廟溝鐵礦應用塔磨機與淘洗機進行提鐵降硅工藝改造

李金朋　張成龍　張潤身　席江偉　董麥亭

(1.河北鋼鐵集團礦山設計有限公司；2.河北鋼鐵集團礦業公司廟溝鐵礦)

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廟溝鐵礦應用塔磨機與淘洗機進行提鐵降硅工藝改造

李金朋1張成龍1張潤身2席江偉2董麥亭1

(1.河北鋼鐵集團礦山設計有限公司；2.河北鋼鐵集團礦業公司廟溝鐵礦)

摘要廟溝鐵礦為滿足高爐冶煉對鐵精粉質量的高要求及解決現有工藝流程中存在的淘洗機給礦粒度粗未完全實現單體解離且處理能力無法達到生產要求、分級設備能力不足等問題，在前期磨選工藝不變的情況下，通過應用先進工藝設備塔磨機與全自動淘洗機對現有磨選工藝進行了工藝改造。改造結果表明：改造后工藝使鐵精礦綜合鐵品位由65.2%提高到66.00%以上，SiO2含量由7.8%降低到6.5%以下，大大提高了礦山的整體經濟效益和抗風險能力。

關鍵詞鐵精礦塔磨機全自動淘洗機提鐵降硅工藝改造

目前，廟溝鐵礦鐵精礦SiO2含量高達7.8%，不能滿足集團公司對鐵精礦質量的要求。因此，通過對原工藝流程的考察，針對流程中存在的問題，利用先進工藝設備，在保證鐵精礦產品質量及不降低鐵精粉產量的條件下進行了提鐵降硅工藝改造。通過試驗研究，確定以塔磨機與全自動淘洗機聯合應用，以實現提鐵降硅的目的。改造后，獲得了滿意的試驗指標，經濟效益顯著。

1礦石性質

廟溝鐵礦礦石屬鞍山式磁鐵石英巖，主要金屬礦物為磁鐵礦，細粒不均勻嵌布，結晶粒度一般在0.01～0.15 mm。脈石礦物主要為石英和鐵閃石。礦石中有害成分含量較低，磷含量一般小于0.05%，硫一般小于0.15%，礦石的氧化程度很低，均為原生礦。礦石硬度為12～14。原礦鐵物相分析和原礦化學多元素分析結果見表1、表2。

表1原礦鐵物相分析結果

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表2原礦化學多元素分析結果

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2工藝現狀及存在的問題

2.1現有工藝流程

廟溝鐵礦現有工藝流程為3段磨礦、細篩與旋流器聯合分級、全自動淘洗機精選的工藝流程。現工藝流程見圖1。

圖1　廟溝鐵礦現有工藝流程

2.2現工藝流程存在的問題

(1)淘洗機給礦粒度粗，未完全實現單體解離，淘洗機給礦粒度分析結果見表3，單體解離度分析結果見圖2。

表3　淘洗機給礦粒度篩析結果

由表3可知，淘洗機給礦-0.074 mm粒級含量為88.10%，-0.045 mm粒級含量為39.96%，粒度較粗。

圖2　0.045～0.074 mm粒級偏光顯微鏡圖像

由圖2可見，0.045～0.074 mm粒級存在大量連生體，鐵與石英并未完全實現單體解離，這是鐵精礦品質低，SiO2含量高的根本原因。

(2)廟溝鐵礦現分級設備能力不足。通過流程考察，發現廟溝鐵礦現有分級設備總給礦量約為288 t/h，分級設備考察具體結果見表4。

表4　分級設備考察結果

由表4可知，篩分設備總能力為165 t/h，由于設備老化導致篩分效率過低，流程中每小時有123 t礦量在流程中循環，嚴重影響后續工藝，且生產運行費用較高。

(3)淘洗機處理能力無法達到生產要求，且淘洗機尾礦濃度太低。

3試驗研究

3.1塔磨機試驗

2013年9月，美卓公司對廟溝鐵礦磁鐵礦進行了專業罐式磨機可磨性試驗，以確定磨到-0.044 mm 90%時所需的Vertimill磨機的比能耗。罐式磨機試驗臺由1臺尺寸為203 mm×254 mm并以76%臨界速度旋轉的鋼罐組成。專業罐式磨機可磨性試驗執行時需要使用重量為15.9 kg且具有給定直徑的鋼球作為研磨介質。首先對所需固體成分濃度中的固體和液體配比進行計算，然后分別將固體和水加入適用于每個罐式磨機試驗的磨機中。使用磨機對材料進行研磨并保持規定的時間，然后將混合物丟棄。脫水干燥后再次將礦石進行縮分，以便確認來礦的粒度分布。達到期望產品粒度規范要求之前應持續重復進行上述操作步驟，研磨能量曲線見圖3。

