柏泉鐵礦選礦廠技改工程設計與實踐

趙禮兵　郝鵬程，　竇習章　劉玉杰　張弘偉，

(1.華北理工大學礦業工程學院；2.中冶沈勘秦皇島設計研究院有限公司)

隨著鋼鐵行業迅猛發展，地質條件好、資源品位高、分選性好的鐵礦資源正接近枯竭，而可選性較差的低品位鐵礦資源將成為選礦技術研究的重點之一。我國對國外礦石依賴度長期高于50%，因此開發利用低品位鐵礦資源顯得更加重要[1]。柏泉鐵礦是開發利用低品位鐵礦資源的代表性企業，近年來取得了較好的效益，但伴隨著鐵礦行業的持續低迷，企業生存壓力日漸增大。

柏泉鐵礦礦石儲量1.7億t，原礦鐵品位僅為10.22%，選礦比高達14.0，選礦成本高[2-3]。同時鐵礦石中伴生磷，但企業并未回收鐵尾礦中的磷資源，不符合當前礦業的形勢要求。因此，利用先進的工藝流程和設備開展技改工程迫在眉睫。為此，開展了選廠流程和設備考察，分析流程和設備配置中存在的問題；開展選礦試驗研究，為流程改造提供理論依據。

1　礦山概況

柏泉鐵礦為河北鋼鐵集團礦業有限公司下屬企業，生產規模200萬t/a，年產鐵品位63.2%的鐵精粉14.28萬t。隨著礦石品位的逐年降低，選礦工藝流程不合理，資源綜合利用率低；選礦設備陳舊老化，設備作業率低，選礦成本逐年提高。選廠破碎流程為三段一閉路破碎，粉礦干選流程。磨選流程采用階段磨礦階段選別流程，經過兩段磨礦，三段磁選流程，最終產品為鐵精礦，尾礦直接排放，未進行浮選選磷，未實現磷資源綜合利用。為了提高選礦設備作業率和降低生產成本，綜合回收磷精礦，計劃對選礦工藝流程和設備進行改進，以滿足企業可持續發展要求。

2　選廠工藝改造

2.1　生產規模和產品方案

為綜合利用磷資源，采用先選鐵后選磷工藝流程，選礦廠生產兩種產品，即鐵精礦和磷精礦，處理原礦石600萬t/a，原有處理礦石190萬t/a的磨選系統以選鐵為主，新建350萬t/a磨選系統選鐵選磷；鐵選比為14，鐵精礦產量為42.86萬t/a，鐵精礦全鐵品位為63.2%；磷選比為24，磷精礦產量為25萬t/a，磷精礦P2O5品位為33%。

2.2　工藝流程

根據采出礦石粒度和入選粒度要求，設計采用粗碎中碎的兩段一閉路—高壓輥磨全閉路干選破碎流程，破碎產品粒度8～0 mm。破碎系統工藝原則流程見圖1。

此次設計以選礦試驗為依據，并重點借鑒柏泉鐵礦現有選礦廠工藝流程及承德地區超貧礦選礦及低溫選磷的成功經驗，柏泉鐵礦礦石磨至-0.074 mm 85%時，磁選可獲得鐵品位為63.5%的鐵精礦，磁選尾礦進行浮選可獲得P2O5品位為33%的磷精礦。設計確定采用階段磨礦階段選別選鐵(兩段磨礦，3次磁選)、磁選尾礦浮選磷(1粗3精1掃)的工藝流程，采用低溫浮選藥劑選磷。磨選工藝原則流程見圖2。

圖1　破碎系統工藝原則流程

圖2　磨選系統工藝原則流程

2.3　破碎與篩分系統

采場采出礦石經汽車運輸至PXZ-1200/160旋回破碎機受礦倉，經PXZ-1200/160旋回破碎機進行粗碎；粗碎后礦石經皮帶機輸送至中碎緩沖礦倉，再經皮帶機輸送至HP500標準型圓錐破碎機進行中碎；中碎產品經皮帶機輸送至篩分前的分配倉再給入2YAH2460重型雙層圓振動篩進行篩分；篩上產品經皮帶機輸送至中碎緩沖礦倉，再經皮帶機輸送至HP500標準型圓錐破碎機進行中碎；中碎產品經皮帶機輸送至篩分前的分配倉再給入2YAH2460重型雙層圓振動篩構成閉路；篩下產品經1號轉運站轉運，由皮帶機輸送到中間貯礦倉，再由皮帶機輸送到高壓輥磨緩沖礦倉，經皮帶機給入高壓輥磨的稱重穩流倉，稱重穩流倉內的礦石給入高壓輥磨機內；高壓輥磨機的產品通過皮帶機運至二段篩分，經2YAH2460重型雙層圓振動篩進行篩分，篩上產品經2#轉運站返回高壓輥磨機磨前緩沖礦倉，在經高壓輥磨機構成閉路；篩下產品經皮帶機輸送到FX-200型懸浮式干選機進行干選，干選后的廢石經皮帶機輸送到廢石倉，經倉下振動給料機裝車運至排土場；干選后的礦石經3號轉運站轉運由皮帶運輸至磨礦倉。

