中條山有色金屬集團磁選廠生產工藝改進實踐

柴 輝

（北方銅業股份有限公司銅礦峪礦，山西 運城 043700）

中條山有色金屬集團有限公司磁選廠建立在銅礦峪礦選礦廠尾礦流槽出口處，主要用于回收銅礦峪礦選礦廠選銅尾礦中的磁性鐵[1]，自2014年改擴建成投產以來，每年可出產4萬t/a左右鐵精礦粉。磁選工藝采用一次粗選和兩次精選的工藝流程，該流程存在一定的局限性，磁選后鐵精礦品位50%左右（設計要求鐵精礦品位60%以上），品位偏低。為此，磁選鐵廠進行了長期的半工業試驗，探究如何提高精礦品位、優化分選指標及降低能耗的工藝操作及途徑，進行磁選工藝的生產實踐和改進[2]。

1 磁選廠選礦工藝流程

工藝流程圖見圖1。

圖1 原磁選廠生產工藝流程圖

生產實踐中發現的問題：

（1）原礦磁性鐵品位偏低、嵌布粒度變細，使得粗精礦中雜質含量偏高。在磁性鐵含量與粗精礦細度變化都很小的情況下，實際生產中粗精礦鐵品位僅15%～22%，比設計值31%降低了9%～16%，且波動范圍較大[3]。

（2）根據銅礦峪礦地質資料顯示及近幾年生產情況表明，隨著進一步深層次開采，銅礦石中磁性鐵含量會明顯提高，磁選廠磁性鐵含量隨著開采面的不同深度礦體而變化。

2 針對以上問題開展礦石工藝礦物學研究

為進一步了解原礦和粗選精礦的礦石性質，從而針對性的開展工藝優化研究，進行了光譜分析、X射線衍射分析等工藝礦物學研究。

2.1 光譜分析

由表1、表2可知，原礦和粗選精礦中主要元素為O、Fe、Si、Al等，其中原礦中TFe含量為5.53%，粗選精礦中TFe含量26.15%，粗選中鐵已經得到了初步的富集，但是品位較低。

表1 原礦光譜分析結果

表2 粗選精礦光譜分析結果

2.2 鐵物相分析

為探明原礦和粗選精礦中鐵的賦存狀態，對原礦和粗選精礦進行了鐵物相分析，結果見表3。

表3 原礦和粗選精礦的鐵物相分析結果

由表3可知，原礦中鐵主要存在于磁鐵礦和硅酸鐵中，碳酸鐵、赤褐鐵礦及硫化鐵含量都比較少，而硅酸鐵需要經過磁化焙燒后才能通過磁選回收，所以主要回收的目的礦物為磁鐵礦。

原礦中磁性鐵品位0.55%，粗選精礦中磁性鐵品位22.05%，說明在粗選中磁鐵礦已經得到了較好的回收，但是粗選精礦品位較低。

2.3 工藝礦物學分析結果

（1）原礦中主要元素為O、Fe、Si、Al等，其中TFe含量5.53%，主要脈石礦物為石英、綠泥石、云母、長石、方解石等，金屬礦物主要為磁鐵礦、硅酸鐵等，碳酸鐵、赤褐鐵礦及硫化鐵含量都比較少，但是硅酸鐵需要經過磁化焙燒后才能通過磁選回收，所以主要目的礦物為磁鐵礦。

（2）原礦中磁性鐵品位1.74%，粗選精礦中磁性鐵品位22.05%，說明在粗選中磁鐵礦已經得到了較好的回收，但是粗選精礦品位較低，連生體較多。

3 流程考察

為進一步了解流程中存在的問題，進行了流程考察，對原礦和粗選精礦進行了粒級篩析。粒級篩析結果見表4、表5。

表4 原礦粒級篩析結果

表5 粗選精礦粒級篩析結果

由表4可知，隨著粒度變細，原礦中鐵品位呈上升趨勢，但變化不大；磁性鐵主要分布在-150μm～+45μm、-38μm這兩個粒級中。

由表5可知，隨著粒度變細，粗選精礦中磁性鐵品位呈上升趨勢，-38μm粒級鐵品位最高，達到32.57%，說明-38μm粒級中磁鐵礦單體解離度較好；-150μm～+45μm粒級中鐵品位僅為15%～20%左右，但是鐵分布率合計41.16%，說明此粒級中連生體含量較多。

4 工藝流程優化改進實踐

依據工藝礦物學分析及粒級篩析結果可知，原礦中磁鐵礦嵌布粒度較細，需要細磨至-38μm才能達到較好的單體解離度，而且在磨礦過程中，主要需要磨碎的粒級為-150μm～+45μm。

依據工藝礦物學分析及粒級篩析結果，結合生產實際對工藝流程進行了如下改造。改造后工藝流程圖見圖2。

圖2 改進后選礦工藝流程

（1）北方銅業股份有限公司銅礦峪礦選礦廠處理能力由原400萬噸/年增加至900萬噸/年，因此磁選鐵廠現生產規模需要相應擴大，粗選由一個系列增加至四個系列，每個系列6臺設備，共計24臺盤式磁選機。

（2）磁選鐵廠原粗選作業地點在選礦廠尾礦流槽上，影響尾礦流槽的改造及尾礦礦漿流速。同時尾礦礦漿流速、流量難以控制，導致磁性鐵回收率低，設備管理難度大，應相對集中布置。

（3）原粗選精礦品位僅為22.05%，為提高精礦品位，同時進一步拋尾降低磨礦分級作業負荷，在盤式磁選機粗選后增加兩次精選，設備分別選用CTB-1024型半逆流型筒式磁選機一臺、NCTB-718型半逆流型筒式磁選機一臺。

