發有限公司開展的“中鋼礦業鐵礦采選聯合增產降耗關鍵技術與設備研發”項目為中心，結合自身實際，2015年對選礦廠進行了擴能改造。通過選礦廠擴能改造工程的實施和工業生產調試，選礦廠原礦處理能力由240萬t/a提高到300萬t/a以上，取得了良好的經濟效益。但選礦工藝仍有進一步優化的空間，從而繼續挖掘降本潛力。

1 礦石性質

1.1 礦石多元素分析及鐵物相分析

表1表明：原礦是以鐵礦物為主的鐵礦石，其它有用元素含量較低，礦石中主要雜質是SiO2、Al2O3，有害元素磷和硫含量較低。

表2表明：該礦石中的鐵礦物以磁鐵礦為主，其次是硅酸鐵礦物，另含有一定量的赤褐鐵礦，其它鐵礦物含量較低。

1.2 礦石的礦物組成、結構構造及嵌布特性

該礦選礦工藝的目的礦物主要為磁鐵礦，其次為少量赤鐵礦和極微量褐鐵礦，碳酸鐵主要賦存于含鐵方解石，硅酸鐵主要賦存于角閃石，兩者約占全鐵16.87%，這部分鐵將隨尾礦流失而影響鐵的回收率。

鐵礦石主要為層狀構造，較少塊狀構造，后者主要見于圍巖，另有少量脈狀構造、角礫狀構造。主要結構為條帶狀結構，其次為似斑狀結構、粒狀結構和包含結構，其它結構較少。

磁鐵礦工藝粒度主要分布于0.01mm～0.05mm，分布率為46.01%，但在大于0.1毫米粒級中也分布有21.41%，粗細嵌布不均勻；主要脈石礦物角閃石和石英粒度略粗于鐵礦物，在0.1mm以上分布率分別為46.80%和48.15%。

2 磨選工藝流程簡介

蒼山鐵礦磨選系統設計為兩個系列，于2015年完成擴能改造工程，擴能改造方案為新增一臺MQY3254球磨機（裝機功率800 kW）做一系列二段磨礦用，配套Φ500×6旋流器組；原二段兩臺MQY2740球磨機并聯后作為二系列二段使用。在二段磨礦選別系統引入淘洗磁選機，二次磁選精礦直接進入淘洗磁選機，去掉原有三次和濃縮磁選機。改造完成后年處理原礦300萬t。磨選工藝流程為階段磨礦、階段選別加濕式預選流程，選礦最終產品為鐵精礦，精礦品位TFe65%，磨選系統選金屬回收率62.16%，精礦產率27.05%，尾礦品位TFe14.78%，年產精礦73.32萬t。改造完成后選礦廠磨選工藝流程圖如圖1所示。

3 磨選工藝流程中存在的問題及原因分析

3.1 一、二段球磨機能力不匹配

選礦廠擴能改造后將淘洗磁選機并入工藝流程，通過工藝調試，原一段MQY3660球磨機與二段MQY2740球磨機配套流程單系列處理量可達200t/h，新增MQY3254球磨機作為二段磨礦機并入工藝流程后，導致出現一段磨機頻繁漲肚，二段磨機“吃不飽”的情況，經調試單系列處理量最高為212t/h。擴能改造中磨礦系統裝機功率增加24.24%，處理量僅增加6%。

磨礦機單位容積的小時通過量（新給礦+返砂）不得大于12t/（m3·h） [1]，否則，磨礦機會被礦漿充塞而導致不能正常工作。

選礦廠一段球磨機規格為MQY3660球磨機，有效容積為55m3，根據磨礦機單位容積的小時通過量（新給礦+返砂）不得大于12t/（m3·h）的原則，一段球磨機的最大小時通過量為660t/h。根據選礦廠流程考查結果，一段閉路磨礦循環負荷為237.98%，因此，一段球磨機的最大新給礦量為195.28 t/h。磨礦機和水力旋流器配置的閉路磨礦系統，產品粒度磨至0.4mm～0.2mm時，適宜的循環負荷率應為200%～350%。若循環負荷按照200%計算，則一段球磨機的最大新給礦量為220t/h。

二段球磨機有效容積為，有效容積為19.3m3，二段球磨機的最大小時通過量為231.6t/h，兩臺球磨機并聯作為二段使用后最大小時通過量為463.2t/h。根據選礦廠流程考查結果，二段閉路磨礦循環負荷為254.13%，因此，二段球磨機的最大新給礦量為130.8 t/h。磨礦機和水力旋流器配置的閉路磨礦系統，產品粒度磨至0.2mm～0.1mm時，適宜的循環負荷率應為150%～350%。若循環負荷按照150%計算，則二段球磨機的最大新給礦量為185.3t/h。

一段球磨機給礦經階段磨礦、階段選別后拋掉約50%的尾礦，進入二段球磨機的給礦量為一段球磨機的一半，因此，根據以上計算，一段球磨機能力不足，二段球磨機能力尚有富裕。

