冀南邯-邢地區中小規模鐵選廠選礦技術特征

楊炳飛,王立輝,柳曉蒙

(1．北京科技大學土木與環境工程學院，北京 100083；2．石家莊經濟學院寶石與材料工藝學院，河北 石家莊 050031)

河北邯(鄲)-邢(臺)地區是河北省重要的鐵礦資源基地，也是中國重要的矽卡巖型鐵礦成礦區之一。其鐵礦石資源量占我國鐵礦總資源量的2.4%，占富鐵礦總量的2/3[1]。至今已發現不同規模的鐵礦床100多個，儲量10×108t以上[2]，挖掘潛力巨大。由于該類礦床主要集中在邯鄲、邢臺一帶，一般稱為“邯邢式鐵礦”[3]。該地區大中型鐵礦床礦體較為簡單，多呈層狀、似層狀、透鏡狀及扁豆狀。小型礦床礦體形態較為復雜，多為囊狀或不規則狀[1，4]。鐵礦石類型單一，主要為磁鐵礦，次要鐵礦物有假象赤鐵礦、磁赤鐵礦及針鐵礦等。鐵礦伴生的金屬元素一般比較簡單，主要是鈷，少數有銅和金。原礦品位相對較高，全鐵品位40%～50%[5]，結晶粒度較粗，礦石容易選別加工，屬于優質磁鐵礦資源。

該地區的主要鐵礦生產企業有中國五礦集團邯邢礦山局所屬的北洺河鐵礦、西石門鐵礦、玉石洼鐵礦及符山鐵礦等礦山。其選廠生產技術較為先進，在工藝、裝備以及自動化應用方面代表了該地區鐵選廠的發展水平。除此之外，沿太行山南段東麓從邯鄲武安到邢臺沙河一帶還有數百家中小規模鐵礦選礦企業。這些企業重視短期效益，缺乏企業發展的長期規劃，在生產及管理方面長期處于低水平發展趨勢。絕大多數鐵選廠礦石處理量低，技術落后，裝備較差，一定程度上制約了邯-邢地區整體鐵礦資源的利用程度。本文對邯-邢地區的中小規模鐵選廠的生產技術作一分析及探討，為該地區豐富的鐵礦資源的合理開發利用提供借鑒。

1 邯-邢地區中小規模鐵礦選礦企業生產特征

1.1 企業狀態

邯-邢地區不上規模的鐵礦選礦企業有數百家，這些鐵選廠主要分布在邯鄲武安-邢臺沙河一帶，多屬于民營企業。大多數鐵礦企業規模較小，生產能力較低。部分小型鐵選廠沒有自有鐵礦山，需外購鐵礦石進行選礦，然后銷售鐵精粉。生產自負盈虧，往往根據市場行情調節生產，產品隨行就市，承擔行業風險能力較差。企業專業技術和管理人員配備過少，缺乏必要的生產技術，往往根據經驗進行生產，自動化程度不高。受利益的驅動，企業根據生產情況重視個別技術的改進，但整體更新速度較慢，缺乏長遠規劃。廠址選擇隨意性較大，對環境造成了一定的負面影響。

1.2 企業整體技術特征

邯-邢地區中小規模鐵選廠主要設備具備，基本類型單一。顎式破碎機、濕式球磨機、高頻細篩、永磁筒式磁選機等配備較為普遍。輔助設備較為缺乏，如濃縮機、過濾機等。設備選型缺乏科學分析，盲目性較大。例如有的廠家甚至沒有配備球磨機，而采用行星式輪碾機代替，不僅影響產能，同時影響產品質量。生產工藝流程設計缺乏必要的論證，經驗型較強，廠方更為重視生產穩定，對流程的科學性和合理性缺乏考慮。 生產過程完全依賴廠方的生產經驗，作業流程基本都是每段作業配套一臺設備，產品質量低并且指標不穩定。精礦品位多數選廠只能達到64%，尚不能達到鋼鐵冶煉最新要求品位65%。精礦產品中硫含量往往超出鋼鐵冶煉的要求，且大多并未進行脫硫處理，并且含水量較高，精礦處理作業程度較低。

