羅河鐵礦選礦工藝流程優(yōu)化

劉 軍 丁開振 王 炬

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽 馬鞍山 243071；2.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 231562)

馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司鐵礦石資源量為3.4億t、黃鐵礦資源量為4 083萬t，礦山按采選500萬t/a的規(guī)模進(jìn)行建設(shè)，其中一期300萬t/a的采選系統(tǒng)于2010年開工建設(shè)，2011 年11 月投入生產(chǎn)。設(shè)計(jì)的選礦工藝流程為三段一閉路破碎(粗碎在井下)—階段磨礦—浮選—弱磁選—強(qiáng)磁選—重選流程，即從一段粗磨產(chǎn)品中浮選回收黃鐵礦，浮選尾礦弱磁粗選預(yù)富集后再磨再選回收磁鐵礦，弱磁尾礦采用強(qiáng)磁+重選工藝回收赤鐵礦，總尾礦經(jīng)高效濃縮機(jī)濃縮后輸送至尾礦庫。

選礦廠自投產(chǎn)以來，主要存在以下問題：

(1)一段球磨機(jī)平均臺時(shí)產(chǎn)能僅為150～160 t，明顯低于設(shè)計(jì)的189.39 t。

(2)磁鐵精礦鐵品位為65%～66%，含硫高達(dá)0.45%～0.50%，影響鐵精礦的銷售。

(3)赤鐵精礦鐵品位僅為43%～48%，明顯低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

(4)硫精礦含Cu約0.25%，未加以回收，影響了資源的綜合利用效率。

為解決上述問題，馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司與中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院等單位進(jìn)行了聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，取得了一定的成果，為羅河鐵礦選礦工藝流程優(yōu)化指明了方向，部分工藝優(yōu)化已付諸實(shí)施。

1 原礦性質(zhì)

羅河鐵礦石按礦石的自然類型分為磁鐵礦礦石、赤鐵礦-磁鐵礦礦石、赤鐵礦礦石、黃鐵礦-磁鐵礦(赤)礦石、菱鐵礦-磁鐵礦(赤)礦石，鐵主要賦存在磁鐵礦中，其次賦存在假象赤鐵礦及少量的褐鐵礦中，硫化鐵的含鐵礦物為黃鐵礦及微量的磁黃鐵礦，含銅礦物為黃銅礦等。礦石中的脈石礦物主要為透輝石、長石、石英、硬石膏等。

礦石的結(jié)構(gòu)以自形—半自形晶結(jié)構(gòu)為主，其次有他形晶結(jié)構(gòu)，交代假象結(jié)構(gòu)，交代網(wǎng)狀或網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以致密塊狀為主，其次為浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造。

磁鐵礦主要以自形—半自形晶致密塊狀和網(wǎng)狀、網(wǎng)脈狀集合體與脈石共生，最大粒徑為10 mm，最小為0.01 mm，一般為0.10～1.50 mm。黃鐵礦以自形—半自形晶為主，最大粒徑為1.50 mm，最小為0.005 mm，一般為0.30～0.01 mm。

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，硫物相分析結(jié)果見表3。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果

2 現(xiàn)場流程與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)指標(biāo)

為全面了解選礦工藝中存在的問題，對選礦廠磨

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果

表3 原礦硫物相分析結(jié)果

選流程進(jìn)行了考查，結(jié)果表明，礦石在一段閉路磨礦細(xì)度為-0.076 mm占53.74%的情況下，采用1粗2精1掃流程選硫，弱磁粗選精礦閉路磨礦至-0.076 mm占71.27%后進(jìn)行1次弱磁精選、1次濃縮磁選獲得磁鐵精礦，弱磁粗選尾礦與弱磁精選尾礦合并濃縮后經(jīng)1次強(qiáng)磁選，強(qiáng)磁選精礦與弱磁濃縮磁選尾礦合并濃縮后經(jīng)螺旋溜槽重選，最終獲得硫品位為44.12%、硫回收率為54.92%的硫精礦，鐵品位為65.03%、含硫0.51%、鐵回收率為72.26%的磁鐵精礦，以及鐵品位為45.32%、含硫2.91%、鐵回收率為1.43%的重選鐵精礦。其中硫浮選、弱磁選的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)見表4，強(qiáng)磁選、重選作業(yè)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)見表5。

3 現(xiàn)場工藝所存在的問題與優(yōu)化

3.1 一段球磨問題分析與工藝優(yōu)化

根據(jù)流程考查所測得的數(shù)據(jù)，計(jì)算各段球磨機(jī)按-0.076 mm粒級計(jì)的單位處理量q，見表6。

由表6可看出，現(xiàn)場測得的球磨機(jī)q值均小于設(shè)計(jì)值，一段表現(xiàn)得尤其突出。

為了測定羅河鐵礦現(xiàn)生產(chǎn)一段球磨給礦的磨礦難易程度，以龍橋鐵礦一段球磨給礦為標(biāo)準(zhǔn)樣，進(jìn)行了相對可磨度測定試驗(yàn)，結(jié)果見圖1。

表4 硫浮選、弱磁選作業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)

表5 強(qiáng)磁選、重選作業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)

表6 各段球磨機(jī)的q值

圖1 羅河鐵礦相對可磨度曲線

由圖1可計(jì)算出羅河鐵礦一段球磨給礦的

K55=9.5/13.0=0.731，

(1)

K75=15.0/17.6=0.852.

