柏泉鐵礦選礦廠技改工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

趙禮兵　郝鵬程，　竇習(xí)章　劉玉杰　張弘偉，

(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.中冶沈勘秦皇島設(shè)計(jì)研究院有限公司)

隨著鋼鐵行業(yè)迅猛發(fā)展，地質(zhì)條件好、資源品位高、分選性好的鐵礦資源正接近枯竭，而可選性較差的低品位鐵礦資源將成為選礦技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。我國(guó)對(duì)國(guó)外礦石依賴度長(zhǎng)期高于50%，因此開(kāi)發(fā)利用低品位鐵礦資源顯得更加重要[1]。柏泉鐵礦是開(kāi)發(fā)利用低品位鐵礦資源的代表性企業(yè)，近年來(lái)取得了較好的效益，但伴隨著鐵礦行業(yè)的持續(xù)低迷，企業(yè)生存壓力日漸增大。

柏泉鐵礦礦石儲(chǔ)量1.7億t，原礦鐵品位僅為10.22%，選礦比高達(dá)14.0，選礦成本高[2-3]。同時(shí)鐵礦石中伴生磷，但企業(yè)并未回收鐵尾礦中的磷資源，不符合當(dāng)前礦業(yè)的形勢(shì)要求。因此，利用先進(jìn)的工藝流程和設(shè)備開(kāi)展技改工程迫在眉睫。為此，開(kāi)展了選廠流程和設(shè)備考察，分析流程和設(shè)備配置中存在的問(wèn)題；開(kāi)展選礦試驗(yàn)研究，為流程改造提供理論依據(jù)。

1　礦山概況

柏泉鐵礦為河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司下屬企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模200萬(wàn)t/a，年產(chǎn)鐵品位63.2%的鐵精粉14.28萬(wàn)t。隨著礦石品位的逐年降低，選礦工藝流程不合理，資源綜合利用率低；選礦設(shè)備陳舊老化，設(shè)備作業(yè)率低，選礦成本逐年提高。選廠破碎流程為三段一閉路破碎，粉礦干選流程。磨選流程采用階段磨礦階段選別流程，經(jīng)過(guò)兩段磨礦，三段磁選流程，最終產(chǎn)品為鐵精礦，尾礦直接排放，未進(jìn)行浮選選磷，未實(shí)現(xiàn)磷資源綜合利用。為了提高選礦設(shè)備作業(yè)率和降低生產(chǎn)成本，綜合回收磷精礦，計(jì)劃對(duì)選礦工藝流程和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以滿足企業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求。

2　選廠工藝改造

2.1　生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案

為綜合利用磷資源，采用先選鐵后選磷工藝流程，選礦廠生產(chǎn)兩種產(chǎn)品，即鐵精礦和磷精礦，處理原礦石600萬(wàn)t/a，原有處理礦石190萬(wàn)t/a的磨選系統(tǒng)以選鐵為主，新建350萬(wàn)t/a磨選系統(tǒng)選鐵選磷；鐵選比為14，鐵精礦產(chǎn)量為42.86萬(wàn)t/a，鐵精礦全鐵品位為63.2%；磷選比為24，磷精礦產(chǎn)量為25萬(wàn)t/a，磷精礦P2O5品位為33%。

2.2　工藝流程

根據(jù)采出礦石粒度和入選粒度要求，設(shè)計(jì)采用粗碎中碎的兩段一閉路—高壓輥磨全閉路干選破碎流程，破碎產(chǎn)品粒度8～0 mm。破碎系統(tǒng)工藝原則流程見(jiàn)圖1。

此次設(shè)計(jì)以選礦試驗(yàn)為依據(jù)，并重點(diǎn)借鑒柏泉鐵礦現(xiàn)有選礦廠工藝流程及承德地區(qū)超貧礦選礦及低溫選磷的成功經(jīng)驗(yàn)，柏泉鐵礦礦石磨至-0.074 mm 85%時(shí)，磁選可獲得鐵品位為63.5%的鐵精礦，磁選尾礦進(jìn)行浮選可獲得P2O5品位為33%的磷精礦。設(shè)計(jì)確定采用階段磨礦階段選別選鐵(兩段磨礦，3次磁選)、磁選尾礦浮選磷(1粗3精1掃)的工藝流程，采用低溫浮選藥劑選磷。磨選工藝原則流程見(jiàn)圖2。

