ZCLA選礦機濕式預選和睦山選廠磨前產品工業試驗與生產實踐

錢士湖 陸 虎 李明軍 張 偉 張貴燦 楊松付

（馬鋼(集團)控股有限公司姑山礦業公司，安徽馬鞍山243181）

粗粒預選拋尾是鐵礦山降低選礦成本的有效手段。目前，鐵礦石的磁選預先拋尾工藝有干式拋尾工藝和濕式拋尾工藝，干式拋尾粒度范圍一般較寬，上限粒度一般可在300～10 mm；濕式預選由于設備方面的原因，上限粒度通常不超過6 mm，能夠對30～0 mm物料進行濕式磁選的預選設備尚未見報道［1-2］。

ZCLA選礦機綜合了磁選機、離心選礦機、搖床等多種選礦設備的特點，是一種復合力場的永磁選礦設備，可對粒度為30～0 mm物料進行濕式預選。粗粒尾礦的及時拋出，可明顯提高入選品位，為改善最終精礦指標創造條件；降低后續磨選作業的處理量，可降低磨選成本；減少細粒尾礦的生產、處理、輸送與儲存量，可降低尾礦處理成本；所拋出的粗粒尾礦經分級處理，有望成為建筑用碎石和建筑用沙，為企業增加利潤增長點［3-4］。

改造前，馬鋼和睦山選礦廠磨礦作業處理以高壓輥磨機開路輥壓產品為主的粉礦（20～0 mm），入磨前未設置磁選預先拋尾作業，這主要是由于該產品較潮濕，且有少量輥壓餅，礦石分散性不好，不適合采用干式磁選拋尾；同時由于沒有性能穩定可靠的、適合20～0 mm物料分選的濕式磁選設備，導致大量已單體解離的脈石礦物進入磨礦作業［5-6］。

為了探索和睦山選礦廠磨前產品實現濕式預選的可能性，采用ZCLA選礦機對現場磨前產品進行了拋尾試驗。

1 ZCLA選礦機的結構與分選原理

ZCLA選礦機的結構與分選原理示意見圖1。造漿后的待選物料從給礦槽1給入分選筒2，分選筒在由磁系及固定裝置4產生的非均勻磁場內（分選空間）旋轉，磁性礦物顆粒受到磁力和重力的聯合作用，吸附在分選筒的內壁上，并隨分選筒的旋轉提升至分選筒頂部的無磁區，并在自重和卸礦水的沖刷下落入磁性礦物收集溜槽3，然后自流至磁性礦物接礦斗5；非磁性礦物顆粒則在重力分力和礦漿流的作用下沿分選筒內壁自流至非磁性礦物接礦斗6，從而實現磁性礦物顆粒和非磁性礦物顆粒的分離［7］。

2 原碎礦—干式預選工藝流程與分析

和睦山選礦廠原碎礦—干拋工藝流程為三段一閉路破碎—中碎產品中的大塊（50～20 mm）和細碎產品中的塊礦（20～12 mm）分別干拋—高壓輥磨機開路破碎流程，見圖2。

礦山生產初期（2013年前）和睦山選礦廠所處理的礦石是以磁鐵礦為主的磁赤混合鐵礦石，因此，原設計干拋工藝為弱磁選+強磁選組合的預選工藝。2013年后，隨著赤鐵礦占比的不斷減少，強磁選作業回收赤鐵礦的意義越來越小，實際充當了磁鐵礦的掃選回收作業。

由于小塊干拋精礦開路輥壓過程會產生大量新的、已單體解離的脈石礦物，且細碎系統產品的-12 mm粒級中也存在已單體解離的脈石礦物。因此，入磨礦石中存在相當數量的廢石，這部分廢石進入磨選系統會降低磨選系統的效率，影響最終精礦質量。表1為入磨粒度篩析結果。

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從表1可以看出，入磨礦石+12 mm、+5 mm粒級產率分別達8.43%和37.12%，顯然，常規濕式磁選設備難以處理這種粒度分布很寬的礦石；鐵僅在+12 mm粒級有富集現象。

3 ZCLA選礦機工業試驗

濕式粗粒預選試驗采用ZCLA950-2000型ZCLA選礦機，分選筒表面磁場強度為304 kA/m，試驗過程中可調的工藝參數分別為處理量、給礦濃度、分選筒傾角和轉速等，試驗對這些參數進行了逐一研究。

3.1 處理量試驗

對于一定規格的ZCLA選礦機來說，在其他工藝參數一定的情況下，處理量決定了料層厚度，也就必然影響分選效果。因此，進行處理量試驗很有必要。處理量試驗固定分選筒轉速為7.0 r/min、傾角為15°，給礦補加水量為150 m3/h，試驗結果見表2。

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由表2可知，在給礦品位相近的情況下，處理量增大，拋尾產率和精礦品位均降低，精礦鐵回收率升高，這與磁鐵礦貧連生體較少拋出有關。綜合考慮，確定后續試驗的處理量為150 t/h。