部分企業做出了自己的特色，根據自身特點采用一些較為合理的生產工藝，如通過技術改造在一段磨礦流程上引進階段磨礦階段選別、采用獨特的尾礦處理流程等。總之，該地區選礦企業還有很大的技術發展空間，如果能夠得到一定的專業技術支持，選礦的生產水平會在一定程度上明顯提高。

2 邯-邢地區中小規模鐵礦選礦企業生產技術特征分析

2.1 破碎工藝

邯-邢地區的中小規模鐵選廠普遍采用兩段破碎流程，個別采用一段或三段破碎流程。在設備的選擇上，基本統一采用了顎式破碎機，型號主要有PE600mm×900mm，PE400mm×600mm， PEX250mm×750mm等。普遍為開路破碎，在第二段破碎前加有預先篩分，產品粒度較粗而且不均勻，普遍最終破碎最大粒度不小于50mm，為后續磨礦作業帶來不利影響。不僅增加磨礦的能耗從而增加生產成本，而且影響磨機的單位處理量，影響生產能力。同時由于破碎產品粒度不均勻，造成磨機合理裝球困難，造成磨礦效率較低。部分較大規模選廠已經注意到采用圓錐破碎機的優勢，正在進行破碎流程改造，試圖減小破碎產品粒度，增大產能及節約生產能耗。

部分選廠為了配合給礦，在粗碎破碎機給礦口加有振動給料機，使破碎機給礦較為方便，減少了堵礦現象。破碎最終產品給到礦倉，礦倉中的物料可供磨礦數小時。破碎工段普遍采用每天2班工作制，每班12h，每班破碎總時間大約7～8h。破碎產品通過皮帶運輸機輸送到球磨機進行磨礦。

2.2 干式預選作業

邯-邢地區中小規模鐵選廠基本都對破碎產品進行了磁滑輪干式預選，拋棄部分圍巖和廢石，提高了入選礦石品位和磨機處理能力，改善了技術經濟指標。磁滑輪普遍布置在最終破碎產品之前，合格產品直接進礦倉，拋尾產品直接排在礦倉之外。處理量較大的選廠根據礦石性質還對一段破碎后的產品進行磁滑輪拋尾。由于各選廠原礦性質不盡相同，干磁拋尾量差異較大。經過對部分選廠干式拋尾產品化驗檢測，產品基本符合要求。例如，經實驗室分析化驗，該地區某選廠原礦品位由25.1%提高到28.0%，干拋尾礦含鐵品位11.8%，產率18.8%。

如果減小破碎產品最終粒度，優化磁滑輪選型，能夠進一步提高分選效果。該地區典型的破碎流程圖見圖1。

圖1 邯-邢地區中小規模鐵選廠破碎流程圖

2.3 磨礦作業

邯-邢地區中小規模鐵選廠受其規模和條件的限制，多數采用一段磨礦。其中采用閉路磨礦的占70%～80%。普遍采用濕式球磨機，規格多樣。很多選廠在磨機選型上并未進行周密設計，甚至選用廢棄的水泥專用管磨機。球磨機型號主要有Φ1200mm×3000mm， Φ1200mm×5700mm, Φ1830mm×6400mm，Φ1830mm×7000mm，Φ1500mm×4500mm，Φ2600mm×4000mm，Φ2700mm×3600mm等。磨礦介質普遍采用鋼球或鋼鍛，并且選用高格耐磨產品以提高產品的使用性能及節約成本。很多選廠為了控制磨礦細度，選擇了磨機長度相對直徑較長的磨機。這些球磨機規格較小，處理量低。但是對于邯-邢地區中小型選廠資金少、規模小，并且設置一段磨礦工藝來看，這樣的選擇有一定合理性。