圖1　破碎系統(tǒng)工藝原則流程

圖2　磨選系統(tǒng)工藝原則流程

2.3　破碎與篩分系統(tǒng)

采場(chǎng)采出礦石經(jīng)汽車運(yùn)輸至PXZ-1200/160旋回破碎機(jī)受礦倉(cāng)，經(jīng)PXZ-1200/160旋回破碎機(jī)進(jìn)行粗碎；粗碎后礦石經(jīng)皮帶機(jī)輸送至中碎緩沖礦倉(cāng)，再經(jīng)皮帶機(jī)輸送至HP500標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)進(jìn)行中碎；中碎產(chǎn)品經(jīng)皮帶機(jī)輸送至篩分前的分配倉(cāng)再給入2YAH2460重型雙層圓振動(dòng)篩進(jìn)行篩分；篩上產(chǎn)品經(jīng)皮帶機(jī)輸送至中碎緩沖礦倉(cāng)，再經(jīng)皮帶機(jī)輸送至HP500標(biāo)準(zhǔn)型圓錐破碎機(jī)進(jìn)行中碎；中碎產(chǎn)品經(jīng)皮帶機(jī)輸送至篩分前的分配倉(cāng)再給入2YAH2460重型雙層圓振動(dòng)篩構(gòu)成閉路；篩下產(chǎn)品經(jīng)1號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站轉(zhuǎn)運(yùn)，由皮帶機(jī)輸送到中間貯礦倉(cāng)，再由皮帶機(jī)輸送到高壓輥磨緩沖礦倉(cāng)，經(jīng)皮帶機(jī)給入高壓輥磨的稱重穩(wěn)流倉(cāng)，稱重穩(wěn)流倉(cāng)內(nèi)的礦石給入高壓輥磨機(jī)內(nèi)；高壓輥磨機(jī)的產(chǎn)品通過(guò)皮帶機(jī)運(yùn)至二段篩分，經(jīng)2YAH2460重型雙層圓振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩上產(chǎn)品經(jīng)2#轉(zhuǎn)運(yùn)站返回高壓輥磨機(jī)磨前緩沖礦倉(cāng)，在經(jīng)高壓輥磨機(jī)構(gòu)成閉路；篩下產(chǎn)品經(jīng)皮帶機(jī)輸送到FX-200型懸浮式干選機(jī)進(jìn)行干選，干選后的廢石經(jīng)皮帶機(jī)輸送到廢石倉(cāng)，經(jīng)倉(cāng)下振動(dòng)給料機(jī)裝車運(yùn)至排土場(chǎng)；干選后的礦石經(jīng)3號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站轉(zhuǎn)運(yùn)由皮帶運(yùn)輸至磨礦倉(cāng)。

2.4　磨礦與選別系統(tǒng)