（4）原最終鐵精礦品位僅為50%～56%，不符合行業標準，嚴重影響產品銷售。通過對礦石的工藝礦物學研究表明，磁鐵礦嵌布粒度較細，需超細磨至-38μm才能實現較好的單體解離，所以對磨礦分級設備進行了改造。

將磨機筒體加高15cm，增加磨礦時間；將螺旋襯板加寬5cm，襯板仰角降低4°；鋼球配比由原來的φ30鋼球3t、φ25鋼球2t、φ20鋼球3t，改為φ25鋼球3t、φ20鋼球2t、φ15鋼球3t。

分級作業，FX150×6旋流器原錐角為15°，使用過程中出現返砂比過高（返砂比達到700%），旋流器沉沙中細粒級含量達到40%，造成中礦循環量大，立磨機負荷過大，為解決這一問題，對旋流器進行了改進。旋流器沉砂口尺寸由Φ30mm，改為Φ24mm兩臺、Φ26mm兩臺、Φ28mm兩臺，可根據產量及粒度變化調整開啟臺數和沉砂口尺寸；對旋流器錐角由原來的15°改為45°。

磁選廠改進前、后生產工藝參數與設計工藝參數對比見表6。

表6 設計工藝參數與改造前、后工藝參數對比表

同時根據現場工藝流程考察結果和原料性質變化規律，生產實踐中新增2臺永磁筒式磁選機可采取并聯或串聯兩種方式，同時根據處理不同鐵含量的原料和進入再選的粗精礦漿量，采用開一備一及全停的靈活多變的操作方式，從而達到降低設備能耗、優化指標操作目的。

5 工藝操作改進實踐

（1）根據近期采礦深度加深，磁性鐵含量逐步提高的情況，磁選廠經過長期的現場探索、實踐論證，采用對粗選24臺盤式磁選機礦漿管路改造及工藝操作進行改進，分別按銅尾礦中磁性鐵含量0.1%～0.2%、0.2%～0.3%、0.3%～0.4%劃分，同時對應開啟的并聯磁選機組依次增加，開啟不同磁選機組的情況下，生產指標波動較大。操作改進后的工藝參數對比情況見表7。工業生產中以利用最小投資達到最大效益，綜合考慮能源水電單耗，可根據磁性鐵含量大小選擇開啟不同個數磁選組，即可達到工藝要求。通過上述表可以得出：銅尾中磁性鐵含量為0.1%～0.2%時，選用2組磁選機組即可達標完成；銅尾中磁性鐵含量為0.2%～0.3%時，選用3組磁選機組指標最佳；銅尾中磁性鐵含量為0.3%～0.4%時，選用4組磁選機組最適宜。

表7 磁性鐵品位在不同磁選機組下的工藝參數對比表

（2）把銅尾礦平均分流成四組溜槽，每組溜槽安裝6臺φ1800-10盤式磁選機，共計24臺，最大限度提高回收率；粗選溜槽采用分段式穩流，在尾礦流槽內加裝控流裝置，來有效控制銅尾礦漿流速，使銅尾礦形成一個加速、減速、在加速的過程，在穩流區進行磁選作業，最大限度的對磁性鐵進行回收，尾礦品位控制在0.08%以下；粗精礦品位能夠達到25%左右；中礦通過泵送的方式，進入旋流器預先分級，旋流器溢流進入精選兩臺串聯NCTB-718半逆流型筒式磁選機再次磁選，成為最終產品，鐵精礦品位達到60%以上；NCTB-718半逆流型筒式磁選機尾礦自流至粗選盤式磁選機前端，形成閉路循環；沉沙進入JM-1500立式攪拌磨，通過立式攪拌磨研磨，再次返回旋流器，形成閉路循環；

①原礦品位變化時工藝調整。粗精選CTB-1024和CTB-718兩臺半逆流型筒式磁選機可根據原礦品位調整開啟臺數，在原礦品位高時，可兩臺并聯運行，同時給料；在原礦品位低時，可單機臺運行，節約水電損耗；精選兩臺NCTB-718半逆流型筒式磁選機，在原礦品位低時，可單機臺運行，節約水電損耗。②原礦粒級變化時工藝調整。在原礦粒度較粗時，就會導致中礦循環量大，此時可以把立磨機溢流倒入粗精礦泵池，進入CTB-1024和CTB-718兩臺半逆流型筒式磁選機先進行先別后，再進入中礦泵池；

當原礦品位低于0.25%時，粗精礦可直接進入旋流器進行分級，停用粗精選CTB-1024和CTB-718兩臺半逆流型筒式磁選機，達到提升回收率和節能降耗的目的。

6 結論

（1）絕大部分選礦廠對于礦物中含有磁性鐵低于1%，不再選別，主要原因是原礦品位過低，導致選礦成本升高；二是由于原礦品位低，需要經過選礦富集處理后才能被有效利用；三是相較于富鐵礦，需要投入更多的選礦設備，導致最終無法盈利；再加上是尾礦選礦，對尾礦量、尾礦性質、粒度不可控制，使最終產品不達標；

（2）根據選銅尾礦磁性鐵含量大小靈活改進工藝操作，改變兩次再選磁選機串、并聯及開停方式和磁選機組2～4機組逐級過渡，改造優化后的工藝流程適應性更強，同時在保證生產穩定前提下，鐵精礦品位和磁性鐵回收率分別達到60%和75%以上，降低了設備生產成本單耗，提高磁選廠經濟效益；

（3）目前磁選廠幾乎實現了礦漿全部自流，泵送礦漿量僅占總礦漿量的不到1%。礦漿的自流是本項目節能降耗、實現利潤、取得成功的關鍵。

表8 磁選廠礦漿平衡表