某貧磁鐵礦選礦廠一段磨礦分級工藝考查與優化建議*

劉 哲 李麗匣 周明亮 李 楠 劉飛飛 盧冀偉 張 強 張俊飛

（1.東北大學資源與土木工程學院；2.遼寧五寰特種材料與智能裝備產業技術研究院有限公司）

選礦廠磨礦分級作業的目的是使礦石中的目標礦物充分解離，為后續選別作業制備粒度適宜的給料，因此，磨礦分級效果的好壞直接影響著選廠的產品指標［1-2］。在磁鐵礦選礦廠的階段磨礦階段選別工藝中，一段磁選作業的主要目的是充分拋掉脈石礦物，且為有用礦物充分回收創造條件，因此，其處理能力決定著磨選車間的處理能力，并對后續磨礦作業效率形成制約［3-5］。在影響一段磨礦分級處理能力的操作因素中，磨礦濃度、介質充填率、返砂比、分級效率等是主要因素［6］。

某選礦廠處理貧磁鐵礦石，鐵品位為11.66%，磁性鐵品位為5.18%，磨選流程為3 段磨礦、4 段磁選的階段磨選流程，獲得全鐵品位60.13%、回收率42.04%、磁性鐵品位58.49%、回收率88.84%的精礦。目前，選礦廠磨選工藝最突出的問題是一段磨礦分級作業處理能力低。為了了解造成該局面的原因，對一段磨礦分級及一段磁選流程進行了考查，并提出了相應的優化措施。

1 流程考查方法

選礦廠磨選車間工作制度為330 d/a、3 班/d、8 h/班，三段一閉路破碎產品給入磨選車間，分2 個系列，一段磨礦分級采用MQG3600/4000 型球磨機+2FG-30φ3000 型螺旋分級機組成閉路磨礦，一段磁選設備為CTB-1230型濕式永磁筒式磁選機。

1.1 取樣與制樣

取樣制度為2 批/d，時間間隔為8 h，每4 批樣品合并為1 套樣品，共取2 套樣品。對所取樣品進行稱重、烘干、縮分、取樣、化驗、篩析；對一段磁選尾礦篩析產品進行鐵礦物單體解離度分析。

1.2 磨礦

球磨機處理能力估算主要有容積法和功耗法［7］，分別按這2種方法進行分析。

1.3 分級

通常用返砂比、分級效率、分級機直徑校核、返砂量校核等方法來考查螺旋分級機的處理能力和分級效果［7］。分級效果的好壞用分級效率來評價，包括分級量效率E量和分級質效率E質；分級機的處理能力一般通過校核分級機的直徑與返砂量來進行考查。

2 考查結果與分析

2.1 礦石性質

礦石的礦物組成較復雜，礦物種類較多，可回收成分主要為鐵，鐵主要以磁鐵礦的形式存在，分布率為44.43%，嵌布粒度主要在0.15～0.02 mm。磁鐵礦在礦石中的嵌布可分為3 種類型：①磁鐵礦顆粒較粗，主要嵌布于輝石、角閃石和已蝕變的礦物粒間，以粒間充填形式存在，但部分粗粒磁鐵礦裂隙發育，具有顆粒孔洞，其中充填有脈石礦物；②磁鐵礦以包體的形式包含于角閃石、輝石中，粒度相對較粗，含量低；③角閃石和輝石被透閃石或滑石、陽起石交代，顆粒中析出針狀、塵點狀和板條狀磁鐵礦，粒度極細，分布于礦物的解理縫隙處，不易與蝕變礦物解離。因此，磁鐵礦的嵌布粒度細且分布不均，加大了選礦回收的難度。

2.2 一段球磨機能力估算

2.2.1 粒度分析

現場一段球磨機處理量為180 t/（臺·h），磨礦濃度為80.73%，介質充填率為45%，一段閉路磨礦系統產品粒度特性見圖1。

從圖1 可以看出，一段球磨機新給礦-0.074 mm占6.55%、F80=11.69 mm；球磨機排礦-0.074 mm 占28.96%；分級機溢流-0.074 mm 占36.79%、P80=0.91 mm，分級機沉砂-0.074 mm占12.59%。

2.2.2 磨礦能力計算［7］

2.2.2.1 容積法

以大孤山選礦廠一段球磨機的磨礦生產指標q0′為參考進行，由于其一段球磨為MQG2700×2100 格子型球磨機，給礦粒度為15～0 mm，-0.074 mm 占4.94%，產品粒度-0.074 mm 占55.25%，對應的q0′=1.575 t/（m3·h）。

