南芬選礦廠精選工藝改進(jìn)研究①

肖啟飛， 朱東方

（1.本溪鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 南芬選礦廠，遼寧 本溪117014； 2.沈陽隆基電磁科技股份有限公司，遼寧 撫順113122）

本鋼南芬選礦廠作為本鋼原料的主要供應(yīng)基地之一，設(shè)計(jì)規(guī)模為年處理原礦石1 300 萬噸，主要產(chǎn)品為鐵精礦，產(chǎn)量由1944 年的39 萬噸發(fā)展到2018 年的415 萬噸。 本鋼南芬選礦廠入選礦石來自南芬露天鐵礦，近幾年由于加大了對主采場中、北部部位的推采速度，從2008 年開始紅礦和過渡類型北山礦石較多。 北山礦石基本屬于難磨難選類型，結(jié)晶粒度細(xì)，礦石相應(yīng)也要細(xì)磨才能達(dá)到單體解離，球磨機(jī)磨礦能力明顯下降，嚴(yán)重影響本鋼南芬選礦廠弱磁選的生產(chǎn)工藝主流程。

南芬選礦廠四選作業(yè)區(qū)大選廠房內(nèi)磁選柱于2006 年投入使用，是生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，目前已運(yùn)行13年，存在設(shè)備老化、提質(zhì)幅度小等問題，制約著生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)一步提升，急需更新改造。

1 選礦廠磁選柱簡介及存在問題

1.1 磁選柱簡介

磁選柱是2003 年南芬選礦廠降硅提鐵工藝改造選用的新設(shè)備，四選作業(yè)區(qū)現(xiàn)有Φ600 mm 型磁選柱28 臺，是生產(chǎn)的關(guān)鍵精選設(shè)備。 該設(shè)備采用特殊的電源供電方式，使磁系在分選空間產(chǎn)生特殊的變換機(jī)制，對磁選礦漿進(jìn)行反復(fù)多次的團(tuán)聚-分散-團(tuán)聚作用，能較充分地分選出常規(guī)磁選設(shè)備分選后夾雜的中、貧連生體及單體脈石。 從實(shí)踐運(yùn)行看，磁選柱運(yùn)行平穩(wěn)可靠、操作便利，而且調(diào)節(jié)精礦品位能力非常強(qiáng)，是提高精礦質(zhì)量的極佳設(shè)備［1］。

1.2 目前的選礦工藝

目前選礦流程中細(xì)篩篩下合格品經(jīng)大筒徑磁選機(jī)濃縮后的精礦產(chǎn)品進(jìn)入磁選柱進(jìn)行精選，磁選柱精礦產(chǎn)品進(jìn)入過濾進(jìn)行脫水，溢流進(jìn)入大筒磁選機(jī)進(jìn)行濃縮磁選。 選廠流程見圖1。 磁選柱給礦濃度30%～50%，給礦TFe 品位大于65.50%，給礦粒度-0.074 mm粒級含量87%，排礦濃度60%～65%，排礦TFe 品位大于67.00%［2］。

圖1 南芬選礦廠工藝流程

1.3 生產(chǎn)中存在的問題

在磁選柱的實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要存在以下問題：

1） 設(shè)備老化。 南芬選礦廠Φ600 mm 型磁選柱屬于早期第一代產(chǎn)品，運(yùn)行時(shí)間長，設(shè)備磨損嚴(yán)重，電控系統(tǒng)故障頻繁，經(jīng)過多次修復(fù)已無法保證設(shè)備原技術(shù)狀態(tài)，現(xiàn)已影響到生產(chǎn)的運(yùn)行；設(shè)備規(guī)格小、臺時(shí)處理能力低，因此設(shè)備臺數(shù)多，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，生產(chǎn)運(yùn)行波動(dòng)大。

2） 精礦產(chǎn)品質(zhì)量較差。 根據(jù)生產(chǎn)考查磁選柱提質(zhì)品位較低，為0.8 個(gè)百分點(diǎn)，尤其是大選流程磁選柱提質(zhì)僅0.57 個(gè)百分點(diǎn)，中礦品位高達(dá)33%，對鐵精礦質(zhì)量及產(chǎn)量影響較大，無法達(dá)到預(yù)期的精礦指標(biāo)。

2 磁懸浮精選機(jī)更新改造及試驗(yàn)情況

2.1 改進(jìn)概況

根據(jù)磁選柱設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合南芬選礦廠的實(shí)際情況，確定采用1 臺LJC-5000 磁懸浮精選機(jī)（Φ1 400 mm）對四選作業(yè)區(qū)大選9＃系統(tǒng)5 臺Φ600 mm 型磁選柱進(jìn)行更新改造。 設(shè)備于2019 年4 月采購到廠，2019年5 月完成設(shè)備安裝，2019 年6 月完成生產(chǎn)調(diào)試和試驗(yàn)考察工作，全面投入生產(chǎn)運(yùn)行，目前運(yùn)行效果良好。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)地點(diǎn)為四選作業(yè)區(qū)大選磁選柱間，試驗(yàn)時(shí)間為2019 年6 月12 日～7 月9 日。 由四選作業(yè)區(qū)和生產(chǎn)技術(shù)室共同組織采樣；由生產(chǎn)技術(shù)室試驗(yàn)室進(jìn)行制樣、粒度篩析和化驗(yàn)分析。

對四選作業(yè)區(qū)大選新安裝的Φ1 400 mm 磁懸浮精選機(jī)給礦、磁懸浮精選機(jī)精礦和磁懸浮精選機(jī)中礦分別進(jìn)行取樣，每批次取樣3 個(gè)，共計(jì)取樣26 批次，對照磁懸浮精選機(jī)技術(shù)協(xié)議中的工況條件，將4 批次不符合工況條件的數(shù)據(jù)去除，其余22 批次數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及平均數(shù)據(jù)見表1。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

