馬坑鐵礦提高選礦生產(chǎn)能力的可行性分析

余祖芳　謝毅齡

(福建馬坑礦業(yè)股份有限公司)

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馬坑鐵礦提高選礦生產(chǎn)能力的可行性分析

余祖芳謝毅齡

(福建馬坑礦業(yè)股份有限公司)

摘要馬坑鐵礦為降本增效、提高礦山處理能力，通過(guò)分析對(duì)比高壓輥磨工藝和半自磨碎礦工藝流程的試驗(yàn)研究結(jié)果表明：采用高壓輥磨碎礦—磨前預(yù)先磁選拋尾工藝，可達(dá)到節(jié)能降耗和降低前期投資的目的。結(jié)合馬坑鐵礦現(xiàn)有選礦廠設(shè)備配置情況，在現(xiàn)有選礦生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施的基礎(chǔ)上，實(shí)施高壓輥磨超細(xì)碎—磨前預(yù)先磁選拋尾工藝可將馬坑鐵礦選礦處理能力由現(xiàn)有的300萬(wàn)t/a提高到550萬(wàn)t/a，同時(shí)降低選礦生產(chǎn)的運(yùn)行費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞選礦生產(chǎn)能力高壓輥磨機(jī)磨前預(yù)選半自磨碎磨工藝超細(xì)碎

馬坑鐵礦為一隱伏的大型磁鐵礦，是華東單一礦體最大型的鐵礦床，礦區(qū)礦石總儲(chǔ)量4.34億t，平均鐵品位為37.96%。馬坑礦業(yè)建設(shè)初期發(fā)展思路為分期建設(shè)滾動(dòng)發(fā)展。目前，礦山采礦工程按500萬(wàn)t/a生產(chǎn)能力進(jìn)行建設(shè)，按計(jì)劃于2019年采礦生產(chǎn)能力可以達(dá)到500萬(wàn)t。按照設(shè)計(jì)采礦生產(chǎn)計(jì)劃：2015年225萬(wàn)t、2016年275萬(wàn)t、2017年350萬(wàn)t、2018年400萬(wàn)t、2019年500萬(wàn)t，采礦能力不斷提高。選礦廠經(jīng)技改擴(kuò)建已建成3個(gè)磨選系列的選礦生產(chǎn)線，選礦年處理能力達(dá)300萬(wàn)t以上。但自2014年起鐵精粉價(jià)格由原900元/t左右跌至400元/t，根據(jù)國(guó)際和國(guó)內(nèi)鐵礦石市場(chǎng)走勢(shì)，鐵精粉價(jià)格低位運(yùn)行將成為常態(tài)化。同時(shí)，人力成本不斷提高，加上馬坑鐵礦水文地質(zhì)較為復(fù)雜，涌水量較大，采礦費(fèi)用高。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)，有效地開(kāi)采馬坑鐵礦，必須通過(guò)改進(jìn)選礦工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提高選礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，確保企業(yè)效益。

為探索高效碎磨工藝、降低生產(chǎn)成本，馬坑鐵礦與中鋼天源科技股份有限公司合作開(kāi)展了高壓輥磨機(jī)試驗(yàn)研究。同時(shí)，與北京礦冶研究總院開(kāi)展了礦石落重試驗(yàn)與半自磨機(jī)選型試驗(yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，結(jié)合常規(guī)破碎流程進(jìn)行對(duì)比分析表明：高壓輥磨工藝的能耗最低，擬采用高壓輥磨超細(xì)碎—磨前預(yù)先磁選拋尾工藝實(shí)現(xiàn)選礦處理能力由現(xiàn)有的300萬(wàn)t/a提高到550萬(wàn)t/a，以滿足馬坑鐵礦的發(fā)展需要。

1馬坑鐵礦碎磨工藝試驗(yàn)研究

1.1馬坑鐵礦高壓輥磨及磁選拋尾選礦工藝試驗(yàn)研究[1]

馬坑鐵礦對(duì)高壓輥磨的適應(yīng)性試驗(yàn)，原礦經(jīng)常規(guī)破碎工藝破碎至-30 mm后經(jīng)高壓輥磨粉碎，閉路輥磨產(chǎn)品-3 mm粒級(jí)含量為53%～62%，較入輥磨原礦-3 mm粒級(jí)含量增加42.12個(gè)百分點(diǎn)。閉路篩分-3 mm粒級(jí)產(chǎn)品利用磁場(chǎng)強(qiáng)度為238.85 kA/m的中場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行磨前預(yù)先拋尾，獲得了全鐵品位為54.08%、鐵回收率為86.93%，含磁性鐵49.54%、回收率為98.99%的鐵精礦；尾礦全鐵品位為10.27%、磁性鐵品位為0.64%、拋尾產(chǎn)率為44.18%，可達(dá)到提高球磨機(jī)處理能力的目的，提高選礦處理能力約55個(gè)百分點(diǎn)。

