極貧磁鐵礦選礦生產工藝流程考察分析

李純陽，段風梅，馬藝聞，王長艷，郭小飛

(1.鞍鋼集團鞍千礦業有限責任公司，遼寧 鞍山 114051； 2.遼寧科技大學礦業工程學院 遼寧 鞍山 114051)

流程考察作為診斷和評判選礦生產流程運行狀況的一個主要方法，越來越受到礦山企業的重視。蔣文利[1]對赤鐵礦選礦工藝流程進行了研究與探索，實現了赤鐵礦選礦工藝流程進一步優化，尾礦品位降低2.49%，提高了選礦技術經濟指標和經濟效益；王泰存[2]、劉志斌[3]、王麗娟[4]分別對鉛鋅礦、多金屬礦、銅硫礦選礦生產工藝流程進行了考察和分析，為分析提高選礦廠生產指標提供了技術依據。磁鐵礦生產流程相對簡單，但由于近十年來對鐵礦石需求的迅猛增加，造成富礦越來越少，貧、細、雜和難選已成為目前鐵礦石選礦重點研究和解決的問題。加之鐵礦石價格大幅度下跌，導致許多中小型鐵選礦廠虧損停產。為探求企業盈利突破口，從全面考察和診斷生產工藝流程入手，對流程結構合理性的考察、分析，特別是對各作業產品進行優化試驗研究，與實際生產指標對比，查明磨、選工藝流程在生產運行中存在的問題，為生產流程能夠在合理、高效的條件下運行提供可靠依據顯得尤為重要。本文對遼寧某礦業公司的選礦廠現有生產流程存在的諸如磨選流程冗長、中礦再磨磨機利用率低、部分磁選設備技術參數不合理，而導致的生產過程中間循環量過大等嚴重影響生產問題進行了考察分析，對重點作業產品進行試驗對比研究，并提出了改進方法，以達到實現提高選礦生產指標，降低成本,進而提高企業效益的目的。

1　 礦石性質

1.1　礦石成分分析

原礦礦石多元素化學成份分析結果見表1。

由表1可以看出：①礦石中可回收的主要組分是鐵，其品位為23.82%，礦石中TFe/FeO的比值為1.59，堿性系數(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)為0.09;②選礦中，需排除或降低的脈石組分含量較高的是SiO2，次為Al2O3、CaO和MgO，四者合計含量達61.02%。有害雜質磷的含量較低，僅為0.067%，硫含量稍高，為0.14%，選礦過程中需要注意硫的走向。

1.2　鐵礦石中鐵的物相分析

原礦礦石中鐵的化學物相分析結果見表2。

表1　礦石的主要化學成分

表2　礦石中鐵的化學物相分析結果

從表2可以看出，礦石中鐵主要以兩種形式產出：一是賦存在磁鐵礦中，所占比例為58.44%，加上分布在假象赤鐵礦中的鐵，合計為61.21%，該值即為采用單一弱磁選工藝分選時鐵的最大理論回收率；二是呈含鐵硅酸鹽類礦物產出，分布率達37.11%，這部分含鐵礦物在弱磁選過程中將隨同其他非磁性礦物一起進入尾礦。

1.3　礦物組成及含量

礦石肉眼下多顯灰白-灰黑色，具典型黑白相間的條帶狀構造，質地較為致密堅硬。經鏡下鑒定、X射線衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究表明:礦石的組成礦物種類較為簡單，金屬礦物主要是磁鐵礦，偶見少量金紅石零星分布；金屬硫化物為黃鐵礦，但含量很低；脈石礦物含量較高的是石英、黑云母和陽起石，其次為長石和方解石，其他微量礦物尚見磷灰石、榍石、黝簾石和鋯石等。其顯微鏡照片如圖1和圖2所示。

礦石的X射線衍射分析結果見圖3，表3列出了礦石中主要礦物的重量含量。

1.4　原礦中磁鐵礦嵌布粒度分析結果

礦石中主要目的礦物粒度組成及其分布特點對確定磨礦細度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響。采用顯微鏡對磁鐵礦的嵌布粒度進行了分析，結果見表4。

