白象山鐵礦選廠細(xì)碎回籠料干選拋尾試驗(yàn)

錢士湖

(馬鋼(集團(tuán))姑山礦業(yè)公司)

隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求劇增，刺激了鐵礦山的大量建設(shè)、生產(chǎn)，使我國(guó)成為目前世界第一大鐵礦石生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)。2014年至今，鐵礦石價(jià)格的一路下行使國(guó)內(nèi)鐵礦山生產(chǎn)面臨巨大的成本壓力，如何降低鐵礦石生產(chǎn)成本成為鐵礦山企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

馬鋼(集團(tuán))控股有限公司姑山礦業(yè)公司白象山鐵礦正是在礦山形勢(shì)轉(zhuǎn)折時(shí)期投入試運(yùn)行的。盡管設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置了兩段預(yù)選以強(qiáng)化拋尾，但由于實(shí)際入選礦石品位較低、礦石性質(zhì)不穩(wěn)定，拋尾效果仍不理想。在保證鐵精礦選礦指標(biāo)的前提下，通過(guò)進(jìn)行高壓輥磨細(xì)碎4～35 mm粒級(jí)回籠料拋尾試驗(yàn)，以盡早拋去廢石，減少能耗和后續(xù)作業(yè)處理量，為工藝流程改造提供技術(shù)依據(jù)。

1 工藝現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

白象山鐵礦設(shè)計(jì)規(guī)模為200萬(wàn)t/a，配套建設(shè)白象山鐵礦選礦廠。選礦工藝流程為:原礦經(jīng)井下顎式破碎機(jī)開(kāi)路破碎至－250 mm后提升至地面原礦緩沖礦倉(cāng)，給入選礦廠預(yù)先篩分，+35 mm粗粒級(jí)經(jīng)HP500型圓錐破碎機(jī)進(jìn)行閉路破碎至－35 mm后，進(jìn)行磁滑輪預(yù)選拋尾，磁性礦給入粉礦倉(cāng)經(jīng)MQY1511型高壓輥磨機(jī)細(xì)碎，經(jīng)檢查篩分構(gòu)成閉路。4～35mm粒級(jí)回籠至粉礦倉(cāng)，－4 mm粒級(jí)給入CTS1540型濕式磁選機(jī)拋尾，粗精礦進(jìn)入磨礦和磁選系統(tǒng)。白象山鐵礦選礦廠原工藝設(shè)計(jì)指標(biāo)與目前生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)與4～35 mm回籠料拋尾改造前生產(chǎn)實(shí)際對(duì)比 %

從表1可知，由于前期井下采出原礦鐵品位較低，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的37.1%，甚至出現(xiàn)不足20%的情況，波動(dòng)幅度較大，原礦平均鐵品位一般僅為31%左右;中碎－35 mm粒級(jí)的磁滑輪拋尾產(chǎn)率僅2.47%，低于設(shè)計(jì)指標(biāo)的9.67%，粗粒廢石鐵品位和回收率則高于設(shè)計(jì)指標(biāo)，拋尾效果不理想;－4 mm粒級(jí)拋尾指標(biāo)高于設(shè)計(jì)值，拋尾效果好，無(wú)需改進(jìn)，給予保留。

原礦鐵品位偏低，磁滑輪拋尾能力不夠，使大量脈石、低品位礦石進(jìn)入輥磨細(xì)碎甚至磨選系統(tǒng)，增加了選礦廠的能耗，降低流程處理能力。進(jìn)入輥磨細(xì)碎的脈石，被濕式中場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)拋除后，約2/3進(jìn)入尾礦輸送管道，增加尾礦輸送量。因此提出通過(guò)增加4～35 mm粒級(jí)的預(yù)選拋尾，降低進(jìn)入后續(xù)作業(yè)的礦石量和尾礦量，以期既能降低選礦生產(chǎn)成本，又能解決低品位礦石入選帶來(lái)的生產(chǎn)指標(biāo)不理想的問(wèn)題。

2 4～35 mm粒級(jí)回籠料干選可行性研究

2.1 礦石性質(zhì)