(2)

即新生-0.076 mm粒級產(chǎn)率為55%所對應(yīng)的相對可磨度系數(shù)為0.731；新生-0.076 mm粒級產(chǎn)率為75%所對應(yīng)的相對可磨度系數(shù)為0.852，可見，羅河鐵礦石比龍橋鐵礦石難磨。

根據(jù)龍橋鐵礦一段球磨機(jī)(φ3.6 m×6.0 m)的q值1.5 t/(m3h)，并結(jié)合相對可磨度系數(shù)，計(jì)算出的羅河鐵礦一段球磨機(jī)q值為1.5×0.731=1.097 t/(m3h)，與生產(chǎn)實(shí)際值1.04 t/(m3h)基本一致，故可確定在現(xiàn)有磨礦條件下(入磨粒度、礦石性質(zhì)、球磨機(jī)大小)，一段球磨機(jī)處理能力提高的幅度十分有限。

根據(jù)目前的選礦技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，可通過在現(xiàn)場破碎作業(yè)后增設(shè)高壓輥磨系統(tǒng)，以改善礦石的可磨性，從而實(shí)現(xiàn)一段球磨系統(tǒng)處理能力的提升。

3.2 磁鐵精礦含硫超標(biāo)原因分析與解決措施

為了確定現(xiàn)場磁鐵精礦含硫超標(biāo)的原因，取現(xiàn)場硫浮選給礦、弱磁粗選給礦、弱磁精選給礦，在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7，現(xiàn)場弱磁選鐵精礦硫物相分析結(jié)果見表8。

表7 硫浮選、弱磁選作業(yè)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

表8 現(xiàn)場弱磁選鐵精礦硫物相分析結(jié)果

由表7、表8可知，現(xiàn)場的磨礦細(xì)度較好地實(shí)現(xiàn)了硫化礦物的單體解離，且現(xiàn)場浮硫充分，弱磁選鐵精礦中以磁黃鐵礦形式存在的硫占比很低，因此，造成弱磁選鐵精礦硫超標(biāo)的原因主要是弱磁選效果欠佳，機(jī)械夾雜嚴(yán)重。 因此，應(yīng)通過增加弱磁選段數(shù)和弱磁選機(jī)臺數(shù)(以降低弱磁選設(shè)備處理量)來改善分選效果。

3.3 赤鐵礦精礦品位低的原因與解決措施

為了驗(yàn)證現(xiàn)場的強(qiáng)磁選、重選作業(yè)的效果，取現(xiàn)場強(qiáng)磁選給礦、重選給礦在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見表9，現(xiàn)場強(qiáng)磁選給礦、重選給礦篩析結(jié)果分別見表10、表11。

由表9～11可知：現(xiàn)場強(qiáng)磁選給礦、重選給礦粒度較粗，且粗粒級品位明顯較低(重選給礦尤其如此)，這部分粗粒級既易造成強(qiáng)磁選介質(zhì)盒堵塞、惡化強(qiáng)磁選效果，又難以在重選作業(yè)中拋除，因而導(dǎo)致重選精礦鐵品位較低。因此，宜在強(qiáng)磁選前篩除+0.3 mm粒級。

同時(shí)，結(jié)合流程考查期間暴露出的強(qiáng)磁選設(shè)備每小時(shí)通過的體積量過大問題，建議適當(dāng)提高強(qiáng)磁選給礦濃度，以改善強(qiáng)磁選分選效果。在2.2節(jié)介紹的弱磁選效果得到改善后，濃縮磁選尾礦再進(jìn)重選，可為改善重選效果創(chuàng)造條件。另外，增設(shè)重選精選作業(yè)，有利于提高赤鐵礦精礦鐵品位。

表9 強(qiáng)磁選、重選作業(yè)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

表10 強(qiáng)磁選給礦粒度分析結(jié)果

表11 重選給礦粒度分析結(jié)果

3.4 銅硫分離可選性研究

3.4.1 硫精礦成分與銅相態(tài)分析

現(xiàn)場硫精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表12，銅物相分析結(jié)果見表13。

表12 硫精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果

注：Au、Ag的含量單位為g/t。

表13 硫精礦中銅物相分析結(jié)果

表12表明，硫精礦中的Cu具有綜合回收價(jià)值。

表13表明，硫精礦中Cu主要以硫化銅的形式存在，占總銅的93.53%。

3.4.2 銅硫分離試驗(yàn)結(jié)果

在對磨礦粒度、抑制劑石灰用量、銅礦物捕收劑C330用量、起泡劑2#油用量進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了開路試驗(yàn)和閉路試驗(yàn)，閉路流程見圖2，結(jié)果見圖3。

3 結(jié) 語

(1)羅河鐵礦石性質(zhì)復(fù)雜，礦物種類繁多，且多種礦物具有回收價(jià)值。

圖2 含銅硫精礦銅硫分離閉路試驗(yàn)流程

圖3 含銅硫精礦銅硫分離閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

(2)礦石難磨是一段球磨處理能力達(dá)不到設(shè)計(jì)值的主要原因。在現(xiàn)有磨礦條件下，球磨處理能力提高幅度有限，可通過采用高壓輥磨超細(xì)碎工藝來降低礦石入磨粒度，改善礦石的可磨性，實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)。

(3)磁鐵精礦含硫超標(biāo)的主要原因是機(jī)械夾雜，現(xiàn)場可通過增加弱磁選機(jī)臺數(shù)等措施來改善弱磁選效果，實(shí)現(xiàn)磁鐵精礦降硫目標(biāo)。

(4)粒度粗、單體解離不充分是赤鐵礦選別指標(biāo)差的主要原因，可通過在入選前篩出+0.3 mm粒級來改善分選效果，提高赤鐵礦精礦指標(biāo)。

(5)在含銅硫精礦再磨至-0.076 mm占85%的情況下，采用1粗3精2掃、中礦順序返回流程抑硫浮銅，可獲得銅品位為17.51%、銅回收率為59.54%的銅精礦，以及硫品位為44.25%、硫回收率為99.34%的硫精礦。

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