ZCLA 選礦機(jī)應(yīng)用于梅山鐵礦預(yù)選工業(yè)試驗(yàn)研究①

曾尚林， 張祖剛， 周 潤(rùn)， 劉石梅

（1.長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙410012； 2.南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司，江蘇 南京210041）

我國(guó)鐵礦資源總量豐富且分布廣泛［1］，但鐵礦品位較低，貧礦占大多數(shù)，且礦石類型復(fù)雜，共生組分多，選別難度較大［2］。 梅山鐵礦是我國(guó)大型地下礦山，其礦石類型為寧蕪式玢巖鐵礦，礦石中主要含鐵礦物有磁鐵礦、假象赤鐵礦、半假象赤鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦等，脈石礦物主要有石英、碳酸鹽礦物、綠泥石、石榴石、高嶺土、方柱石、透輝石等［3］。

梅山鐵礦生產(chǎn)工藝流程為：原礦經(jīng)破碎后，分成-65+20 mm、-20+2 mm、-2+0.5 mm、-0.5 mm 共4 個(gè)級(jí)別，再分別進(jìn)行磁選重選預(yù)選拋尾，預(yù)選精礦依次經(jīng)過脫硫浮選、弱磁選-強(qiáng)磁選之后得到最終鐵精礦［4］。 梅山鐵礦2018 年入選原礦干量505 萬噸，其中-2+0.5 mm系列粒級(jí)產(chǎn)率占17.87%。 梅山鐵礦現(xiàn)有的-2+0.5 mm 級(jí)別預(yù)選采用弱磁選-中磁選流程，存在尾礦品位高［5］、精礦卸礦困難、選別效率低等問題，為提高-2+0.5 mm 系統(tǒng)選別精度，減少金屬流失，需對(duì)原有流程進(jìn)行改進(jìn)。

ZCLA 重磁拉選礦機(jī)利用礦石的重力和磁力聯(lián)合力場(chǎng)作為磁性礦物的有用捕集力，實(shí)現(xiàn)重力和磁力聯(lián)合捕收磁性礦物。 該選礦機(jī)采用了獨(dú)特的半閉合內(nèi)斂式磁系，增加了磁場(chǎng)的強(qiáng)度和作用深度，保證了分選腔的磁場(chǎng)強(qiáng)度，同時(shí)可以根據(jù)礦物比磁化系數(shù)和分選粒度的區(qū)別，采用不同的永磁體和分選介質(zhì)，并且能通過調(diào)節(jié)分選滾筒內(nèi)的精礦漂洗水量實(shí)現(xiàn)對(duì)精礦品位的控制［6-8］。 本文采取ZCLA 選礦機(jī)預(yù)選-2+0.5 mm 粒級(jí)礦石，并與原有流程進(jìn)行對(duì)比，考查其選別效果。

1 原料性質(zhì)與試驗(yàn)方法

1.1 原料性質(zhì)

試驗(yàn)原料為梅山鐵礦破碎后的-2+0.5 mm 粒級(jí)礦石，其化學(xué)多元素和物相分析結(jié)果分別如表1 ～2所示。

表1 -2+0.5 mm 粒級(jí)礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

表2 -2+0.5 mm 粒級(jí)原礦物相分析結(jié)果

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

采用長(zhǎng)沙礦冶研究院研發(fā)的ZCLA 重磁拉選礦機(jī)進(jìn)行重磁預(yù)選。 ZCLA 選礦機(jī)選別原理如圖1 所示。

圖1 ZCLA 選礦機(jī)選別原理

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)預(yù)選對(duì)比試驗(yàn)

將1 臺(tái)ZCLA 設(shè)備（磁場(chǎng)強(qiáng)度0.5 T、分選筒頻率37 Hz，分選坡度10°）取代原有一粗（磁場(chǎng)強(qiáng)度0.15 T）一掃（磁場(chǎng)強(qiáng)度0.5 T）2 臺(tái)筒式磁選機(jī)進(jìn)行磁選對(duì)比試驗(yàn)，在兩者最佳工藝參數(shù)條件下，對(duì)ZCLA 設(shè)備與原有流程在7 d 共14 班次工作的分選效果進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)流程如圖2 所示。

圖2 試驗(yàn)流程

1.3.2 實(shí)驗(yàn)室模擬再選流程試驗(yàn)

在工業(yè)試驗(yàn)完成后，分別取ZCLA 設(shè)備和原有流程的精礦在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行后續(xù)的模擬分選試驗(yàn)，由于預(yù)選后得到精礦的硫品位都較低，且鐵品位較高，因此并未進(jìn)行脫硫浮選。 將預(yù)選所得的精礦按現(xiàn)有生產(chǎn)的磨礦細(xì)度磨到-0.074 mm 粒級(jí)占60%左右［9］，直接進(jìn)行弱磁選-立環(huán)強(qiáng)磁選。 試驗(yàn)流程如圖3 所示。