白象山鐵礦礦石金屬礦物主要為磁鐵礦，含量46.30%，其次為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等，其他金屬礦物少量或微量;脈石礦物以鐵白云石和方解石類碳酸鹽礦物為主，合計(jì)占13.75%，金云母和石英含量分別為11.41%和7.63%，斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、綠泥石、陽(yáng)起石、滑石等其他脈石礦物少量。選礦廠主要回收磁鐵礦，兼回收部分弱磁性礦物如赤鐵礦和褐鐵礦等。

2.2 回籠料中磁性礦含量分析

取高壓輥磨細(xì)碎后4～35 mm粒級(jí)回籠料進(jìn)行磁性礦含量分析，共計(jì)2批次試驗(yàn)。采用人工手持磁塊(表面磁感應(yīng)強(qiáng)度約0.1T)反復(fù)磁選分離的方法，進(jìn)行礦石分選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 4～35 mm粒級(jí)回籠料磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

由表2可知，4～35 mm粒級(jí)回籠料粉礦中非磁性礦含量較多，含量約占40%，非磁性礦鐵品位和磁性礦相差很大。由于非磁性礦以廢石混入為主，本著能拋早拋原則，宜提前拋除。

原設(shè)計(jì)的細(xì)碎閉路流程無(wú)拋尾工藝，廢石會(huì)返回高壓輥磨機(jī)，嚴(yán)重影響了高壓輥磨機(jī)處理能力，增加了能耗，同時(shí)向尾礦輸入了大量尾砂。因此，細(xì)碎流程可增加干選拋尾，盡量多拋早拋廢石。

2.3 回籠料干選拋尾工藝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品4～35 mm粒級(jí)回籠料干選拋尾工藝流程見(jiàn)圖1。中碎礦石經(jīng)高壓輥磨閉路細(xì)碎后經(jīng)檢查篩分，－4 mm進(jìn)行濕式磁選，4～35 mm粒級(jí)經(jīng)干選拋尾后，磁性產(chǎn)品再返回粉礦倉(cāng)，給入濕式磁選拋尾。

圖1 回籠料干選拋尾設(shè)計(jì)

2015年1月，白象山鐵礦選礦廠根據(jù)安裝圖紙和技術(shù)要求，完成了CTX0816型快速磁翻轉(zhuǎn)高場(chǎng)強(qiáng)磁滾筒(簡(jiǎn)稱CTX磁滾筒)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)組的制作、安裝。CTX磁滾筒技術(shù)特性見(jiàn)表3，工作原理見(jiàn)圖2。

表3 CTX0816的技術(shù)特性

圖2 CTX磁滾筒分選原理示意

與CT型常規(guī)磁滾筒相比較，CTX磁滾筒具有以下特點(diǎn):采用獨(dú)特的磁系設(shè)計(jì)，漏磁少，磁性礦?？梢园l(fā)生快速的磁翻轉(zhuǎn)和磁攪動(dòng)，產(chǎn)生磁性擠壓，能夠充分拋除磁性礦粒之間夾雜的非(弱)磁性礦粒如脈石和圍巖，具有更好的分選和拋廢能力，細(xì)粒級(jí)和粗粒級(jí)磁性礦粒均不會(huì)流失，干選精礦鐵品位高。

3 回籠料干選拋尾條件試驗(yàn)

3.1 分礦板距離試驗(yàn)

分礦板是磁滾筒分離磁性礦粒和非磁性礦粒的分離隔板。分礦板距離是指分礦板與磁系中心垂線的距離，分礦板越靠后，廢石產(chǎn)率越大，但部分磁性礦粒進(jìn)入尾礦，使廢石鐵品位會(huì)上升。設(shè)定皮帶速度為 2.60 m/s，磁系轉(zhuǎn)速為48.7 r/min，調(diào)節(jié)分礦板距離進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 分礦板距離試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，分礦板距離越大，廢石產(chǎn)率越小，精礦品位提高幅度越低，廢石鐵品位越低。當(dāng)分礦板位置在100 mm時(shí)，廢石品位正常，全鐵和磁性鐵損失都在合理范圍內(nèi)，拋尾產(chǎn)率大，效果最好。因此確定分礦板距離為100 mm。

3.2 皮帶速度試驗(yàn)