1.2福建馬坑鐵礦礦石落重試驗(yàn)與 550萬(wàn)t/a選礦廠半自磨機(jī)選型

采用JK落重試驗(yàn)獲取馬坑鐵礦的特性參數(shù)，利用所得參數(shù)進(jìn)行建模與流程模擬相結(jié)合進(jìn)行550萬(wàn)t/a選礦處理能力的半自磨機(jī)選型。給定的磨礦工藝設(shè)計(jì)基本參數(shù)[2]見(jiàn)表1。

表1　磨礦工藝設(shè)計(jì)基本參數(shù)

選擇半自磨機(jī)直徑為11.89 m，長(zhǎng)度為6.1 m，匹配功率為13 444 kW；球磨機(jī)直徑為5.49 m，長(zhǎng)度為9.14 m，匹配功率為5 197 kW；碎磨比能耗總和為26.63 kWh/t。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)3種碎磨方案進(jìn)行對(duì)比，常規(guī)破碎—高壓輥磨機(jī)—球磨工藝能耗最低。常規(guī)破碎—球磨工藝次之，半自磨—球磨方案能耗最高。所以，本著節(jié)能降耗、降低選礦生產(chǎn)成本的目的，擬采用高壓輥磨—磨前預(yù)先磁選拋尾工藝來(lái)提高馬坑鐵礦選礦生產(chǎn)能力。

2馬坑鐵礦現(xiàn)有300萬(wàn)t選礦廠配置情況

2.1破碎系統(tǒng)配置生產(chǎn)能力

馬坑鐵礦現(xiàn)有300萬(wàn)t/a選礦廠已設(shè)有2個(gè)破碎系列，第一系列粗碎為1臺(tái)PXZ 07/10旋回破碎機(jī)，破碎到-200 mm，中碎為PYB-1750圓錐破碎機(jī)，破碎到65 mm，，細(xì)碎為1臺(tái)CH660MF圓錐破碎機(jī)，篩分機(jī)為2臺(tái)YA2460圓振篩，篩下-12 mm，系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為150萬(wàn)t/a；第二條系列粗碎為1臺(tái)1215低矮式顎式破碎機(jī)，破碎到-300 mm，中碎為1臺(tái)CH660EC圓錐破碎機(jī)，破碎到-65 mm，細(xì)碎為2臺(tái)CH660MF圓錐破碎機(jī)，篩分機(jī)為2臺(tái)YA3060圓振篩篩分，2#礦倉(cāng)下設(shè)置膠帶機(jī)將物料直接給入1臺(tái)YA3060圓振篩篩分，篩下-12 mm，系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為250萬(wàn)t/a。兩條生產(chǎn)線合計(jì)破碎產(chǎn)品粒度-12 mm生產(chǎn)能力可達(dá)400萬(wàn)t/a。

2.2磨礦設(shè)備

選礦廠已設(shè)有3個(gè)磨選系列，I、II系列1段各為1臺(tái)MQG32×45格子型球磨機(jī)，2段各為1臺(tái)MQY32×45溢流型球磨機(jī)，I系列還配有1臺(tái)MQY27×36溢流型球磨機(jī)作為第3段磨礦，III系列1段為1臺(tái)MQG32×45格子型球磨機(jī)，2段為1臺(tái)MQY32×45溢流型球磨機(jī)。生產(chǎn)工藝條件為：入磨原礦全鐵品位約38%，粒度小于12 mm，1段磨礦細(xì)度約-0.074 mm 45%，2段磨礦細(xì)度約-0.074 mm 85%，單系列入磨礦量為130 t/h，合計(jì)3個(gè)系列年處理能力達(dá)308萬(wàn)t/a。

2.3尾礦處理系統(tǒng)

(1)尾礦濃縮設(shè)備。尾礦處理系統(tǒng)已設(shè)有1臺(tái)NXZ-20濃縮機(jī)，處理能力為50萬(wàn)t，1臺(tái)NXZ-53高效濃縮機(jī)處理能力為243.8萬(wàn)t，合計(jì)年處理尾礦量為293.8萬(wàn)t。

(2)尾礦輸送設(shè)備。尾礦輸送采用球隔離泵，設(shè)計(jì)廠房配置按500萬(wàn)t選礦規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)備配置單機(jī)輸送能力為357 m3/h，已配置3臺(tái)主機(jī)3條輸送管道2用1備，輸送能力可達(dá)714 m3/h，全年可輸送濃度30%的尾礦漿565.5萬(wàn)m3。

