本溪三家子選礦廠新型選礦工藝設計與實踐

柳曉明 張士凱

（1.本溪東方三家子礦業有限公司；2.沈陽順達重礦設備制造有限公司）

鐵礦石作為重要的金屬材料之一，廣泛應用于機械、汽車、造船、建筑、家電等行業。鋼鐵工業是國民經濟的基礎行業之一，其發展水平是國家綜合國力的重要標志，而我國由于鐵礦生產企業產能不足，致使鐵礦石產量供不應求，國內多數大型鋼鐵廠不得不依賴于鐵礦石進口。為此，以本溪三家子選礦廠為例，進行年處理原礦1 000萬t的選礦工藝設計。

1 礦石性質

1.1 礦石礦物成分

礦石中的金屬礦物主要為磁鐵礦、金紅石、黃鐵礦，脈石礦物主要為石英長石、黑云母、陽起石、方解石、磷灰石、榍石、黝簾石和鋯石等。礦物中的主要礦物含量見表1。

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1.2 礦石結構構造

該礦區內礦石構造較為簡單，基本呈浸染條帶狀產出，磁鐵礦條帶和脈石條帶相間平行排列，條帶寬度極不均勻［1］。大多數情況下，較寬的條帶延續性較好、寬度較為穩定，且條帶中磁鐵礦的粒度相對較粗，而在較窄的條帶中磁鐵礦粒度較為細小、分布不連續，甚至經常發生尖滅現象。在鐵礦物條帶中，磁鐵礦多以中等~稀疏浸染狀產出。鐵礦物條帶間的脈石主要是石英，并夾雜黑云母和陽起石，其中亦常有微細磁鐵礦呈星散浸染狀嵌布。

礦石的結構類型較簡單，根據磁鐵礦的結晶形態可分為自形、半自形晶結構和他形晶結構；按磁鐵礦的粒度特征又可分為等粒結構和微細粒—微粒結構；按礦物間的嵌布關系則可分為鑲嵌結構和交代結構。礦石中脈石常見的結構類型為細粒變晶結構、片狀變晶結構和柱粒狀變晶結構等［2］。

1.3 礦石類型

礦石自然類型為磁鐵石英巖、透閃陽起（綠泥）磁鐵石英巖、磁鐵假象赤鐵石英巖和假象赤鐵石英巖。礦石工業類型為貧鐵礦石和低品位礦石，其中貧鐵礦石可分為磁鐵貧礦、假象赤鐵磁鐵貧礦和假象赤鐵貧礦。低品位礦石可分為磁鐵低品位礦、假象赤鐵磁鐵低品位礦和假象赤鐵低品位礦［3］。

1.4 礦石化學成分

礦石多元素化學成分分析結果見表2，鐵物相分析結果見表3。

注:TFe/FeO=1.59，堿性系數為0.09。

2 工藝流程概述

2.1 破碎篩分系統

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鐵礦石（0～800 mm）從采場經汽車運至選礦廠卸入旋回破碎機，破碎后礦石（0～300 mm）進入緩沖倉，經倉下重型板式給礦機給入1#皮帶機，再經1#轉運站給到2#皮帶機輸送至中碎車間礦倉。中碎礦倉內礦石用1次篩給料皮帶機給入圓錐破碎機進行破碎，破碎后礦石（0~50 mm）經3#皮帶機給入1次篩分車間緩沖倉，經倉下移動帶式給料機給入篩子進行1次篩分，篩上物給入2#皮帶機輸送至中碎礦倉進行破碎，篩子與圓錐破碎機形成1次閉路篩分。1次篩分篩下物給入大塊干選機干選，干選后廢石經1#粗尾皮帶機通過3#轉運站轉運至2#粗尾皮帶機，輸送至尾礦篩分車間篩分，篩分后礦石進入尾礦緩沖倉［4］。