圖3 預(yù)選精礦實(shí)驗(yàn)室模擬再選試驗(yàn)流程

2 結(jié)果與討論

2.1 ZCLA 與原有流程分選對(duì)比試驗(yàn)

ZCLA 與原有流程的連續(xù)分選對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。 由表3 可知，ZCLA 精礦產(chǎn)率、金屬回收率、選礦效率比原有流程分別高6.33，10.23 和8.10 個(gè)百分點(diǎn)，精礦品位略高于原有流程。 ZCLA 尾礦品位較原有流程降低了4.34 個(gè)百分點(diǎn)。 對(duì)比可知ZCLA 設(shè)備較原有流程更有效地分選了磁性礦物，在保證精礦品位的基礎(chǔ)上提高了精礦產(chǎn)率，降低了尾礦品位和產(chǎn)率，減少了選別過程中的資源浪費(fèi)，提高了金屬回收率。

表3 ZCLA 與原有流程分選效果對(duì)比

2.2 實(shí)驗(yàn)室模擬選別試驗(yàn)

為考察ZCLA 設(shè)備分選后對(duì)后續(xù)流程的影響，將ZCLA 設(shè)備和原有流程預(yù)選所得的精礦在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了下一步的模擬選別試驗(yàn)，得到最終鐵精礦，結(jié)果如表4 所示。 由表4 可知，ZCLA 與原有流程所得精礦經(jīng)弱磁選-強(qiáng)磁選工藝選別效果相近，綜合精礦品位都能達(dá)到59.5%以上，產(chǎn)率達(dá)到93%以上，回收率達(dá)到98.5%以上。 針對(duì)-2+0.5 mm 系統(tǒng)，ZCLA 設(shè)備選別精度更高，選別效果更好。

表4 實(shí)驗(yàn)室模擬選別試驗(yàn)結(jié)果

3 ZCLA 設(shè)備選別情況分析

3.1 ZCLA 設(shè)備分選對(duì)精礦回收率的影響

由ZCLA 設(shè)備和原有流程的預(yù)選工業(yè)試驗(yàn)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可知，兩者精礦品位均在56%左右，但ZCLA 設(shè)備的精礦產(chǎn)率和金屬回收率分別比原有流程提高了6.33 和10.23 個(gè)百分點(diǎn)。 在預(yù)選精礦的實(shí)驗(yàn)室模擬選別試驗(yàn)中可以看出，ZCLA 精礦的弱磁精礦和強(qiáng)磁精礦比率為2.24 ∶1，而原有流程中弱磁精礦和強(qiáng)磁精礦比率為2.83 ∶1，說明在-2+0.5 mm 選別系統(tǒng)中，ZCLA設(shè)備對(duì)弱磁性礦物的回收效果更好。 為探究ZCLA 預(yù)選和原有流程分選的具體情況，分別對(duì)兩者的分選產(chǎn)物進(jìn)行了分析，結(jié)果如表5～6 所示。

表5 分選產(chǎn)物化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

表6 ZCLA 與現(xiàn)有流程分選產(chǎn)物物相分析結(jié)果

由表5～6 可知，兩種預(yù)選流程磁選精礦中多元素分布比較接近，TFe 品位相當(dāng)，但ZCLA 尾礦中TFe 品位明顯低于原有流程尾礦。 由表6 可知，ZCLA 尾礦中Fe3O4品位和占有率較原有流程分別降低了0.744和2.62 個(gè)百分點(diǎn)，說明ZCLA 選礦機(jī)對(duì)磁性鐵（特別是微細(xì)粒磁性鐵）的回收效果比原有流程好。 同時(shí)ZCLA 精礦中Fe2O3品位、回收率較原有流程分別高1.3 和2.33 個(gè)百分點(diǎn)，說明ZCLA 選礦機(jī)回收高品位、大比重的弱磁性礦物赤鐵礦較原有流程回收效果好。

3.2 ZCLA 對(duì)-2+0.5 mm 系統(tǒng)預(yù)選尾礦量的影響

按照2018 年實(shí)際生產(chǎn)細(xì)砂量情況，-2+0.5 mm 粒級(jí)預(yù)選尾礦經(jīng)過螺旋和高頻細(xì)篩后，重選細(xì)砂和重選濕尾之比為63.48 ∶36.52。 分析了兩種流程分選后產(chǎn)生的尾礦量情況。 重選-2+0.5 mm 系統(tǒng)采用原有流程（弱磁選-中磁選）尾礦產(chǎn)率為60.36%，其中38.32%為細(xì)砂，22.04%成為重選濕尾。 采用ZCLA 預(yù)選尾礦產(chǎn)率為54.13%，其中34.36%成為細(xì)砂，19.77%成為重選濕尾。

4 結(jié) 論

1） ZCLA 預(yù)選尾礦平均品位20.78%、產(chǎn)率54.13%，較原有流程分別降低了4.36 和6.33 個(gè)百分點(diǎn)。 ZCLA選礦機(jī)對(duì)微細(xì)粒磁性鐵以及高品位、大比重的弱磁性礦物赤鐵礦的回收效果比原有流程好。

2） ZCLA 精礦品位較原有流程未降低而精礦產(chǎn)率有較大幅度提升。 模擬選別試驗(yàn)結(jié)果表明在-2+0.5 mm選別系統(tǒng)中，原有的弱磁選-中磁選工藝對(duì)假象、半假象赤鐵礦等過渡性礦物和赤鐵礦的回收效果弱于ZCLA 預(yù)選的回收效果。