(3)尾礦庫(kù)容量。已建有4 760萬(wàn)m3的尾礦庫(kù)，可容納尾礦量6 902萬(wàn)t。通過(guò)磨前預(yù)先磁選拋尾可減少30%的尾礦入庫(kù)量，因此可延長(zhǎng)尾礦庫(kù)服務(wù)年限，降低尾礦堆存費(fèi)用，節(jié)省選礦成本。同時(shí)，磨前預(yù)先磁選拋尾所獲得的尾礦可用作建材，實(shí)現(xiàn)尾礦綜合利用，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3550萬(wàn)t/a選礦處理能力的方案選擇

3.1方案I

新建一條250萬(wàn)t選礦生產(chǎn)線，將選礦處理能力提高到550萬(wàn)t/a。即在現(xiàn)有300萬(wàn)t/a選礦基礎(chǔ)上，采用原有3段1閉路破碎生產(chǎn)流程新建一座250萬(wàn)t/a選礦廠，確保選礦處理能力達(dá)到 550萬(wàn)t/a。新建250萬(wàn)t/a選廠工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　250萬(wàn)t/a選廠工藝流程

3.2方案II

增加高壓輥磨實(shí)施超細(xì)碎—磨前預(yù)先磁選工藝，實(shí)現(xiàn)選礦處理能力提高到550萬(wàn)t/a。即在現(xiàn)有300萬(wàn)t/a的選礦廠基礎(chǔ)上，在破碎系統(tǒng)與球磨機(jī)之中增設(shè)輥磨系統(tǒng)，將3段閉路破碎的產(chǎn)品粒度由 -12 mm放大到-30 mm進(jìn)高壓輥磨機(jī)，輥磨產(chǎn)品通過(guò)濕式閉路篩分，篩上+3 mm返回輥磨機(jī)，篩下-3 mm進(jìn)粗顆粒磁選機(jī)預(yù)先磁選拋尾后進(jìn)球磨機(jī)，提高入磨原礦質(zhì)量，減少入磨礦量，提高球磨機(jī)的磨礦效率，使選礦處理能力由目前的300萬(wàn)t/a提高到550萬(wàn)t/a。超細(xì)碎—磨前預(yù)先磁選工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2　超細(xì)碎—磨前預(yù)先磁選工藝

3.3方案對(duì)比情況

根據(jù)工藝流程可知，方案Ⅱ相當(dāng)于在方案I中插入輥磨—磁選即可替代方案I的全部生產(chǎn)流程，從而達(dá)到提高磨選系統(tǒng)處理能力。兩個(gè)方案的磨選工藝流程完全一致，兩個(gè)方案定量比較見(jiàn)表2。

由表2可知，方案Ⅰ為常規(guī)流程，雖然常規(guī)流程比較簡(jiǎn)單，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，磨機(jī)鋼耗比較大，運(yùn)行成本高；方案Ⅱ雖然增加了輥磨—磁選系統(tǒng)消耗，但前段破碎粒度放粗，進(jìn)而提高圓錐破碎機(jī)襯板的使用壽命，降低了破碎作業(yè)的鋼耗，減少了入磨礦量，降低了入磨粒度，實(shí)現(xiàn)了多碎少磨，1段磨礦可磨度大幅度提高且每年減少111.8萬(wàn)t的尾砂量，延長(zhǎng)了尾礦庫(kù)的服務(wù)年限；綜合比較，方案Ⅱ投資省，生產(chǎn)運(yùn)行成本低，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，真正達(dá)到了綠色環(huán)保的要求；所以，選擇方案Ⅱ?yàn)閿U(kuò)產(chǎn)技改的優(yōu)先方案。

4結(jié)語(yǔ)

馬坑鐵礦選礦廠通過(guò)考察分析和試驗(yàn)研究，在現(xiàn)有選礦設(shè)備配置的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加高壓輥磨—磨前預(yù)先磁選拋尾工藝，將選礦處理能力由300萬(wàn)t/a提到550萬(wàn)t/a，同時(shí)提高了磨機(jī)的有效利用率，降低了生產(chǎn)成本，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

表2　方案Ⅰ和方案Ⅱ運(yùn)行成本比較結(jié)果

參考文獻(xiàn)

[1]裴曉東，徐亦元，錢有軍，等.福建馬坑礦業(yè)股份有限公司鐵礦石高壓輥磨及磁選拋尾選礦工藝研究[D].馬鞍山：中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司，2014.

[2]劉建遠(yuǎn)，孫偉，周冬琴，等.福建馬坑鐵礦礦石落重試驗(yàn)與半自磨機(jī)選型研究[D].北京：北京礦冶研究總院，2014.

(收稿日期2015-12-02)

余祖芳(1965—)，男，高級(jí)工程師，364021 福建省龍巖市新羅區(qū)曹溪鎮(zhèn)崎瀨村2號(hào)。