塔磨機在大紅山鐵礦三選廠磨礦改造中的應用

黃訓學

(昆鋼集團大紅山礦業有限公司)

大紅山鐵礦是昆鋼主要的鐵礦石原料生產基地，設計一選廠處理礦石50萬t/a，二選廠400萬t/a，三選廠700萬t/a，設計磨礦細度-0.045 mm 80%以上。實際生產中，三選廠選鐵系列球磨機磨礦產品細度-0.045 mm含量72.25%，未達到設計要求，影響三選廠鐵精礦品位等選別指標，且存在球磨機鋼耗、能耗較高的問題，需進行技術改造。

1 礦石性質

1.1 礦石組成

大紅山鐵礦三選廠選鐵系列入選單一磁鐵礦型熔巖鐵礦石，礦石主要金屬礦物為磁鐵礦，其次為赤鐵礦、褐鐵礦，菱鐵礦少量，脈石礦物主要有鈉長石、石英、云母、綠泥石等，黑云母、電氣石、金紅石、磷灰石及黃鐵礦等微量，礦石礦物屬粗、細不均勻嵌布。礦石組成見表1，化學多元素分析結果見表2，鐵物相分析結果分別見表3。

表2～表3表明，該熔巖鐵礦石鐵品位19.75%，有害雜質S、P含量較低，銅含量0.052%，未達到綜合利用標準；礦石堿比為0.07，說明該礦石為低品位酸性鐵礦石。鐵主要以磁鐵礦的形式存在，其次為硅酸鐵。

1.2 主要礦物嵌布特征

(1)磁鐵礦。磁鐵礦主要為他形晶、半自形晶，部分為自形晶結構，集合體粒狀、不規則狀。多呈浸染狀嵌布于脈石礦物中，嵌布粒度極不均勻，細粒嵌布為-10 μm，粗粒嵌布粒度+1.5 mm，一般0.03～1.0 mm。

表1 礦石礦物組成 %

表2 礦石化學多元素分析結果 %

表3 礦石鐵物相分析結果 %

(2)赤鐵礦。赤鐵礦主要為他形晶粒狀結構，嵌布粒度較磁鐵礦為細，一般為0.02～0.07 mm，呈浸染狀嵌布于脈石礦物中。部分赤鐵礦由磁鐵礦氧化而來，與磁鐵礦構成半假象礦，氧化程度一般較淺。

(3)長石。長石以他形粒狀晶結構為主，與石英、白云母等脈石礦物互嵌成基底。粒度分布不均勻，但較鐵礦物粗大，一般在0.07～1.5 mm，還有少量長石呈-0.02 mm包體嵌于鐵礦物中。

(4)石英。石英主要為他形粒狀晶結構，嵌布特征同長石。

(5)白云母。白云母呈自形、半自形晶片，集合體或單晶嵌于長石、石英中或與長石、石英及鐵礦物互嵌，集合體粒徑多在0.06～0.24 mm。

2 塔磨機與球磨機的比較

大紅山鐵礦應用3臺ETM-1 500 mm型塔磨機，分別與海王旋流器(每組φ350 mm×12支，每組運行4～5支)構成閉路磨礦，用于三選廠選鐵系列三段磨礦，單臺磨礦能力100～120 t/h，設計能力130 t/h，實際單臺處理能力143.3 t/h。每臺電機功率1 120 kW，現場初裝鋼球95 t/臺，按額定電流80 A計算初裝球105 t。目前塔磨機使用φ20 mm鋼球介質，鋼耗0.5～0.6 kg/t，給礦細度-0.045 mm 50%，排礦細度-0.045 mm 80%左右，循環負荷250%。每臺塔磨機成本2 100萬元，轉速35 r/min，襯板使用3個月更換一次。

三選廠選鐵系列三段磨礦塔磨機投入使用前后三段磨礦指標對比見表4，磨礦產品和運行成本見表5。

表4 塔磨機與球磨機磨礦指標對比 %

注：三選廠選鐵系列入選原礦品位28.80%，給礦為鐵粗精礦。

表5 塔磨機與球磨機運行成本(對給礦)

注：電費按全年均價0.52元/(kW·h)計算，磨礦介質鑄段按4 900元/t、高锘球8 000元/t計算。

表4、表5表明，相比球磨機，塔磨機產品更細，-0.045 mm含量提高8.99個百分點，運行成本減少2.68元/t。該選礦廠按處理原礦460萬t/a、鐵粗精礦產率68.92%計算，采用塔磨機可節省運行成本849.6萬元/a。

塔磨機與球磨機折舊情況見表6。

表6 塔磨機與球磨機運行成本(對給礦)

