承德某超貧磁鐵礦選廠工藝流程改造實踐

宋彥利

(河鋼集團礦業公司)

我國鐵礦石資源以復雜難選的貧礦石居多，影響鋼鐵工業的長遠發展。隨著技術的進步和高效選礦設備的出現，近年來對超貧磁鐵礦的開發利用越來越受到重視[1]。超貧磁鐵礦選礦比和成本較高，應對市場風險能力較低。為提高礦山企業生存能力，需根據礦石性質選擇適宜的工藝流程。承德某超貧磁鐵礦儲量豐富，品位低，平均鐵品位僅8%～11%。隨著開采的不斷深入，礦石性質發生變化，礦品位下降，硬度增加，影響鐵精礦產量和品位，降低企業經濟效益，因此需對原選礦流程進行技術改造。

1 礦石性質

承德某超貧磁鐵礦屬黑云角閃輝長巖型超貧磁鐵礦石，較堅硬，硬度系數11～15，呈半自形—他形粒狀結構，浸染狀構造。礦石礦物組成復雜，金屬礦物主要為磁鐵礦，赤鐵礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦少量，其中磁鐵礦占4%～12%，鈦鐵礦占2%～3%。

磁鐵礦主要以晶隙鐵的形式嵌布于脈石礦物間隙或其中，粒徑一般為0.03～0.51 mm，磁鐵礦多與斜長石、角閃石等脈石礦物呈規則毗連鑲嵌，部分粗粒磁鐵礦中包裹有斜長石、磷灰石等脈石礦物，部分細粒磁鐵礦包裹于斜長石、角閃石等脈石礦物中。礦石化學多元素分析和鐵物相分析結果分別見表1、表2。

表1 礦石化學多元素分析結果 %

表2礦石鐵物相分析結果

%

由表1、表2可知，礦石鐵品位很低，僅10.14%，SiO2和Al2O3含量較高。有用礦物以磁鐵礦為主，磁性鐵含量5.19%，占總鐵的51.18%。非磁性鐵含量較高，對選礦指標影響較大。

2 原工藝流程與存在問題

2.1 原選礦工藝流程

選礦廠原三段一閉路使用碎礦流程，破碎產品一次干選拋廢后，干選精礦進入磨礦倉。破碎系統粗碎使用顎式破碎機，中碎和細碎使用圓錐破碎機，干選使用磁滑輪。磨選工藝流程為一段磨礦—磁粗選—二段磨礦—3次磁精選(圖1)。磨礦分3個系列，一段磨礦使用MQG2.7 m×3.6 m球磨機，二段磨礦使用MQY2.2 m×6.0 m球磨機。

2.2 存在問題

該礦山于2007年投產，入選淺層山體礦石時，礦石硬度小，可選性較好。年可處理原礦220萬t，生產品位63.5%的鐵精粉19.8萬t。隨著開采深度逐步增加，礦石硬度逐漸增大，可選性降低，選礦比升高；主要目的礦物磁鐵礦嵌布粒度變細，鐵精礦-0.074 mm含量達到82%時，鐵品位也下降到62.5%左右。相比原63.5%的鐵精礦品位，售價每噸降低約40元，選礦指標和經濟效益變差。為提高鐵精礦品位，可對礦石進行細磨。鐵精礦細度達到-0.074 mm 90%以上，鐵品位可提高到63.5%，但會降低磨礦處理量，鐵精礦產量會下降。

圖1 原磨選工藝流程

3 工藝改造

針對上述問題，以原工藝流程為基礎,從兩方面進行技術改造[2]：一是控制破碎產品粒度，提高入磨礦石品位；二是通過適當增大磨礦細度來提高鐵精礦品位。

3.1 干選拋廢工藝改進

采用破碎—干式磁選工藝進行鐵礦石預選拋廢，提高入選礦石品位已經得到廣泛應用[3]。選廠原使用CTG型800 mm×1 400 mm永磁筒式磁滑輪干選機(筒表磁場強度320 kA/m)進行干選拋廢，干選指標4次考察結果見表3。