圖3　研磨能量曲線

由圖3可見，該礦石由-45 μm 36.1%磨到 -45 μm 96.6%時所需的磨機的比能耗為9.8 kWhr/(m·t)。

3.2精礦旋流器分級試驗

據2013年5月，威海市海王旋流器有限公司提供的《河北鋼鐵集團礦業有限公司廟溝鐵礦鐵精礦富集旋流器試驗報告》可知，旋流器試驗結果見表5。

由表5可知，當試驗給礦細度為-45 μm 63.8%、濃度約為40%、給礦品位為63.2%時，經過連續兩段旋流器后，溢流混合后產率為42.44%，細度為-45 μm 63.8%；通過連續2段旋流器分級，可將合格粒級產品分離，減少入磨礦量。

3.3淘洗機試驗

對廟溝鐵礦選礦車間2段1#淘洗機進行為期10 d的試驗，試驗結果見表6[1]。

由表6可知，淘洗機精礦品位偏低，尾礦品位偏高，精礦產率為93%，因此確定現有淘洗機處理能力無法達到生產要求；淘洗機尾礦濃度太低，直接用磁選機掃選回收率太低，需對尾礦進行濃縮，濃度提高到30%左右，再進行下一步選別。

4改造措施

通過試驗及考察，此次改造的思路為在現有工藝流程中，在3磁精礦處設置細磨，使用淘洗機作為最終精礦把關設備，實現提鐵降硅。具體改造措施如下：

(1)將原工藝流程中2段磨礦和3段磨礦的2臺MQY3254球磨機合并作為2段磨礦，在3磁精礦處新增1臺塔磨機作為3段磨礦，保證磨礦產品細度，實現單體解離。

表5　旋流器試驗結果

表6淘洗機品位試驗結果

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(2)1段淘洗增加2臺型號為CH-CXJ24000的淘洗機，2段淘洗增加1臺型號為CH-CXJ32000的淘洗機，以滿足工藝需要。

(3)入塔磨機前，采用1組FX350-GX-B×4旋流器組與1組FX250-GX-B×12旋流器組兩段旋流器連續分級。

(4)增加1臺KMLZ-500/55斜板濃密機處理淘洗機尾礦，斜板濃密機底流經過中礦磁選后，返回2段旋流器，解決主廠房空間狹小問題的同時保證回收率。

改造后工藝流程見圖4。

圖4　廟溝鐵礦改造后工藝流程

5改造效果

(1)工藝改造于2015年1月完成并投入運行，成功實現了河北鋼鐵集團礦業有限公司首臺塔磨機設備在鐵礦山的應用，現塔磨機設備已連續運轉近1 a時間。

(2)通過塔磨機與全自動淘洗機聯合應用，解決了給礦粒度粗單體解離度不夠的難題，得到了品位為66.00%以上，SiO2含量6.5%以下的合格鐵精礦，實現了提鐵降硅。

(3)改造后2015年6—11月份生產數據見表7。

6結語

(1)廟溝鐵礦針對難磨貧連生體結晶粒度細，現有磨礦條件下很難達到單體解離，在流程中惡性循環的問題，首次引進非金屬礦山應用較多的塔磨機設備，解決了磨礦能力不足及超細磨礦的問題。

(2)根據選廠現狀，應用新技術、新設備成功實現了鐵精礦提鐵降硅，最大限度的提高了礦產資源的利用率和利用水平。

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(3)塔磨機+全自動淘洗機工藝通過生產運行檢驗，具有明顯優勢，同時使企業取得了良好的經濟效益，也降低了后續高爐煉鐵的冶煉成本。

參考文獻

[1]劉桂紅，王愛東，李德興，等．廟溝鐵礦鐵精礦提鐵降硅工藝研究[J]．河北冶金，2013(3):5-8．

(收稿日期2015-12-15)

李金朋(1985—)，男，助理工程師，063700 河北省唐山市灤縣。