干選后礦石經4#皮帶機輸送至高壓輥磨存儲礦倉，經礦倉下振動給礦機給入9#（或1#放礦、2#放礦）皮帶機，再轉運至5#皮帶機輸送至高壓輥磨車間緩沖倉，再經緩沖倉下的高壓輥磨給礦皮帶機給入稱重倉，之后進入高壓輥磨機進行破碎，破碎后（0～3 mm）礦石給入6#皮帶機，再經2#轉運站給入7#皮帶機，輸送至8#皮帶機分配給粉礦篩分倉，由倉下定量給礦機給入粉礦篩進行篩分作業。篩下物料給入粉礦干選機，粉礦干選尾礦經1#、2#細尾皮帶機輸送至4#轉運站緩沖倉。篩上物和粉礦干選中礦給入9#皮帶機，再轉運至5#皮帶機給入高壓輥磨車間進行破碎，形成二次閉路篩分。粉礦干選精礦由10#皮帶機給入斗式提升機，再由斗式提升機給入11#皮帶機輸送至磨礦倉［5］。破碎篩分系統工藝流程見圖1。

2.2 磨選系統

磨礦倉內礦石經溜槽給入集礦皮帶，轉運至球磨給礦皮帶給入一段球磨進行磨礦；一段球磨排礦經渣漿泵給入1次旋流器，1次旋流器與一段球磨形成閉路磨礦，沉砂自流返回至球磨機，溢流自流給入一段磁選機給礦箱進行磁選作業；一段磁選尾礦拋尾，精礦自流到二段球磨排礦泵池，經渣漿泵泵入2次旋流器分級，2次旋流器與立磨機形成閉路磨礦，沉砂自流返回至立磨機，溢流自流給入二段磁選機和給礦箱進行磁選作業；二段磁選尾礦拋尾。精礦自流到磁選柱給礦泵池，泵入磁選柱分礦箱，經分礦箱后自流給入磁選柱進行選別作業；磁選柱精礦給入濃縮磁選機，濃縮后精礦經壓濾機過濾，過濾后精礦排入精礦堆場堆存，磁選柱中礦、溢流及濃縮磁選后尾礦全部進入二段旋流泵池。磨選工藝流程見圖2。

2.3 精礦壓濾系統

磁選柱精礦自流給入攪拌槽，攪拌后精礦經泵給入板框壓濾機壓濾，壓濾后精礦排入精礦堆場堆存，濾液從新給入磁選柱給礦泵池。

2.4 尾礦干排系統

磨選系統第一、二段磁選尾礦和磁選柱尾礦匯入總礦道，自流給入尾礦高效濃密機，濃密機溢流給入磨選車間循環利用。底流尾礦經渣漿泵給入尾礦壓濾車間壓濾機分礦箱，尾礦礦漿自流給入帶式壓濾機，濾液匯入濾液池，經泵給入濃密機進行濃密作業。壓濾后尾礦經尾礦皮帶輸送至尾礦干排堆場［6］。

3 設計優勢

（1）工藝先進化。破碎工藝采用了兩段一閉路破碎、篩分、干選、高壓輥磨破碎篩分干選工藝流程，2次干選可預先拋尾50%，極大地提高了入磨礦石品位。高壓輥磨破碎后物料-0.074mm占比35%，實現了多破少磨，提高了球磨機單位時間的處理能力，當給礦粒度為0～10 mm時，MQY6.4 m×12 m球磨機的處理能力為500 t/h，當給礦粒度為0~3 mm時，球磨機處理能力可以達到1 000 t/h。其次，二段磨礦采用了立磨機，磨礦效率較高。

（2）設備大型化。選礦廠采用了大型旋回破碎機，1次篩分采用的重型篩為國內鐵礦選廠最大型號，高壓輥磨機型號為260160，也為國內最大型號，粉礦篩分采用了國內最大的粉礦篩分設備。球磨機型號為MQY6.4 m×12 m，單電機8 500 kW，是國內鐵礦磨機中最大的單傳動電機。

（3）控制現代化。整個選廠采用了全自動化遠程控制，所有重點部位均采用了攝像頭監控，實現了選礦自動化。

（4）整體布置立體化。從1次篩分干選到2次篩分干選，實現了廠房立體化布置，物料自流到下一設備，廠房分多層級立體化布置。

4 結語

本溪三家子選礦廠對破碎篩分系統、磨礦選別系統、精礦堆場系統進行了優化與升級，達到了年處理原礦1 000萬t的規模，原礦鐵品位13.35%，精礦鐵品位65.0%，產量150萬t/a。選礦工藝設備的選型遵循高效、先進、低耗、耐用原則，裝備水平達到國內先進。