表3 磁滑輪干選機干選指標

表3表明，礦石性質改變后，磁滑輪干選機拋廢量低，鐵品位提高幅度很小，干選拋廢效果不理想。如果調整磁滑輪前方分料板，提高拋廢率以提升鐵精礦品位，則容易造成大量的鐵損失在尾礦中。

綜合考慮設備性能和干選拋廢效果， 采用懸浮式干選機[4]代替磁滑輪干選機進行干選拋廢工藝改進。為不影響生產，逐臺安裝3臺懸浮式干選機。運行平穩后，同樣考察4次干選拋廢指標，結果見表4。

表4 懸浮式干選機干選指標

表4表明，懸浮式干選機干選拋廢后，入磨礦石鐵品位明顯提高，最高可達1.21個百分點，拋廢率平均可達到16.09%，尾礦磁性鐵含量下降。相比磁滑輪拋廢，懸浮式干選機干選拋廢效果較好，每年可提高精礦產量1.21萬t。

3.2 增加三段磨礦系統

為提高磨礦細度，使目的礦物充分單體解離，從而提高鐵精礦品位，根據原磨選流程進行磨礦細度試驗，考察最終鐵精礦細度和選礦指標的關系，4次試驗結果見表5。

表5 精礦細度與選礦指標關系 %

從表5可以看出，隨著鐵精礦細度的增大，鐵品位逐漸升高，鐵回收率有所下降，尾礦鐵品位則變化不大。鐵精礦細度-0.074 mm提高到90%以上時，鐵精礦品位可達到63.26%以上。

在此基礎上，參照原二段磨礦—分級—脫水磁選系統，增加三段磨礦—分級—脫水磁選系統進行工藝改造[5]。三段磨礦采用1個系列，使用MQY 2.2 m×6.0 m球磨機。流程改造期間原磨礦系統不變，不影響生產。改造后磨選工藝流程見圖2。

通過適當調整一段、二段磨礦產品細度，增加一段球磨機入磨礦量，穩定了流程指標。改造前后關鍵作業點產品細度對比見表6，選礦指標見表7。

圖2 改造后的磨選工藝流程

表7改造后選礦生產指標%

從表6、表7可以看出，改造后，鐵精礦平均細度-0.074 mm含量達到93.26%，平均鐵品位提高到63.44%，平均尾礦品位5.92%，平均回收率50.01%。相比原磨選工藝流程，平均鐵品位提高了0.94個百分點，平均尾礦品位降低0.03個百分點，平均回收率提高了2.36個百分點；經計算，球磨機臺時處理量增加2.5 t，每年鐵精粉產量可提高0.47萬t。

通過應用懸浮式干選機和增加三段磨礦系統，保證了鐵精礦品位，每年可提高鐵精礦產量1.68萬t，精礦產量達到年產21.48萬t，在較短時間內即可收回技改投資。

4 結 論

承德某超貧磁鐵礦選廠使用懸浮式干選機代替原磁滑輪進行干選拋廢，入磨礦石品位平均可提高1.09個百分點，拋廢率平均16.09%，相比原預選拋廢指標明顯改善，降低磨礦系統循環負荷，有利于處理能力的提高；增加三段磨礦系統，促進了磁鐵礦的充分單體解離，最終鐵精礦細度增大，品位由原62.50%提高到63.44%，穩定了鐵精礦品位，平均尾礦鐵品位僅5.92%。技術改造完成后，解決了選廠入選礦石性質變化導致的鐵精礦品位和產量低的問題，每年可提高鐵精礦產量1.68萬t，投資回收期短，經濟效益良好。

[1] 馬淮湘.超貧磁鐵礦選礦技術新進展與思考[J].現代礦業，2011(4)：33-34.

[2] 楊維民.鐵礦選礦廠技術改造實踐[J].中國高新技術企業，2014(18)：117-118.

[3] 劉曉明，陳 強，汪 健.低品位鐵礦資源利用的發展與實踐[J].礦業工程，2009(2)：25-27.

[4] 王金良，劉立偉，楊秀花.懸浮式干選機在天寶礦業集團的應用[J].河北聯合大學學報，2015(4)：17-19.

[5] 姚曉文.馬坑鐵礦原磨選系統鐵回收工藝流程改造[J].現代礦業，2013(9)：95-96.