根據磨礦對比試驗，現場礦石的磨礦難易度系數K1=0.8，磨機的直徑校正系數K2=1.17，擬選用的磨機型式校正系數K3=1.0，磨機的不同給礦粒度和不同產品粒度差別系數K4=1.07，球磨機計算能力見表1。

從表1可以看出，由容積法計算的球磨機理論最大生產能力為198.54 t/（臺·h）。

2.2.2.2 功耗法

通過標準邦德功指數試驗獲得現場球磨機給礦的邦德球磨功指數為12.58 kW·h/t，由圖1 可知一段球磨機給礦F80=11 690 μm，分級溢流P80=910 μm，現場一段球磨機安裝功率為1 000 kW，在現有工藝參數條件下，通過功耗法計算的一段球磨機能力見表2。

從表2可以看出，采用邦德功指數法計算的球磨機理論最大能力可達209.2 t/（臺·h），目前可以達到的平均處理能力為180 t/（臺·h），負荷率為86.04%，即一段球磨機處理能力偏低，負荷率僅為86.04%。

2.3 分級能力計算［7］

2.3.1 返砂比與分級效率計算

一段分級原設計返砂比為250%、溢流-0.074 mm占52%。

根據圖1 的分級機給礦-0.074 mm 占28.96%、分級機溢流-0.074 mm 占36.79%，分級機返砂-0.074 mm 占12.59%，按-0.074 mm 計的一段磨礦分級返砂比與分級效率見表3。

從表3 可以看出，一段分級機的返砂比為47.83%、返砂量為86.10 t/h、量效率E量為85.93%、質效率E質為25.75%。根據對返砂比、分級效率的考查，兼顧細粒級的分級情況與溢流中粗粒級的混雜情況，可知一段螺旋分級機的分級效率低，分級效果差，分級溢流中粗粒級混雜嚴重。分級溢流是磨礦循環的最終產品，不合格粗粒級混進分級溢流，勢必影響分級溢流的質量，影響分選指標。而且大量粗顆粒進入溢流，導致返砂比小，僅為47.83%，與當初設計的250%相差甚遠。返砂比的大小對球磨機的生產率有著直接影響，較大的返砂比標志著球磨機通過量大、通過速度快，物料在磨礦機中滯留時間短，有利于減少過磨，使更多的磨礦功用于粗顆粒的磨碎。

2.3.2 分級能力計算

按溢流中固體質量計，每臺分級機的生產能力Q為180 t/h，計算結果見表4。

從表4 可以看出，按照目前的溢流量和細度，分級機適宜的螺旋直徑為2.58 m，校核返砂量為1 210.14 t/h，遠高于表3中的實際返砂量（86.10 t/h）。

根據一段分級設備處理能力校核結果，目前，選礦廠一段分級采用2FG-30φ3000 型高堰式雙螺旋分級機偏大，影響了分級效率的提高。

3 產品質量分析

在現場選別流程中，一段磁選處理量最大，一段磁選拋尾產率為67.36%，總體單體解離度為54.80%；一段磨礦分級與一段磁選產品的品位分析結果見表5。

從表5 可以看出，分級溢流的TFe 品位為12.50%、MFe 品位為6.83%，均低于沉砂的對應品位，說明分級機有反富集現象［8］；雖然一段磁選尾礦MFe品位僅為0.45%（鐵礦物單體解離度達到了54.80%），但由于該尾礦量大，因而鐵礦物流失不容忽視。

4 結論與建議

（1）某貧磁鐵礦石選礦廠的礦石礦物組成復雜、嵌布粒度細、分布不均、可磨性差，屬難處理礦石。一段磨礦分級系統工作效率低，產品指標未達到原設計值，需在查明原因的基礎上進行優化改造。

（2）一段閉路磨礦系統由球磨機與雙螺旋分級機組成，磨礦濃度為80.73%，介質充填率為45%，負荷率為86.04%，返砂比為47.83%，分級量效率為85.93%，分級質效率為25.75%。磨礦濃度與介質填充率均在合適范圍內，但返砂比、分級質效率過低。通過磨礦分級能力校核，發現螺旋分級機型號偏大，導致返砂比低，返砂量小，分級效果差，較多粗顆粒進入到溢流中，降低了球磨機的處理能力和負荷率。

（3）分級質效率低，溢流中混雜大量未單體解離的粗顆粒影響了一段磁選效果，導致一段磁選尾礦中有用礦物流失較嚴重。

（4）對于一段分級效率偏低的現狀，建議將螺旋分級機更換為水力旋流器，以提高分級效率，進而增強一段磨礦能力，提高磨礦效率和選礦廠的生產能力；建議將一段磁選機更換為大包角、選別帶長、選別效率高的磁選機，以提高磁鐵礦的回收率，降低金屬損失率。