磨礦倉(cāng)分13個(gè)倉(cāng)，其中最北段的一個(gè)礦倉(cāng)作為中轉(zhuǎn)礦倉(cāng)，將35%(約190萬(wàn)t/a)的破碎產(chǎn)品經(jīng)4#和5#轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)至現(xiàn)有主廠房的磨礦倉(cāng)，供老磨選主廠房生產(chǎn)使用。另外12個(gè)磨礦倉(cāng)將65%(約350萬(wàn)t/a)破碎產(chǎn)品的粉礦由圓盤給料機(jī)給到倉(cāng)下集礦皮帶，經(jīng)給礦皮帶給入MQG3600mm×6000mm球磨機(jī)和2FG-30高堰式雙螺旋分級(jí)機(jī)組成的一段磨礦閉路循環(huán)，分級(jí)機(jī)返砂返回球磨機(jī)，分級(jí)機(jī)溢流進(jìn)入粗磁選分礦箱給入CTB-1230型磁選機(jī)，粗磁選精礦進(jìn)入高頻振網(wǎng)篩給礦泵池，經(jīng)砂漿泵打到D5-MVSK1216電磁振動(dòng)高頻振網(wǎng)篩，篩上產(chǎn)品經(jīng)過(guò)NCT-1030濕式永磁筒式磁選機(jī)濃縮后，進(jìn)入二段MQY2700mm×6000mm溢流型球磨機(jī)，磨礦產(chǎn)品進(jìn)入高頻振網(wǎng)篩給礦泵池和粗磁選精礦一并打入高頻振網(wǎng)篩，組成二段磨礦閉路循環(huán)，篩下產(chǎn)品進(jìn)入精磁選1給礦泵池經(jīng)砂泵打到精磁選1(CTB-1024型磁選機(jī))磁選，精磁選1磁選精礦自流到精磁選2(CTB-1024型磁選機(jī))磁選，精磁選2磁選精礦經(jīng)泵和管道輸送到老廠的主廠房?jī)?nèi)進(jìn)入CH-CX26000型淘洗磁選機(jī)精選，淘洗機(jī)鐵精礦進(jìn)入老廠的主廠房過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，精礦濾餅經(jīng)皮帶機(jī)輸送至老廠的鐵精礦礦倉(cāng)，得到最終鐵精礦。各段磁選的尾礦產(chǎn)品自流至總尾礦泵池經(jīng)泵和管道輸送到KMLF-6000斜板濃縮機(jī)濃縮后，經(jīng)泵給CTB-1245濕式永磁筒式磁選機(jī)掃磁選，掃磁精礦自流到高頻振網(wǎng)篩給礦泵池，掃磁尾礦經(jīng)攪拌槽攪拌后，用KYF-50型浮選機(jī)進(jìn)行粗選，粗選精礦給入KYF-20型浮選機(jī)進(jìn)行三段精選，各段精選的尾礦循序返回，第3次精選的精礦由KMLZ[2]-400/55斜板濃密機(jī)濃縮后，進(jìn)入ZPG-72型盤式真空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，精礦濾餅經(jīng)皮帶機(jī)輸送至磷精礦礦倉(cāng)，得到最終磷精礦。粗選尾礦給入1次掃選KYF-50型浮選機(jī)，掃選精礦返回粗選，掃選尾礦與傾斜板濃縮機(jī)溢流作為總尾礦產(chǎn)品自留至總尾礦泵池，經(jīng)泵打入尾礦KMLF-4800傾斜板濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮。

3　改造應(yīng)用效果

柏泉鐵礦選礦擴(kuò)能技改工程于2015年9月竣工并投產(chǎn)，投產(chǎn)后年處理原礦680萬(wàn)t，年產(chǎn)鐵精粉48.6萬(wàn)t，年產(chǎn)磷精礦28.3萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)了工程改造目的。改造后選礦產(chǎn)品指標(biāo)較好，資源利用率高，滿足了設(shè)計(jì)指標(biāo)和市場(chǎng)要求；設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，選型配套完善；工藝布置合理，節(jié)能效果顯著。

4　結(jié)　語(yǔ)

(1)柏泉鐵礦通過(guò)工藝改造，設(shè)計(jì)年處理原礦能力600萬(wàn)t，實(shí)際年處理原礦能力680萬(wàn)t。設(shè)計(jì)采用兩段一閉路破碎—高壓輥磨全閉路—干選破碎流程，磨選流程為兩段磨礦，3次磁選、淘洗機(jī)精選、磁選尾礦浮選磷(1粗1掃3精)的工藝流程。

(2)采用合理的選礦工藝流程和先進(jìn)的選礦設(shè)備，不僅提高了礦石的金屬回收率和資源綜合利用率，還降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，符合河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司提出的“建設(shè)綠色礦山、和諧礦山、精銳礦山”的發(fā)展目標(biāo)。

[1]劉曉明，陳強(qiáng)，汪建.低品位鐵礦資源利用技術(shù)的發(fā)展與實(shí)踐[J].礦業(yè)工程，2009(7)：25-27.

[2]宋彥利，周立輝，張錦瑞.柏泉鐵礦超貧磁鐵礦選礦工藝改進(jìn)實(shí)踐[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(3)：104-105，112.

[3]劉桂紅，母?jìng)鱾?，竇習(xí)章，等.柏泉鐵礦選廠優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(4):181，192.