圖1　粒度不均勻的微細粒磁鐵礦(棕灰白色)呈中等稠密浸染條帶狀與脈石(G)交生，黑色～孔洞　反光

圖2　細脈狀金紅石(R)沿脈石(G)粒間斷續充填分布棕灰白色粒狀為磁鐵礦(M)　反光

圖3　礦石的X射線衍射分析圖譜

表3　礦石中主要礦物的含量

礦物含量/%礦物含量/%磁鐵礦20.3金紅石0.4黃鐵礦0.2石英/長石32.7黑云母18.1陽起石24.6方解石3.2其他0.5

表4　原礦中磁鐵礦嵌布粒度分析結果

由表4可知，礦石中磁鐵礦具有典型不均勻微細粒嵌布的特征，當粒級為+0.074 mm，正累積分布率僅為53.63%。單純從嵌布粒度來看，欲使90%以上的磁鐵礦得到解離，選擇-0.037 mm部分占95%左右的磨礦細度較為適宜。

2　選礦工藝流程及取樣點布置

根據處理礦石中有用礦物嵌布極細的特性，選礦生產流程為一段閉路磨礦，二段開路磨礦，階段磨選，中間產品再磨再選，尾礦回收再返回的工藝流程。

生產工藝流程圖及取樣點的布置見圖4。

3　選礦工藝流程考察內容及結果分析

為分析工藝流程控制存在的問題和評價流程合理性，進行了全流程考察研究。

3.1　考察內容

對一段、二段、三段球磨給礦、排礦、一段分級設備的溢流、返砂、二段分級設備細篩篩上、篩下產品進行取樣、篩析、化驗，查看分析各產品粒度及金屬分布情況，計算出磨礦效率、分級效率、返砂比。

3.2　結果分析

3.2.1一段磨礦、分級流程

該選礦廠設計生產能力為1 000 t/d，一段磨礦設備為MQG2436格子型球磨機，磨機臺時處理能力為37.38 t/d。

對球磨給礦進行粒級篩析，篩析結果見表5。

圖4　生產工藝流程及取樣點的布置圖

表5　一段球磨給礦篩析結果表

粒級/mm產率/%負累計/%+283.64 100.00 -28+208.36 96.36 -20+1056.37 88.00 -10+814.55 31.63-8+52.73 17.09 -5+23.64 14.36 -2+0.0742.91 10.72 -0.074+0.0400.63 7.81 -0.0407.18 7.18 合計100.00

按D95計算的給礦粒度為-28 mm，其中-10 mm占31.63%，而-0.074 mm含量僅占7.81%；一段磨機利用系數按處理原礦量計算2.67 t/(m3·h)，按新生成-0.074 mm計算為1.14 t/(m3·h)。磨機最大通過量為7.10 t/(m3·h)，低于12 t/(m3·h)，較為合適。分級量效率為69.06%。

結果表明一段磨礦、分級設備運行狀態良好，但入磨粒度(D95=-28 mm)較大，影響了磨機利用系數。

3.2.2二段及中間產品再磨效率

入磨細度開路磨礦，52.81%(-0.074 mm)，排礦細度58.01%(-0.074 mm)，開路磨礦，按新生成-0.074 mm計算與閉路磨礦沒有可比性，按入磨礦量計算為0.80 t/(m3·h)。雖然二段磨礦利用系數低有利于磨礦細度的提高，但過低會造成消耗增大。

再磨磨機按入磨礦量計算，利用系數偏高為14.86 t/(m3·h)。中間產品再磨的目的是提高細度，從磨礦效果看，入磨細度59.86%(-0.074 mm)，排礦細度60.31%(-0.074 mm)，磨礦效果甚微。