磁懸浮精選機(jī)的精礦品位最高提升幅度可以達(dá)到3 個(gè)百分點(diǎn)，平均提升幅度為1.68 個(gè)百分點(diǎn)。 調(diào)試過程中保持了良好的回收率，并在節(jié)水、節(jié)能的前提下，保留了設(shè)備提品能力。

磁懸浮精選機(jī)的精礦濃度可達(dá)到60%，如果從工藝設(shè)備數(shù)量減少方面考慮，可以減少磁懸浮精選機(jī)后段濃縮磁選機(jī)，將精礦直接排走，縮短工藝流程，減輕日常維護(hù)量。 省去濃縮磁選機(jī)后，也可以節(jié)省選廠電耗、管路損耗及泵類損耗，減輕日常維護(hù)人員的工作壓力。

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

Φ1 400 mm 磁懸浮精選機(jī)精礦品位平均提升幅度為1.68 個(gè)百分點(diǎn)，精礦粒度-0.074 mm 粒級占87.19%。磁懸浮精選機(jī)中礦品位較低，磁懸浮精選機(jī)回收率較高。

采樣期間磁懸浮精選機(jī)工作狀態(tài)基本穩(wěn)定，從22批次試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：在給礦品位較高時(shí)，精礦提質(zhì)幅度較小；給礦品位較低時(shí)，精礦提質(zhì)幅度較大，有的達(dá)到3 個(gè)百分點(diǎn)；給礦品位在達(dá)到工序指標(biāo)時(shí)，精礦提品幅度基本上在1～2 個(gè)百分點(diǎn)之間，精礦提質(zhì)幅度高于原有的磁選柱。 處理能力可達(dá)28 ～30 t／h。 磁懸浮精選機(jī)的精礦提質(zhì)能力還有提升空間。

經(jīng)考查，Φ1 400 mm 磁懸浮精選機(jī)臺時(shí)處理能力與現(xiàn)有磁選柱相比可提高2.5～3 倍，提質(zhì)幅度1.68 個(gè)百分點(diǎn)，中礦品位僅19.22%，提質(zhì)幅度較原磁選柱提高1.1～3.02 個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高0.54 個(gè)百分點(diǎn)。

3 LJC-5000 磁懸浮精選機(jī)簡介

本次改進(jìn)采用的LJC-5000 磁懸浮精選機(jī)是沈陽隆基電磁科技股份有限公司生產(chǎn)的第四代電磁重選設(shè)備，主要用于磁性礦物的精選階段。 該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1） 提品降硅。 提高精礦品位2 ～9 個(gè)百分點(diǎn)，降低硅、硫、磷等雜質(zhì)含量。

2） 增加產(chǎn)能。 在不降低精礦品位的前提下，適當(dāng)放粗磨礦粒度，提高產(chǎn)能。

3） 設(shè)備結(jié)構(gòu)采用新式設(shè)計(jì)理念。 入選礦物進(jìn)入設(shè)備的方式和溢流尾礦方式與傳統(tǒng)磁選柱和淘洗機(jī)不同，顛覆傳統(tǒng)設(shè)備的流體運(yùn)動(dòng)軌跡方式，采用四周給礦、中心溢流、微流磁控。

4） 整體運(yùn)輸和安裝。 LJC-5000 磁懸浮精選機(jī)設(shè)備采用一體式結(jié)構(gòu)，方便現(xiàn)場安裝，節(jié)省投產(chǎn)周期。 整套設(shè)備主要由主機(jī)、給礦箱（內(nèi)部結(jié)構(gòu)）、給水管、控制柜組成，給礦箱用于設(shè)備給礦，將物料給入給礦箱內(nèi)，并由給礦箱將物料送入主機(jī)內(nèi)部。 主機(jī)上的溢流槽主要用于排出尾礦。

5） 自動(dòng)化程度高。 主機(jī)是物料的主要分選區(qū)，負(fù)責(zé)對物料進(jìn)行分選。 控制柜負(fù)責(zé)勵(lì)磁供電、監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)、自動(dòng)化控制；傳感器將探測到的信號傳遞給控制柜，控制柜根據(jù)信號進(jìn)行計(jì)算并對電動(dòng)閥門、磁場進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。 通過PLC 建立邏輯模型和公式實(shí)現(xiàn)智能控制。

4 結(jié) 論

1） 南芬選礦廠磁選柱運(yùn)行時(shí)間長，設(shè)備磨損嚴(yán)重，電控系統(tǒng)故障頻繁，經(jīng)過多次修復(fù)已無法保證設(shè)備原技術(shù)狀態(tài)，已影響到生產(chǎn)運(yùn)行。 根據(jù)生產(chǎn)考查磁選柱提質(zhì)品位幅度較低，僅0.57 個(gè)百分點(diǎn)，中礦品位高達(dá)33%，對鐵精礦質(zhì)量及產(chǎn)量影響較大。

2） 采用沈陽隆基生產(chǎn)的LJC-5000 磁懸浮精選機(jī)代替現(xiàn)有磁選柱，臺時(shí)處理能力可提高2.5 ～3 倍，提質(zhì)幅度達(dá)1.68 個(gè)百分點(diǎn)，中礦品位僅19.22%，提質(zhì)幅度較原磁選柱提高1.1 ～3.02 個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高0.54 個(gè)百分點(diǎn)。

3） 通過對四選作業(yè)區(qū)大選磁選柱的考察研究，不但解決了四選作業(yè)區(qū)精礦質(zhì)量低的問題，同時(shí)對南芬選礦廠其它選別作業(yè)區(qū)磁選柱更新改造提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。