內(nèi)蒙古某含鐵圍巖大塊干選回收技術(shù)研究及工業(yè)化應(yīng)用

閆國英 周 瑞 牟英杰 高春慶 王海亮

（1.包鋼集團(tuán)礦山研究院（有限責(zé)任公司）；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

我國內(nèi)蒙古地區(qū)的大型鐵、稀土、鈮等多金屬共伴生礦床在多年的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了大量的全鐵品位較低的含鐵圍巖，其中蘊(yùn)含鐵資源量巨大［1-3］。隨著礦山長期運(yùn)行，鐵資源儲(chǔ)量越來越少，露天開采深度越來越深，采礦成本持續(xù)升高，而采出的含鐵圍巖大量堆存到排土場(chǎng)中，不僅浪費(fèi)了大量鐵資源，而且對(duì)環(huán)境造成污染。

隨著國家對(duì)生態(tài)文件建設(shè)要求的不斷提高，減少礦山固廢排放量，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平是礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇［4-5］。因此，對(duì)內(nèi)蒙古某含鐵圍巖大塊干選回收技術(shù)進(jìn)行了研究，以提高鐵資源綜合利用率，貫徹落實(shí)礦山“生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展”的理念［6-10］。

1 礦石性質(zhì)分析

礦樣化學(xué)成分分析和鐵物相分析結(jié)果見表1和表2，原礦X射線衍射分析結(jié)果見圖1。

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由表1、表2可知，該礦有價(jià)成分鐵含量為11.29%，有害成分硫含量1.06%、磷含量0.84%；礦石中主要的工業(yè)鐵礦物為磁鐵礦，其次為碳酸鐵、硅酸鐵和赤、褐鐵礦、硫化鐵；礦石中ω（CaO+MgO）/ω（SiO2+Al2O3）=2.02，屬堿性礦石。

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由圖1可見，礦石主要由鐵白云石、黑云母、螢石、石英、磁鐵礦、陽起石等礦物組成。

2 選礦工藝試驗(yàn)研究

根據(jù)礦石性質(zhì)并結(jié)合目前類似礦石選礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀【3】，考慮到礦山現(xiàn)場(chǎng)自然環(huán)境、地理位置、未來易于實(shí)施等實(shí)際情況，該次預(yù)選試驗(yàn)擬進(jìn)行大塊干式磁選不同分隔板距離和不同圓筒線速度試驗(yàn)，并按照條件試驗(yàn)確定的較佳條件，進(jìn)行干式磁選拋尾驗(yàn)證試驗(yàn)［11-13］。

2.1 原礦大塊干式預(yù)選拋尾條件試驗(yàn)

將原礦破碎至-350 mm進(jìn)行大塊干式預(yù)選磁選工藝條件試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備為CTDGφ1 200 mm×1 000 mm干式磁選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為199.04 kA/m。

2.1.1不同分隔板距離試驗(yàn)

固定圓筒線速度為2.0 m/s進(jìn)行不同分隔板距離試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

注：分隔板距離為與分隔板平行的筒體中心線之間的距離。

由表3可知，當(dāng)分隔板距離為1 100 mm時(shí)，可獲得精礦產(chǎn)率26.23%、鐵品位15.06%的干選精礦，該條件下磁性鐵回收率為49.00%。

2.1.2不同圓筒線速度試驗(yàn)

固定分隔板距離為1 100 mm進(jìn)行不同圓筒線速度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

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由表4可知，隨著圓筒線速度的提高，尾礦拋廢產(chǎn)率增加，尾礦中的TFe和mFe損失率均有升高；綜合考慮，確定圓筒線速度為2.0 m/s。

2.2 預(yù)選驗(yàn)證試驗(yàn)研究

在試驗(yàn)確定的分隔板距離1 100 mm、磁場(chǎng)強(qiáng)度199.04 kA/m、圓筒線速度2.0 m/s的較佳預(yù)選試驗(yàn)條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

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由表5可知，在較佳的分選條件下，可獲得精礦產(chǎn)率25.36%、鐵品位15.23%的干選精礦，mFe品位7%以上，富集比2倍左右，磁性鐵回收率為39.58%；與條件試驗(yàn)相比，試驗(yàn)重復(fù)性較強(qiáng)。

2.3 產(chǎn)品考查

對(duì)大塊干式預(yù)選工藝選別的產(chǎn)品進(jìn)行考查，結(jié)果見表6、表7。

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由表6、表7可知，經(jīng)干選所得粗精礦中的全鐵品位為15.17%，有害雜質(zhì)S、P含量分別為0.77%和0.67%；由尾礦鐵物相分析結(jié)果可以看出，損失在尾礦中的鐵主要是碳酸鐵，鐵含量為4.05%，占總尾礦中鐵的40.99%。