因此，中間再磨磨礦設備在能力匹配和中間循環量控制上存在問題較為突出。

3.3　各作業產品指標與試驗指標分析對比

實驗室磁選試驗用的設備為XCG磁選管，場強最大可調至2 000 Oe，每次選別重量20 g。

3.3.1分級溢流產品選別指標

分級溢流產品選別指標與實際生產指標對比結果見表6。

表6　分級溢流產品選別與實際指標對比結果

一次磁選試驗結果與生產指標相比，回收率及產率指標都比實際生產指標高30%以上，精礦品位較生產指標低8.38%，尾礦品位低4.02%。一段磁選應該以拋出尾礦品位低、回收率高為目的，進行適度選別。所以生產現場應當適當調整作業條件，減少金屬流失。

3.3.2二次磁選指標與實際指標對比結果

二次磁選(即二段球磨排礦)指標與實際指標對比結果見表7。

從表7可能看出，二次磁選精礦產率、回收率都高于試驗結果，但精礦品位較試驗結果偏低4.21%，尾礦品位高1.06%。主要是現場二磁作業的尾礦產率太低，作業產率3.62%，分選效果差。造成了進入下道選別工序的礦量過大，導致中礦再磨、再選設備能力嚴重不足。

3.3.3中礦再磨再選指標對比

中礦再磨再選指標與實際指標對比結果對比見表8。中礦再磨再選作業效果不理想，主要原因是中礦再磨磨礦效率低，連生體未達到單體解離；再選作業效果不理想，與試驗結果相差懸殊，精礦產率與回收率分別相差58.61%、70.33%；磁選作業能力不足，導致再磨后中礦不能有效選別，尾礦品位高達38.70%，致使尾礦回收機回收精礦循環量太大，造成惡性循環。

3.4　綜合尾礦分析

終尾產品粒級篩析、金屬分布率計算結果見表9。

表7　二次磁選指標與實際指標對比結果

表8　中礦再磨選別指標與實際指標對比

表9　終尾產品粒級篩析及金屬分布率結果

由表9尾礦篩析結果可以看出，-0.074 mm粒級產率占63.22%，金屬分布率占65.74%，各粒級品位相差不大。

4　生產流程中存在的問題及改進措施

1) 從整個流程看，生產流程設計合理，但通過對整個生產運行過程進行考察分析，部分作業沒有真正發揮其作用，如二次磁選拋尾過少，中礦再選分選效果甚微，有必要對設備參數進行優化。

2) 一段球磨入磨粒度為28 mm，-10 mm僅占31.63%，多碎少磨是選礦生產節能降耗的有效途徑，適當降低一段磨礦入磨粒度有利于節能降耗，降低生產成本。

3) 一段磨礦分級設備運行良好，磨機利用系數按照新生成-0.074 mm計算為1.14 t/m3·h。

4) 二段球磨入磨細度52.81%(-0.074 mm)，排礦細度58.01%(-0.074 mm)；中礦再磨，入磨細度59.86%(-0.074 mm)，排礦細度60.31%(-0.074 mm)，球磨給礦、排礦中-0.074粒級含量變化小，磨礦效果甚微，但影響因素不同。二段磨礦入磨濃度過低，為69.67%，應提高磨礦濃度，以改善磨礦效果；而中礦再磨應從提高球磨排礦的選別效果，進而減少給礦量方面進行優化。

5) 二磁作業分選效率低，精礦品位提高幅度低，應從改善二段磨礦技術操作條件和優化二磁設備場強技術性能上作進一步試驗。

6) 中礦再磨后的磁選作業選別效果差，作業回收率僅為23.67%，而試驗結果回收率為94.00%；生產選別作業精礦品位低與尾礦品位僅高出1.30%。尾礦回收機給礦量約50%以上來自四次磁選尾礦。其原因是磁選設備場強偏低，中間產品循環量大造成再磨設備能力匹配不足，效率低下。通過調整磁選設備技術參數，能夠解決中間產品循環量大的問題，同時也可提高再磨設備效率。

5　結　論

1) 定期對選礦生產流程進行考察，診斷和評判選礦生產流程運行狀況,有利于車間生產技術指標的提高。

2) 通過試驗指標與選礦主要設備生產技術指標進行對比，分析設備技術參數設置合理性，能夠優化生產條件。