高壓輥磨及濕式預(yù)選工藝在某大型鐵礦山的應(yīng)用

梁治安

(1.廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院)

鐵礦石在經(jīng)歷了前幾年的漫長下跌后，自2016年以來，我國鐵礦石價(jià)格有所回暖。但由于全球低成本礦產(chǎn)能持續(xù)釋放，供遠(yuǎn)大于求，鐵礦石價(jià)格仍處在歷史較低水平。隨著國家加大環(huán)保管理力度，國內(nèi)鐵礦步履維艱。當(dāng)前形勢下，只有降本增效才是鐵礦石企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，否則將面臨市場的殘酷淘汰。

高壓輥磨機(jī)是一種基于層壓粉碎原理開發(fā)的新型礦巖高效、節(jié)能的粉碎設(shè)備，其具有配置靈活、破碎比大、處理量大、節(jié)約電耗和鋼耗等優(yōu)勢[1-2]。例如：馬鋼集團(tuán)南山礦業(yè)公司凹山選礦廠是國內(nèi)首家成功將高壓輥磨機(jī)應(yīng)用于鐵礦石超細(xì)碎生產(chǎn)的礦山企業(yè)，在碎礦與磨礦系統(tǒng)之間加入以高壓輥磨機(jī)為核心的超細(xì)碎工段，將入磨粒度由原來的-20 mm降至-3 mm，并實(shí)現(xiàn)了將合格粗粒尾礦提前拋除，大大提高了系統(tǒng)產(chǎn)能，取得了節(jié)能降耗的效果。高壓輥磨超細(xì)碎工藝先后又在馬鋼白象山選礦廠與和尚橋選礦廠、承德灤平建龍礦業(yè)有限公司選礦廠、重鋼西昌礦業(yè)太和鐵礦選礦廠以及福建省德化鑫陽礦業(yè)選礦廠[3]等地成功應(yīng)用，均取得了極大的效果。為此，福建某大型鐵礦山進(jìn)行了高壓輥磨的探索應(yīng)用研究，在保證生產(chǎn)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,在節(jié)能降耗方面得到了很大的改善。

1 選礦廠概況

1.1 礦石性質(zhì)

福建某大型鐵礦是特大型矽卡巖型磁鐵礦床，經(jīng)過詳細(xì)的地質(zhì)勘探，探明總儲(chǔ)量為4.34億t，平均含鐵品位為37.99%，并伴生輝鉬礦可綜合利用；具有儲(chǔ)量大、埋藏深、層位穩(wěn)定等特點(diǎn)。礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等。非金屬礦物以硅酸鹽礦物為主，礦石中含量最多的脈石礦物為石榴石，其他還有透輝石、鈣鐵輝石、符山石、石英、方解石、綠泥石、角閃石等。

1.2 原工藝簡介

該選礦廠設(shè)計(jì)規(guī)模為處理鐵礦石350萬t/a，破碎系統(tǒng)為三段一閉路，細(xì)碎前干選工藝流程最終產(chǎn)品粒度為0～12 mm；磨選工藝為階段磨礦—階段選別—磁選柱中礦自循環(huán)工藝流程(見圖1)，最終可獲得全鐵品位為63.49%，磁性鐵回收率為98.04%的鐵精礦。

為了適應(yīng)市場發(fā)展、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、降低生產(chǎn)成本，該礦山經(jīng)過多種工藝流程方案對(duì)比，高壓輥磨及濕式預(yù)選工藝研究等一系列工作，最終確定采用高壓輥磨及濕式預(yù)選工藝，原有破碎和磨選系統(tǒng)基本無需進(jìn)行改造，只需增加以高壓輥磨機(jī)為核心的超細(xì)碎濕式篩分及濕式磁選工藝[4]，即可實(shí)現(xiàn)500萬t/a的設(shè)計(jì)規(guī)模，該項(xiàng)目投資少，可提高產(chǎn)能，節(jié)約電耗和鋼耗[3，5]。

2 高壓輥磨及濕式預(yù)選工藝工業(yè)生產(chǎn)及實(shí)踐

該礦山根據(jù)高壓輥磨工藝研究結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，將原有破碎系統(tǒng)破碎產(chǎn)品提高至-30 mm，采用成都利君生產(chǎn)的CLM200160型高壓輥磨機(jī)和SLK3685型SCHENCK直線振動(dòng)篩進(jìn)行超細(xì)碎濕式篩分閉路，獲得-3 mm篩下產(chǎn)品。經(jīng)中鋼天源生產(chǎn)的CZCS1545型濕式順流型永磁筒式磁選機(jī)預(yù)先磁選，粗精礦進(jìn)入原有磨選系統(tǒng)，鐵礦石處理規(guī)模由原來的350萬t/a提高至500萬t/a。改造后生產(chǎn)工藝流程見圖2。

圖1 原生產(chǎn)工藝流程

圖2 改造后生產(chǎn)工藝流程

2.1 生產(chǎn)工藝指標(biāo)