3.2 分選筒傾角試驗

對一定濃度的礦漿來說，分選筒的傾角變化會影響料漿通過分選區的時間、礦漿層的厚度、磁性物料所受到的磁場力。因此，確定分選筒的傾角很重要。分選筒傾角試驗固定分選筒轉速為7.0 r/min，處理量為150 t/h，補加水量為150 m3/h，試驗結果見表3。

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由表3可知，在給礦品位相近的情況下，分選筒傾角增大，拋尾產率和尾礦品位均提高，精礦鐵回收率小幅下降，這與磁場力不足以捕獲磁性礦物貧連生體有關。綜合考慮，確定后續試驗分選筒的傾角為15°。

3.3 分選筒轉速試驗

在礦漿體積相同的情況下，分選筒轉速越大，礦漿層厚度越小，越有利于磁性物料的捕獲，也有利于設備處理能力的提高；但轉速過快會縮短磁性物料通過卸礦區的時間，不利于磁性物料的充分卸落，進而影響分選效果。因此，分選筒轉速也是影響分選效果的重要工藝參數。分選筒轉速試驗固定分選筒傾角為15°，處理量為150 t/h，補加水量為150 m3/h，試驗結果見表4。

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由表4可知，在給礦品位相差不大的情況下，提高分選筒轉速，尾礦鐵品位變化不明顯，但精礦鐵品位和拋尾產率均上升，精礦回收率小幅下降。綜合考慮，確定后續試驗分選筒轉速為11.3 r/min。

3.4 礦漿濃度試驗

礦漿濃度的高低決定著物料的分散程度和礦漿的流速，因而，對分選效果產生較大的影響。礦漿濃度試驗固定分選筒傾角為15°、轉速為11.3 r/min，處理量為150 t/h，試驗結果見表5。

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由表5可知，在給礦品位相當的情況下，降低礦漿濃度，精礦鐵品位、尾礦鐵品位和拋尾產率均上升，精礦鐵回收率下降，當礦漿濃度為47%時，可拋出產率達19.73%的尾礦，精礦鐵回收率仍達93.82%。

進一步的研究表明，試驗確定條件下的精礦磁性鐵回收率高達98.65%，表明該設備對粒度為20～0 mm的磁鐵礦石具有高效拋尾效果，適用于現場磨選給礦的濕式預選。

4 ZCLA選礦機應用效果分析

根據工業試驗情況，在碎礦—磁選預選系統與磨選系統之間增設了ZCLA濕式粗粒預選及其配套系統（濕式預選設備為ZCLA950-2000型ZCLA選礦機）。從生產情況看，系統運行順暢、平穩，ZCLA選礦機生產指標見表6。

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由表6可知：①給礦品位明顯升高尾礦品位僅小幅上升，表明該設備對給礦鐵品位波動的適應能力較強，系統具有較高的可靠性。②給礦品位從29.19%提高至37.64%，拋尾產率從29.72 2%顯著下降至10.93 3%，表明該設備對低品位、高廢石混入率礦石具有更高效的拋廢能力。③無論給礦鐵品位如何變化，磁性鐵回收率均高達98%以上，表明該設備能有效控制磁性鐵礦物的流失。因此，ZCLA選礦機是和睦山選礦廠磨前預選的理想設備。

5 結語

（1）馬鋼和睦山鐵礦選礦廠入選礦石為磁鐵礦石，受選礦技術與設備的制約，碎礦—干式磁選拋廢系統產品入磨前未設置預選拋廢系統，大量的廢石進入磨選系統會導致磨選及其后續系統負荷大、生產成本高、產生的大量細粒尾礦增大了尾礦庫的壓力、影響了最終精礦品質的改善。

（2）采用ZCLA950-2000型ZCLA選礦機對碎礦—干式磁選拋廢系統產品（20～0 mm）進行了濕式預選拋廢工業試驗，在分選筒傾角為15°、轉速為11.3 r/min，處理量為150 t/h，分選礦漿濃度為47%情況下，處理鐵品位為34.06%的礦石，可拋出產率為19.73%、鐵品位為10.67%的廢石，ZCLA精礦鐵品位為39.81%、磁性鐵回收率為98.65%，入磨鐵品位提高了5.75個百分點。

（3）生產實踐表明，ZCLA950-2000型ZCLA選礦機處理鐵品位為29.19%～37.64%的礦石，拋尾產率可達10.93 3%～29.72 2%，磁性鐵回收率高達98%以上。

（4）ZCLA950-2000型ZCLA選礦機對現場礦石鐵品位波動的適應能力較強，對低品位、高廢石混入率礦石具有更高效的拋廢能力，能有效控制磁性鐵礦物的流失，是和睦山選礦廠磨前預選的理想設備。

（5）和睦山鐵礦選礦廠的ZCLA濕式粗粒預選及其配套系統運行順暢、平穩、可靠，大量廢石的及時拋出提高了入磨品位，減少了磨選及其后續系統的處理量，細粒尾礦的減少減輕的尾礦庫的壓力，降低了選礦廠的生產成本；同時，ZCLA濕選尾礦中篩分出的塊狀廢石和粗砂可作為建筑用材出售，增加企業的銷售收入，提高企業的效益。