蒼山鐵礦選礦廠工藝擴能改造及生產實踐

李躍武 姚耿

摘要：通過對蒼山鐵礦現(xiàn)行流程的分析與考查，結合相關試驗研究和生產實踐經驗，提出流程優(yōu)化和設備改造的技術措施。最終破碎流程改造方案確定為三段一閉路加干選，新增一臺中碎；磨選流程確定為濕式預選加階段磨礦、階段選別流程，新增一臺磨機和4臺淘洗機。通過選礦廠擴能改造工程的實施和工業(yè)生產調試，選礦廠原礦處理能力由240萬t/a提高到300萬t/a以上，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：磁鐵礦；流程考查；工藝改造；磁選

近年來鐵礦石價格持續(xù)下跌，2015年至今國際鐵礦石價格一直處于低位運行。鐵礦石價格的持續(xù)下跌給國內鐵礦企業(yè)造成巨大壓力，利潤空間不斷被壓縮，甚至危及部分礦山的生存[1] 。為了適應市場變化，增強企業(yè)抗風險能力，中鋼集團蒼山鐵礦，以中鋼礦業(yè)開發(fā)有限公司開展的“中鋼礦業(yè)鐵礦采選聯(lián)合增產降耗關鍵技術與設備研發(fā)”項目為中心，結合自身實際，提出了通過對選礦廠擴能改造，實現(xiàn)降低成本、提高企業(yè)經濟效益的發(fā)展思路。

1蒼山鐵礦礦石性質

1.1礦石多元素分析及鐵物相分析

從原礦的物相分析和化學多元素分析結果可以看出：其鐵礦物均以磁性鐵為主，其次是硅酸鐵和碳酸鐵，赤褐鐵礦含量極少。

（1）礦石的礦物組成、結構構造及嵌布特性

該礦選礦工藝的目的礦物主要為磁鐵礦，其次為少量赤鐵礦和極微量褐鐵礦，碳酸鐵主要賦存于含鐵方解石，硅酸鐵主要賦存于角閃石，兩者約占全鐵16.87%，這部分鐵將隨尾礦流失而影響鐵的回收率。

鐵礦石主要為層狀構造，較少塊狀構造，后者主要見于圍巖，另有少量脈狀構造、角礫狀構造。主要結構為條帶狀結構，其次為似斑狀結構、粒狀結構和包含結構，其它結構較少。

磁鐵礦工藝粒度主要分布于0.01mm～0.05mm，分布率為46.01%，但在大于0.1毫米粒級中也分布有21.41%，粗細嵌布不均勻；主要脈石礦物角閃石和石英粒度略粗于鐵礦物，在0.1mm以上分布率分別為46.80%和48.15%。

2 改造前工藝流程及主要選礦指標[2]

蒼山鐵礦設計處理原礦240萬t/a，破碎流程為三段一閉路加干選，磨選工藝為階段磨礦、階段選別加濕式預選流程，選礦最終產品為鐵精礦，精礦品位TFe65%，選礦綜合金屬回收率59.98%，精礦產率24.64%，總選礦比4.06，尾礦品位TFe14.18%，年產精礦59.12萬t。改造器磨選工藝流程圖如圖1所示。

3 改造前選礦廠工藝設備處理能力考查與分析

3.1 破碎系統(tǒng)處理能力考查與分析

破碎預選系統(tǒng)按規(guī)定的取樣規(guī)范在現(xiàn)場進行取樣，主要破碎產品在每米皮帶上所取的重量、取樣時的皮帶速度以及計算出的設備最大處理能力如表3所示。

由上表3可以看出，破碎系統(tǒng)能力的制約瓶頸為兩臺細碎，供礦系統(tǒng)原礦處理量為443.14t/h，換算為年處理原礦量為263.23萬t/a。

3.2 磨礦系統(tǒng)處理能力考查與分析

為了考查磨選系統(tǒng)處理能力，按規(guī)定的取樣規(guī)范在粗粒濕式預選機給礦皮帶上進行取樣，在每1米皮帶上每次所取樣品的重量如表4所示。

皮帶輸送量測定結果表明，粗粒濕式預選給礦皮帶輸送機的平均輸送量為147.06t/h，換算為磨選系統(tǒng)單系列年粉礦處理能力為116.47萬t/a，兩個系列為232.94萬t/a。

3.3系統(tǒng)處理能力考查結論

1 破碎系統(tǒng)

（1）重型振動給料機原礦處理量為288.82萬t/a，實際生產運行時重振運行狀態(tài)不佳，應對重型振動給料機進行更換。

（2）中碎圓錐破碎機原礦處理量為309.77萬t/a，達到300萬t/a原礦處理量，但富余量較小，擴能改造后沒有進一步擴產的空間，應更換中碎圓錐破碎機。兩臺細碎圓錐破碎原礦處理量為263.23萬t/a，不滿足300萬t/a原礦處理能力，應對細碎系統(tǒng)進行改造。