2018年1月正式進(jìn)入生產(chǎn)調(diào)試，5月生產(chǎn)相對(duì)穩(wěn)定，4月26日—5月25日生產(chǎn)工藝指標(biāo)見表1，調(diào)試前原生產(chǎn)工藝生產(chǎn)指標(biāo)見表2。

表1 2018年4月26日—5月25日生產(chǎn)指標(biāo)

表2 2017年11月份生產(chǎn)指標(biāo)(原工藝)

由表1、表2可知，高壓輥磨及濕式預(yù)選工藝可生產(chǎn)全鐵品位為63.58%，全鐵回收率為77.30%，磁性鐵回收率為97.63%的鐵精礦；與原工藝生產(chǎn)指標(biāo)基本無較大差異，但單月系統(tǒng)處理能力提高了近35.40個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 主要生產(chǎn)成本

該生產(chǎn)系統(tǒng)仍處于調(diào)試階段，部分生產(chǎn)成本還無法詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，僅對(duì)部分主要生產(chǎn)成本情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表3。

表3 不同生產(chǎn)工藝成本對(duì)比 元/t

注：工藝成本均為對(duì)原礦成本。

由表3可知，高壓輥磨機(jī)濕式預(yù)選工藝生產(chǎn)成本較原工藝下降2.48元/(t·原礦)，降幅達(dá)12.73個(gè)百分點(diǎn)，特別是在鋼球消耗和電耗方面，成本顯著降低。

2.3 存在的問題

(1)3～0 mm粒級(jí)預(yù)先磁選尾礦經(jīng)過0.5 mm孔徑直線篩脫水，篩下產(chǎn)品磁性鐵品位仍達(dá)到1.45%，磁性鐵損失率達(dá)0.83%。由于該部分尾礦粒級(jí)在-0.5 mm具有回收價(jià)值，可采用半磁盤式磁選機(jī)對(duì)該部分尾礦進(jìn)行掃選，掃選中礦進(jìn)入磨選系統(tǒng)再磨再選，可減少鐵金屬流失，提高回收率[6]。

(2)根據(jù)調(diào)試情況，在干式磁選和濕式預(yù)選段，尾礦產(chǎn)率合計(jì)僅為38.04%，未達(dá)到工藝設(shè)計(jì)的42%的指標(biāo)。這將影響整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)能。為此，提出在細(xì)碎篩分篩下產(chǎn)品(0～30 mm)增加干式磁選工藝，可降低高壓輥磨及濕式預(yù)選生產(chǎn)負(fù)荷，提高入磨原礦品位。

3 結(jié) 語

(1)福建某大型鐵礦是特大型矽卡巖型磁鐵礦床，主要有用礦物為磁鐵礦，并伴生輝鉬礦可綜合回收。原選礦廠年處理鐵礦石350萬t/a，破碎系統(tǒng)采用三段一閉路，細(xì)碎前干選工藝流程，最終產(chǎn)品粒度為0～12 mm；磨選工藝為階段磨礦—階段選別—磁選柱中礦自循環(huán)工藝流程，可生產(chǎn)全鐵品位為63.49%、全鐵回收率為77.40%、磁性鐵回收率為98.04%的鐵精礦。

(2)該礦山根據(jù)高壓輥磨工藝研究結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，將原有破碎系統(tǒng)破碎產(chǎn)品提高至-30 mm，后經(jīng)高壓輥磨機(jī)和直線振動(dòng)篩進(jìn)行超細(xì)碎濕式篩分閉路—濕式順流型永磁筒式磁選機(jī)預(yù)先工藝，粗精礦進(jìn)入原有的磨選系統(tǒng)，可生產(chǎn)全鐵品位為63.58%，全鐵回收率為77.30%，磁性鐵回收率為97.63%的鐵精礦。與改造前生產(chǎn)指標(biāo)幾乎一致，但單月系統(tǒng)處理能力提高了近35.40個(gè)百分點(diǎn)；生產(chǎn)成本較原工藝下降2.48元/(t·原礦)，降幅達(dá)12.73個(gè)百分點(diǎn)，成本下降顯著。

(3)在高壓輥磨及預(yù)選工藝生產(chǎn)實(shí)踐中，存在預(yù)選尾礦脫水分級(jí)篩下產(chǎn)品磁性鐵損失率高達(dá)0.83%，可采用半磁盤式磁選機(jī)對(duì)該部分尾礦進(jìn)行掃選，提高金屬回收率。為了提高系統(tǒng)產(chǎn)能，應(yīng)重點(diǎn)考慮細(xì)碎篩分篩下產(chǎn)品(0～30 mm)增加干式磁選工藝的可行性。

(4)從高壓輥磨及預(yù)選工藝在福建某大型鐵礦山的應(yīng)用情況，充分體現(xiàn)了其配置靈活、破碎比大、處理量大、節(jié)約電耗和鋼耗等優(yōu)勢，在金屬礦山具有十分重要的推廣意義。