一段磨礦與兩段磨礦相比具有分級設備少、設備配置簡單、沒有段與段之間的產品輸送以及操縱容易等優點，缺點是由于磨礦的給礦粒度范圍寬導致合理裝球困難以及不容易得到較細的最終磨礦產品。為了達到較好的磨礦效果及增大處理量，部分選廠在一段磨礦的基礎上經過流程改造引入階段磨礦的工藝。工藝流程多采用第一段開路、第二段閉路的作業方式。第一段采用格子型球磨機，第二段采用溢流型球磨機，根據處理量不同設備有多種型號。經過分析，階段磨礦對于提高磨機的效率，優化選別指標以及提高處理量效果明顯。該地區選廠普遍采用的工藝流程如圖2。

圖2 邯-邢地區中小規模鐵選廠常用磨選流程圖

大多選廠根據經驗確定磨機的操作參數，在裝球量、磨機轉速及給礦量上很不規范，沒能最大程度發揮磨機應有的性能。

2.4 分級作業

該地區除個別選廠外，多數選廠均配置有分級作業。普遍采用不低于50～60目高頻振動細篩進行磨礦產品的分級，也有部分選廠采用螺旋分級機進行分級。規模較小的選廠普遍采用高頻細篩，規模較大的選廠采用高頻細篩或螺旋分級機。高頻細篩的優點是分級效率較高，并且容易安裝，施加簡單。螺旋分級機優點是分級平穩，能與球磨機實現自流連接。分級機與球磨機構成閉路流程，見圖2。個別沒有設有分級設備的小型選廠，精礦產品品位控制不好，廠方往往通過調節磨機因素來控制產品質量，指標往往產生波動，影響生產正常進行。

地表水受到嚴重污染，城鎮供水水源地水質不能達到有關標準；大量未經處理的廢污水排入河道和滲井、滲坑，加之過量使用農藥和化肥，使得河流和地下水受到嚴重污染。城市下游河道多為不能利用的超V類水體，減少了水資源的可利用量。

2.5 選別作業

選別方法為單一磁選，部分鐵精粉中硫含量高的選廠也很少進行除硫措施。磁選機普遍采用半逆流弱磁場磁選機，有CTB-1024，CTB-7518等型號。普遍采用二段或三段磁選。個別選廠出于“提鐵降硅”的目的對磁選后的產品利用精選機進行進一步選別，選別指標可以提高2～3個百分數。由于原礦性質不穩定，很多選廠在處理品位較高礦石時出現精礦品位降低的現象。精礦品位大都保持在64%左右，部分選廠的鐵精粉含硫較高，一定程度上影響了產品的質量和銷售價格。選別流程見圖2。

2.6 精礦脫水

除部分較大規模選廠采用過濾機進行精礦脫水外，大多小規模選廠采用沉降池進行精礦脫水。根據處理量的不同，采用2～5個沉降池。沉降池相對磨選車間水平面低若干米，可以實現自流輸送。采用沉降池的優點是投資較少，容易操作，基本沒有維修事項，缺點是脫水效果較差。脫水后的鐵精粉用鏟車運出至精礦推存處。

2.7 尾礦處理

為了回收尾礦中可被回收的有用鐵礦物，多數選廠都對尾礦進行了掃選。主要的設備是盤式回收機，也有選廠采用筒式磁選機。回收的鐵品位一般在30%左右，一般不進行特殊處理，大多直接銷售，有的選廠將該作業直接外包。

由于選別工藝為單一磁選，尾礦水基本不含有害元素，不用考慮特殊處理。基本所有選廠均對尾礦水進行了回水利用。

尾礦處理方式有所不同。除了對掃選后的尾礦直接排到尾礦庫的方式外，有的選廠在尾礦管路終端加置旋流器，目的是提高尾礦的濃度降低含水量，以便于堆存。另外有的選廠尾礦庫較小，為了滿足生產的需要，將尾礦用旋流器濃縮后再過振動篩處理。處理后的尾礦含水量很低，可以直接固態堆存。