（3）圓振篩原礦處理量為276.52萬t/a，不滿足300萬t/a原礦處理能力，根據廠房結構布置，篩分車間北側尚有空間安裝一臺圓振篩，加裝一臺圓振篩后篩分系統(tǒng)處理原礦量為414.78萬t/a，滿足300萬t/a原礦處理能力。

因此，供礦系統(tǒng)300萬t/a擴能改造項目應對中細碎系統(tǒng)進行改造，且在篩分廠房加裝一臺原規(guī)格2WYA 2665雙層圓振動篩，并對重型振動給料機進行改造或更換。

2 磨選系統(tǒng)

磨選系統(tǒng)流程考查結果表明，現(xiàn)有流程結構原礦處理量為258.82萬t/a，不滿足300萬t/a處理能力要求，因應對磨選系統(tǒng)進行工藝優(yōu)化及改造，建議增加一臺MQY3254球磨機。

4 選礦廠工藝擴能改造

常規(guī)的碎磨流程為三段一閉路破碎加上兩段或三段磨礦流程。該流程技術成熟可靠，屬于通用的工藝流程，流程比較簡單，實踐經驗多，如果采用進口設備，破碎最終產品-12mm中細級別-5mm含量在60%以上，大大降低了磨礦功耗。

根據現(xiàn)場實際情況，本次常規(guī)改造方案破碎系統(tǒng)采用1臺HP500圓錐破碎機作為中碎，中碎HP500選擇標準超粗腔型（STD EC），緊邊給料口間隙335mm。原有的中碎CH660改變腔型后（CX改為F） 與另兩臺共同作細碎設備，改造后細碎為3臺CH660圓錐破碎機，在篩分車間北側加裝一臺原規(guī)格2WYA 2665雙層圓振動篩。

磨礦系統(tǒng)新增一臺MQY3254球磨機（裝機功率800 kW）做二段磨礦，配套Φ500×6旋流器組；在二段磨礦選別系統(tǒng)引入淘洗磁選機。二次磁選精礦直接進入淘洗磁選機，去掉原有三次和濃縮磁選機。擴能改造后工藝流程圖如圖2所示。

蒼山鐵礦選礦廠擴能改造調試完成后，選礦廠于2015年10月份滿負荷生產運行，圓滿實現(xiàn)了預期目標，取得了良好的經濟效益。

5 選礦廠擴能改造效果評價

5.1 擴能改造前后選礦廠處理能力對比

注：2014年上半年磨選系統(tǒng)小時處理能力為155.63t/h，較流程考查時的147.06t/h提高了5.5%，主要原因是2014年上半年選礦廠根據所實際情況對供礦振動篩篩網進行了調整，并對鋼球級配進行了調整。

由表7可知：選礦廠擴能改造后供礦系統(tǒng)處理能力由2014年上半年的393.87t/h，提高到擴能改造后的552.74t/h，提高40.33%；磨選系統(tǒng)處理能力由2014年上半年的155.63t/h，提高到擴能改造后的195t/h，提高25.3%。

擴能改造完成后，供礦系統(tǒng)年處理原礦量為328.33萬t/a，磨選系統(tǒng)年處理原礦量為343.2萬t/a。達到300萬t/a擴能改造要求。

5.2 擴能改造效益分析

注：2015年10月份由于選礦廠政策性限產，供礦系統(tǒng)作業(yè)率為57.37%，磨選系統(tǒng)作業(yè)率為73.2%，因此擴能改造后2015年10月份原礦處理量較低，僅為22.84萬t。

由表8可知，擴能改造后選礦廠選礦成本由擴能改造前的98.39元/t降低至83.02元/t，每噸降低15.37元。擴能改造后選礦廠年產精礦73萬噸，每年可節(jié)約選礦加工費1122.01萬元。

6 擴能改造后問題及建議

（1）選礦廠擴能改造后出現(xiàn)一段磨機頻繁漲肚，二段磨機“吃不飽”的問題，主要原因為一段球磨機循環(huán)負荷高，單位容積的小時通過量過大。建議在一段設置旋流器底流粗選作業(yè)，降低一段磨礦分級回路中不必要的負荷量，并緩解一段分級的反富集現(xiàn)象。

（2）二段旋流器分級效率底，底流夾細、夾精礦嚴重。建議將二段分級機改為多錐形旋流器，并增加二段磨機排礦淘洗磁選作業(yè)，有利于克服二段分級的反富集現(xiàn)象，可大大減少旋流器底流夾細、加精礦的問題，對于減少二段磨礦分級回路的不必要的負荷量、提高處理能力具有重要作用。

參考文獻：

[1]張艷飛， 陳其慎， 于汶加，等. 2015-2040年全球鐵礦石供需趨勢分析[J]. 資源科學， 2015， 37（5）：921-932.

[2]姚耿， 司不知， 劉彬. 全自動淘洗磁選機在中鋼蒼山鐵礦的應用[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)， 2015（6）：192-193.

（作者單位：中鋼集團山東礦業(yè)有限公司）