注：塔磨機與球磨機工程投入分別包含了400，200萬元的工程費用，月折舊率為國家調整后的機械設備折舊率，折舊費按每噸鐵粗精礦計算。

表6表明，相比球磨機，塔磨機折舊成本高1.63元/t，考慮到企業折舊費用能沖抵財務稅費，實際折舊成本應比計算值小，在可接受的范圍內。

3 磨礦效果分析

為考察塔磨機磨礦效果，于2014年12月10日對三選廠選鐵系列3臺塔磨機(分別為1#、2#、3#)+旋流器流程進行取樣分析。取樣點分別為泵池排礦口(旋流器給礦)、二段弱磁選分礦箱(旋流器溢流)、旋流器組沉砂嘴底流(旋流器沉砂)、塔磨機排礦管(塔磨機排礦)、塔磨機給礦即為旋流器沉砂，每10 min取樣1次，共取3次連續快樣。每臺塔磨機單獨取樣。取樣具體時間為9:30～12：00，取樣階段處理原礦為井下貧礦，未有外委堆場燒結精礦摻雜。原礦鐵品位24.5%，磁性鐵品位12.60%，一段弱磁精礦鐵品位53.56%。

1#、3#塔磨機磨礦濃度和磨礦細度取樣分析結果見表7，1#塔磨機給礦、排礦粒度分析結果見表8～表9，配套的旋流器給礦、溢流、沉砂粒度分析結果分別見表10～表12。

表7 各取樣點濃度細度分析結果 %

從表7～表12可以看出，塔磨機磨礦濃度保持在65%～70%，符合塔磨機最佳磨礦濃度要求。旋流器溢流細度-0.045 mm含量均在80%以上，磨礦效果較為理想。塔磨機給礦粒度主要分布在+0.2 mm和0.019～0.074 mm，主要生成-0.037 mm粒級(φ20 mm介質鋼球)，未出現過粉碎；配套的旋流器溢流粒級主要分布在0.019～0.045 mm，沉砂中含有較多的合格粒級，說明旋流器分級效率低。

表8 1#塔磨機給礦粒度分析結果

表9 1#塔磨機排礦粒度分析結果

表10 旋流器給礦粒度分析結果

表11 旋流器溢流粒度分析結果

考察過程中發現，三選廠選鐵系列塔磨機原礦(井下貧礦)處理能力660～680 t/h(三段磨礦前有預選拋尾作業)，閉路循環返砂比為250%～270%，旋流器分級效率21%～23%,三段弱磁精礦鐵品位較高,為63.57%。提高旋流器分級效率是強化塔磨機磨礦作業的重要方向之一，可合理調整旋流器給礦濃度在40%～45%來改善分級效率。

表12 旋流器沉砂粒度分析結果

4 塔磨機性能分析

根據設備制造廠家提供的輸入功率與初裝鋼球質量關系數據[1]，當鋼球質量超過30 t后，塔磨機電流與鋼球質量呈線性函數關系；當鋼球質量超過10 t后，輸入功率與鋼球質量呈線性函數關系。塔磨機允許最大電流81 A，電流(負荷)只與鋼球質量有直接關系，與礦漿量無明顯關系，礦漿量只影響磨礦細度；塔磨機在額定功率1 120 kW下進行滿負荷運行時，輸出功率不大于額定功率，實際電流小于并接近81 A，對應的鋼球質量為105 t。

5 經濟技術指標分析

三選廠選鐵系列三段磨礦改為塔磨機后和之前使用球磨機運行成本對比見表13，應用塔磨機替換原球磨機前后，鐵精礦指標見表14。

表13 塔磨機和球磨機運行成本對比 萬元

表14 鐵精礦指標對比 %

表13、表14表明，相比球磨機，塔磨機每年可節約運行成本303.79萬元，鐵精礦品位可提高0.4個百分點，二氧化硅含量下降0.4個百分點。按大紅山鐵礦選礦廠鐵品位和二氧化硅

含量變化對應的經濟效益計算，每年可增加收入5 824萬元。

同時三段磨礦應用塔磨機后，磨礦細度的增大可將磨礦負荷轉移到三段磨礦，能適當放粗自磨和一段球磨的磨礦細度，起到釋放的作用。塔磨機應用后，每年可以增加5萬t鐵精礦，每年增加經濟效益2 650萬元，合計每年可創造經濟效益8 777.8萬元，經濟和技術指標良好。

6 結 論

大紅山鐵礦三選廠選鐵系列通過將三段磨礦作業原球磨機替換為塔磨機后，磨礦產品-0.045 mm含量提高8.99個百分點，磨礦細度滿足設計要求；鋼球介質消耗量由0.844 kg/t下降到0.499 kg/t，節約用電費用，最終鐵精礦品位提高0.4個百分點，降低了二氧化硅含量，同時擴大產能，顯著改善選廠經濟和技術指標。

[1] 李啟衡.碎礦與磨礦[M].北京：冶金工業出版社，2004.