部分選廠尾礦含硫較高，還被用于選硫的原料。

另外，一些選廠在尾礦處理上，采用了二段磁選。流程見圖3。該流程將尾礦進行掃選后，掃選粗精礦經一段永磁筒式磁選機進行選別。磁選精礦返回選別階段進行選別，尾礦則為最終尾礦。

圖3 磨選及尾礦再選工藝流程

3 問題與差距

3.1 對選礦技術的重視程度不夠

邯-邢地區中小規模鐵礦選礦廠占有很大比例，但是選礦廠的技術水平較低，產品質量較差，很多選廠在建廠初期就沒有經過專業技術設計，后期在生產實踐中也不注重技術改良。

3.2 不能充分利用設備及資源

在破碎機和球磨機的使用上，選廠普遍設備利用率低，沒有充分發揮設備的最優效能。在資源的利用方面，有用組分有一定浪費，回收率還有提高的空間，而且多數選廠沒有進行尾礦的合理利用，大量尾礦被擱置堆存。

3.3 專業人員配備少

選礦廠專業人員缺乏，技術改進主要靠經驗，對存在的技術問題不能全面系統考慮。

多數小選廠甚至沒有配備選礦方面的技術人員和管理人員，僅僅有數名設備操作維護工。

3.4 工藝流程更新較慢

選廠普遍不重視流程的改進，很多選廠根據效益情況開開停停，但始終沒有根據礦石性質的變化合理考慮流程的改進。

3.5 設備配置落后

除部分規模較大的選廠外，一些小選廠缺乏正規的選礦設備，設備選型也不科學。破碎段缺乏細碎破碎機致使破碎產品粒度達不到合理要求，球磨機的規格與礦石性質及處理量沒有最佳匹配。輔助設備缺乏。

4 促進邯-邢地區中小規模鐵選廠選礦技術的建議

4.1 加大選礦技術在礦區的交流

組織選礦技術人員對選礦廠進行技術指導，在該地區開展技術與經驗交流討論會，共同商討實際生產過程中出現的技術問題。

4.2 加強政府的行業引導與管控

資源管理部門應加大對選礦行業的管理力度，尤其是中小規模選礦企業的監督檢查。督促選廠進

行技術更新，促進資源的綜合利用，避免資源浪費。

4.3 建立當地示范性選廠

在當地以較高的生產技術組建示范性選廠，使其在各方面保持較高的生產水平。以引起當地中小規模鐵選廠的重視。

5 結語

冀南邯-邢地區的中小規模鐵選廠選礦技術還有很大的發展空間。選廠占有有利的地理位置，擁有良好的鐵礦資源，廠方還有著一定的生產經驗，這對當地選礦行業的發展很有好處。今后的發展中，應重視新技術和新設備的應用，及時進行流程的改進，不斷提高生產水平，為該地區合理科學地利用鐵礦資源作出貢獻。

[1] 趙書梅，王金河，孔令海.鈉長石化與接觸交代(矽卡巖)型鐵礦成礦關系的探討—邯邢式鐵礦為例[J].礦產與地質，2011，25(6)：491-494.

[2] 鄭建民，毛景文，陳懋弘,等.冀南邯鄲—邢臺地區矽卡巖鐵礦的地質特征及成礦模式[J].地質通報，2007，26(2)：150-154.

[3] 孟貴祥，嚴加永，呂慶田,等.邯邢式鐵礦深部探測技術及綜合找礦模式研究[J].礦床地質，2009，28(4)：493-501.

[4] 鄭建民，謝桂青，劉裙,等.河北省南部邯鄲-邢臺地區西石門矽卡巖型鐵礦床金云母40Ar-39Ar定年及意義[J].巖石學報，2007，23(10)：2513-2518.

[5] 趙軍偉，李中念，郭敏,等.河北省復雜難利用鐵礦資源現狀及開發利用建議[J].金屬礦山，2010(11)：10-15.