3 干選工藝工業(yè)化應(yīng)用

在前期大量研究工作的基礎(chǔ)上，2017年8月包鋼該礦山啟動(dòng)了含鐵有用巖60萬t/a干選回收系統(tǒng)項(xiàng)目一期工程，主要建設(shè)內(nèi)容擬在主礦巖石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)中建設(shè)大塊干選回收系統(tǒng)，2條膠帶機(jī)，2臺(tái)大塊干選設(shè)備以及配電、除塵等公輔設(shè)施。2018年10月，干選項(xiàng)目首次帶料試車，經(jīng)過全流程帶料試車，測(cè)試了干選工藝流程、皮帶運(yùn)輸機(jī)、干選設(shè)備及電氣自動(dòng)化聯(lián)鎖方案。

3.1 選礦工藝流程

選礦工藝流程是對(duì)采場(chǎng)主膠帶機(jī)-350 mm含鐵圍巖進(jìn)行一段大塊干式磁選，得到鐵粗精礦。采場(chǎng)廢巖通過采場(chǎng)主膠帶機(jī)運(yùn)至1#給料皮帶，經(jīng)分礦漏斗分別給入2臺(tái)φ1.5 m×2.7 m大塊干選機(jī)，一段干選后得到鐵粗精礦，鐵粗精礦TFe品位≥15%，年產(chǎn)量約60萬t，經(jīng)2#粗精礦膠帶機(jī)運(yùn)至粗精礦堆場(chǎng)，尾礦經(jīng)溜槽返回至排土場(chǎng)主膠帶。

該干選系統(tǒng)與主礦膠運(yùn)系統(tǒng)（包括破碎站、排巖場(chǎng)主膠帶機(jī)、采場(chǎng)主膠帶機(jī)）獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)來料品位極低時(shí)該系統(tǒng)停止工作，主礦巖石膠運(yùn)系統(tǒng)可照常運(yùn)行。干選系統(tǒng)與主礦巖石膠運(yùn)系統(tǒng)之間通過1#給料皮帶機(jī)尾部可移動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，當(dāng)干選系統(tǒng)不工作時(shí)，1#給料皮帶機(jī)尾部電動(dòng)絞車放松，皮帶機(jī)尾部可移動(dòng)部分在重錘張緊裝置作用下自動(dòng)向前移動(dòng)，挪出空間后，來自采場(chǎng)主膠帶的物料可直接落入排巖場(chǎng)主膠帶機(jī)，干選系統(tǒng)關(guān)閉。當(dāng)干選系統(tǒng)需要運(yùn)行時(shí)，1#給料皮帶機(jī)尾部電動(dòng)絞車收縮，皮帶機(jī)尾部可移動(dòng)部分在電動(dòng)絞車的牽引下向后移動(dòng)至與下料口吻合，干選系統(tǒng)開始工作，從而實(shí)現(xiàn)2套系統(tǒng)的切換。

3.2 工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)指標(biāo)

2018年10月該項(xiàng)目建成，開始帶料連續(xù)1個(gè)月工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)，工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)見表8。

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由表8可知，干選粗精礦鐵品位在13%～17%，平均鐵品位在15%以上，磁性鐵品位在7%以上，磁性率50%左右，干選系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常，生產(chǎn)過程穩(wěn)定可靠。

4 結(jié) 論

（1）內(nèi)蒙古某含鐵圍巖中含有大量的有價(jià)鐵資源，經(jīng)對(duì)原礦進(jìn)行-350 mm大塊干式磁選預(yù)選工藝研究，可獲得精礦產(chǎn)率25.36%、鐵品位15%以上的干選精礦，磁性鐵回收率為39.58%。

（2）含鐵有用巖60萬t/a干選回收產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工程工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)干選粗精礦鐵品位在13%～17%，平均鐵品位15%以上，干選系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行正常。該研究成果的應(yīng)用，一方面回收了礦體邊界品位以外的低品位礦石，擴(kuò)大了礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)儲(chǔ)量，使礦山資源得以充分利用；另一方面通過干選設(shè)備使混入廢石內(nèi)的礦石得以回收，降低了礦石損失率，延長了礦山服務(wù)年限，實(shí)現(xiàn)了礦山可持續(xù)發(fā)展，綜合效益顯著，對(duì)其他類似礦山具有積極的示范意義和廣闊的推廣應(yīng)用前景。