皮帶速度的快慢，直接影響著CTX磁滾筒拋尾效果的好壞。皮帶速度越慢，皮帶上礦粒慣性越小，非磁性礦粒所受離心力越小、所受重力的影響越大，不易與磁性礦粒分開(kāi)，降低分選效果;皮帶速度過(guò)快，礦粒的慣性增大，使部分磁性較弱的礦粒脫離磁滾筒進(jìn)入廢石中去，增大廢石中磁性鐵品位。

設(shè)定磁系轉(zhuǎn)速為48.7 r/min，分礦板距離100 mm，調(diào)節(jié)皮帶速度分別為 1.59 m/s、1.93 m/s、2.60 m/s，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 皮帶速度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，皮帶速度從1.59 m/s提高到2.60 m/s，拋廢產(chǎn)率不斷增加，由 18.90%提高到24.89%，提高幅度較大，廢石鐵品位逐漸上升但均在較低水平，精礦鐵品位提升幅度也逐漸增加。顯然，皮帶速度越快，廢石產(chǎn)率越大。在試驗(yàn)的皮帶速度調(diào)整范圍內(nèi)，全鐵和磁性鐵損失都在合理范圍內(nèi)。由于滾筒傳動(dòng)采用變頻電機(jī)直連方式，50 Hz為最大可調(diào)頻率，此時(shí)皮帶速度為2.60 m/s，達(dá)到峰值。因此調(diào)節(jié)皮帶速度為2.60 m/s為宜。

3.3 磁系正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)

內(nèi)筒體由360°分布的磁系構(gòu)成，磁系轉(zhuǎn)速會(huì)影響磁滾筒上磁性礦粒的磁翻轉(zhuǎn)和磁攪動(dòng)的強(qiáng)度(頻率或次數(shù))，磁系轉(zhuǎn)動(dòng)方向分為正轉(zhuǎn)(與皮帶轉(zhuǎn)速方向同向)和反轉(zhuǎn)(與皮帶轉(zhuǎn)速反向)。由于磁系反轉(zhuǎn)會(huì)吸附礦石中夾雜的小鐵件而無(wú)法卸礦，導(dǎo)致皮帶劃傷，或皮帶受雙向拉力而撕裂，引發(fā)惡性生產(chǎn)事故，在磁系反轉(zhuǎn)試驗(yàn)中多次遇到。因此，在技術(shù)條件不足的情況下，本次試驗(yàn)確定不選擇磁系反轉(zhuǎn)，因此僅對(duì)磁性正轉(zhuǎn)試驗(yàn)進(jìn)行分析。

設(shè)定分礦板距離100 mm，皮帶速度轉(zhuǎn)速2.60 m/s，調(diào)節(jié)磁系正轉(zhuǎn)速率分別為 0、29.4 r/min、38.9 r/min、48.7 r/min，進(jìn)行正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表 6。

表6 磁系正轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，磁系轉(zhuǎn)速由0提高到48.7 r/min時(shí)，廢石鐵品位由2.56%提高到4.89%，拋廢產(chǎn)率提高了8.64個(gè)百分點(diǎn)，精礦鐵品位提高幅度由3.98個(gè)百分點(diǎn)提高到6.85個(gè)百分點(diǎn)，拋尾效果明顯，并實(shí)現(xiàn)了鐵的富集。在磁系轉(zhuǎn)速達(dá)到48.7 r/min時(shí)，廢石產(chǎn)率達(dá)到最大值，鐵損失都在合理范圍內(nèi)。因此確定磁系轉(zhuǎn)速為48.7 r/min，尚待探索進(jìn)一步提高磁系轉(zhuǎn)速的可能性。

4 不同回籠料品位對(duì)干選拋尾的影響

設(shè)定分礦板距離100 mm，皮帶速度2.60 m/s，磁系正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速48.7 r/min，考察不同品位的回籠料采用CTX磁滾筒磁選拋尾的效果。分兩次試驗(yàn)考察不同回籠料品位對(duì)干選拋尾的影響，第一次取3批次樣進(jìn)行試驗(yàn)，回籠料鐵品位較高，第二次也取3批次樣進(jìn)行試驗(yàn)，回籠料鐵品位較低。試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)表7、表8。