3.2 二段旋流器分級效率低、底流夾細，夾精礦現象嚴重

蒼山鐵礦二段旋流器采用直徑610mm錐角旋流器，根據流程考查結果，二段旋流器分機效率僅為37.45%，分級效率較低，底流中-200目含量達38.22%，夾細嚴重。旋流器分級產品指標如表3所示。

根據表3可知，二段旋流器底流中-100目粒級含量為86.12%，品位為66.47%，說明該粒級中鐵礦物主要以粗顆粒磁鐵礦單體的形式存在，金屬分布率為93.1%。占全部含量86.12%的-100目粒級，若能將其實現分離，就可不需經過再磨再選直接得到66.47%以上的高品位鐵精礦，可大大提高二段球磨機的處理能力；-200目含量達38.22%，品位達到69.47%，而溢流中-200目粒級品位為59.97%，反富集現象嚴重。因此，提高二段旋流器的分級效率，分離出底流中存在的大量合格精礦，對于改進選礦指標具有重要作用。

4 流程優化探討

4.1 增加一段旋流器底流粗選作業

針對一段球磨機能力不足，二段球磨機能力尚有富裕的情況，根據廠房結構及現有設備布局，可利用旋流器平臺與球磨機平臺之間高差設置一段旋流器底流粗選作業，底流入磨機前提前甩出低品位廢石，降低一段磨礦分級回路的不必要的負荷量，解決一段球磨機頻繁漲肚，二段球磨機“吃不飽”的問題，并緩解一段分級的反富集現象。底流粗選作業指標見表4。

根據表4可知，一段旋流器底流粗選作業拋廢率達20.69%，尾礦磁性鐵含量為0.47%，磁性鐵回收率為99.44%，滿足工藝要求。

因此，根據現場實際情況，設置一段旋流器底流粗選作業，施工簡單，投資較小，改造完成后可最大限度的發揮一、二段球磨機能力，提高球磨機利用系數，解決一、二段球磨機能力不匹配的問題。

4.2 增加二段磨機排礦淘洗磁選作業

淘洗磁選機作為高效磁選設備，由于其先進的設計結構，集約化的控制操作系統，以及良好的分選效果，在國內礦山得到廣泛應用[2]。

淘洗機一般作為最后一段精選作業，分選效果顯著，可起到以下作用：一是通過降低磨礦細度，從而在保證精礦品位的前提下，增加選廠處理能力；二是直接提高精礦品位，從而提高選廠產品質量[3]。

根據流程考查結果，蒼山鐵礦二段球磨機排礦中-200目含量占48.93%、TFe品位66.40%；二段旋流器底流中-100目含量占86.12%、TFe品位66.47%，-200目含量占38.22%、TFe品位69.47%。數據說明占全部含量86.11%的-100目粒級，若能將其實現分離，就可不需經過再磨再選直接得到66.47%以上的高品位鐵精礦。

淘洗磁選機給礦粒度要求為-200目含量占50%左右，二段球磨機排礦符合其給礦粒度要求，增加二段磨機排礦淘洗磁選作業，有利于克服二段分級的反富集現象，提前分離部分合格精礦，大大減少旋流器底流夾細、夾精礦的問題，對于減少二段磨礦分級回路的不必要的負荷量、提高處理能力具有重要作用。優化后工藝流程圖如圖2所示。

5 結論

（1）選礦廠擴能改造后一、二段球磨機能力不匹配，出現一段球磨機漲肚、二段球磨機“吃不飽”的情況，影響磨機利用系數。增加一段旋流器底流粗選作業，可降低球磨機循環負荷，提高系統處理能力。

（2）二段旋流器底流夾細、夾精礦嚴重，增加二段球磨機排礦淘洗磁選作業，提前分離出合格精礦，減少磨礦回路循環負荷，有利于克服底流反富集現象，有效提高旋流器底流質量。

通過以上兩項優化措施，能夠大幅提高磨選系統處理能力，降低選礦成本，經濟效益顯著。在目前鐵礦市場低迷的環境下，有力于提高企業競爭力。

參考文獻：

[1]選礦廠設計[M]. 冶金工業出版社， 2008；30-31.

[2]趙福剛.淘洗磁選機在我國鐵礦選別中的應用[J].現代礦業， 2013（12）：155-157.

[3]范素月，馬衛東， 高磊.淘洗磁選機在某些磁鐵礦精選中的應用[J]. 現代礦業， 2012（12）：96-99.

（作者單位：中鋼集團山東礦業有限公司）

作者簡介：

李躍武（1971--），男，高級工程師，276000山東省臨沂市蘭陵縣魯城鎮中鋼集團山東礦業有限公司選礦車間。

姚 耿（1984—），男，中級工程師，276000山東省臨沂市蘭陵縣魯城鎮中鋼集團山東礦業有限公司選礦車間。