2.4　磨礦與選別系統

磨礦倉分13個倉，其中最北段的一個礦倉作為中轉礦倉，將35%(約190萬t/a)的破碎產品經4#和5#轉運站運至現有主廠房的磨礦倉，供老磨選主廠房生產使用。另外12個磨礦倉將65%(約350萬t/a)破碎產品的粉礦由圓盤給料機給到倉下集礦皮帶，經給礦皮帶給入MQG3600mm×6000mm球磨機和2FG-30高堰式雙螺旋分級機組成的一段磨礦閉路循環，分級機返砂返回球磨機，分級機溢流進入粗磁選分礦箱給入CTB-1230型磁選機，粗磁選精礦進入高頻振網篩給礦泵池，經砂漿泵打到D5-MVSK1216電磁振動高頻振網篩，篩上產品經過NCT-1030濕式永磁筒式磁選機濃縮后，進入二段MQY2700mm×6000mm溢流型球磨機，磨礦產品進入高頻振網篩給礦泵池和粗磁選精礦一并打入高頻振網篩，組成二段磨礦閉路循環，篩下產品進入精磁選1給礦泵池經砂泵打到精磁選1(CTB-1024型磁選機)磁選，精磁選1磁選精礦自流到精磁選2(CTB-1024型磁選機)磁選，精磁選2磁選精礦經泵和管道輸送到老廠的主廠房內進入CH-CX26000型淘洗磁選機精選，淘洗機鐵精礦進入老廠的主廠房過濾機進行過濾，精礦濾餅經皮帶機輸送至老廠的鐵精礦礦倉，得到最終鐵精礦。各段磁選的尾礦產品自流至總尾礦泵池經泵和管道輸送到KMLF-6000斜板濃縮機濃縮后，經泵給CTB-1245濕式永磁筒式磁選機掃磁選，掃磁精礦自流到高頻振網篩給礦泵池，掃磁尾礦經攪拌槽攪拌后，用KYF-50型浮選機進行粗選，粗選精礦給入KYF-20型浮選機進行三段精選，各段精選的尾礦循序返回，第3次精選的精礦由KMLZ[2]-400/55斜板濃密機濃縮后，進入ZPG-72型盤式真空過濾機進行過濾，精礦濾餅經皮帶機輸送至磷精礦礦倉，得到最終磷精礦。粗選尾礦給入1次掃選KYF-50型浮選機，掃選精礦返回粗選，掃選尾礦與傾斜板濃縮機溢流作為總尾礦產品自留至總尾礦泵池，經泵打入尾礦KMLF-4800傾斜板濃縮機進行濃縮。

3　改造應用效果

柏泉鐵礦選礦擴能技改工程于2015年9月竣工并投產，投產后年處理原礦680萬t，年產鐵精粉48.6萬t，年產磷精礦28.3萬t，實現了工程改造目的。改造后選礦產品指標較好，資源利用率高，滿足了設計指標和市場要求；設備運行穩定，選型配套完善；工藝布置合理，節能效果顯著。

4　結　語

(1)柏泉鐵礦通過工藝改造，設計年處理原礦能力600萬t，實際年處理原礦能力680萬t。設計采用兩段一閉路破碎—高壓輥磨全閉路—干選破碎流程，磨選流程為兩段磨礦，3次磁選、淘洗機精選、磁選尾礦浮選磷(1粗1掃3精)的工藝流程。

(2)采用合理的選礦工藝流程和先進的選礦設備，不僅提高了礦石的金屬回收率和資源綜合利用率，還降低了生產成本，經濟效益和社會效益顯著，符合河鋼集團礦業公司提出的“建設綠色礦山、和諧礦山、精銳礦山”的發展目標。

[1]劉曉明，陳強，汪建.低品位鐵礦資源利用技術的發展與實踐[J].礦業工程，2009(7)：25-27.

[2]宋彥利，周立輝，張錦瑞.柏泉鐵礦超貧磁鐵礦選礦工藝改進實踐[J].現代礦業，2013(3)：104-105，112.

[3]劉桂紅，母傳偉，竇習章，等.柏泉鐵礦選廠優化設計[J].現代礦業，2014(4):181，192.