表7 較高品位回籠料的拋尾試驗(yàn)結(jié)果

表8 較低品位回籠料的拋尾試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，回籠料鐵品位較高，廢石產(chǎn)率平均只有11.44%，但廢石鐵品位平均為4.25%，仍在合理范圍內(nèi)，干選拋尾生產(chǎn)指標(biāo)較好。由表8可知，回籠料鐵品位較低時(shí)，廢石產(chǎn)率平均達(dá)到20.37%，廢石鐵品位平均為4.82%，拋尾效果整體優(yōu)于回籠料鐵品位較高時(shí)。對(duì)比表7和表8可知，回籠料鐵品位對(duì)拋尾指標(biāo)尤其是廢石產(chǎn)率影響明顯，回籠料鐵品位越低，采用CTX磁滾筒干選拋尾效果越明顯。

5 工業(yè)試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)確定的CTX磁滾筒最佳工藝條件下進(jìn)行干拋拋尾工業(yè)試驗(yàn)，與無(wú)磁滾筒干選拋尾的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)行對(duì)比。選取原礦品位較接近的5個(gè)批次的生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果分別見(jiàn)表9和表10。

表9 無(wú)磁滾筒干選拋尾生產(chǎn)指標(biāo) %

表10 有磁滾筒干選拋尾工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)指標(biāo) %

從表9和表10可知，工業(yè)試驗(yàn)流程平均入磨鐵品位比生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提高2.92個(gè)百分點(diǎn)，精礦鐵品位提高0.29個(gè)百分點(diǎn)，尾礦鐵品位降低0.28個(gè)百分點(diǎn)，拋廢金屬損失率小于1.5%，鐵金屬回收率提高1.00個(gè)百分點(diǎn)，總指標(biāo)有一定的優(yōu)化。

按照工業(yè)試驗(yàn)幾個(gè)月的生產(chǎn)情況計(jì)算，預(yù)先干選拋尾可拋出廢石約500 t/d，按全年正常生產(chǎn)330 d計(jì)算，可增加拋廢約16.5萬(wàn)t/a，明顯減少了尾礦輸送量，延長(zhǎng)尾礦庫(kù)使用壽命，同時(shí)可釋放選廠16.5萬(wàn)t/a的產(chǎn)能。粗粒尾礦作為建材銷售，每年可增加經(jīng)濟(jì)收入超過(guò)500萬(wàn)元。

6 結(jié)論

(1)白象山鐵礦石主要目的鐵礦物為磁鐵礦，赤鐵礦和褐鐵礦等少量，脈石礦物以斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、綠泥石為主。選礦廠目前的選礦工藝流程盡管對(duì)中碎－35 mm粒級(jí)和高壓輥磨細(xì)碎－4 mm粒級(jí)分別進(jìn)行了磁滑輪拋尾和濕式磁選拋尾，但由于實(shí)際礦石鐵品位偏低、礦石性質(zhì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致磁滑輪拋尾能力不夠、指標(biāo)較差，大量廢石進(jìn)入磨選系統(tǒng)，加大了流程處理量和尾礦量，不利于生產(chǎn)成本的降低。

(2)采用CTX0816型快速磁翻轉(zhuǎn)高場(chǎng)強(qiáng)磁滾筒高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品4～35 mm粒級(jí)回籠料進(jìn)行預(yù)選拋尾，通過(guò)條件試驗(yàn)確定最佳的工藝條件為:分礦板距離100 mm，皮帶速度2.60 m/s，磁系正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速48.7 r/min。

(3)對(duì)比磁滾筒干選拋尾工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果和無(wú)磁滾筒干選拋尾的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)可知，對(duì)細(xì)碎后4～30 mm粒級(jí)回籠料，CTX磁滾筒拋尾較普通磁滑輪拋尾效果更明顯，并且具有給礦鐵品位越低、拋尾效果越好的特點(diǎn)。在原礦鐵品位為30%左右時(shí)，CTX磁滾筒可提高入磨礦石鐵品位2.92個(gè)百分點(diǎn)，廢石產(chǎn)率達(dá)到11%以上，指標(biāo)理想。

(4)增設(shè)磁滾筒干選拋尾不僅能穩(wěn)定入磨鐵品位，還能減少磨選處理量、增加產(chǎn)能，降低選礦成本。該選廠細(xì)碎4～35 mm粒級(jí)回籠料的拋尾試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于白象山鐵礦節(jié)能創(chuàng)效、扭虧為盈具有積極作用，可作為技術(shù)改造的依據(jù)。