遷西縣高家店磁鐵礦選礦工藝研究

易小祥，劉閱兵，母?jìng)鱾?，郭靖，李建華

（1.礦冶集團(tuán)科技有限公司，北京 100160；2.秦皇島首秦龍匯礦業(yè)有限公司，河北 秦皇島 066001）

遷西縣高家店鐵礦是遷西縣生產(chǎn)規(guī)模最大的鐵礦山，在遷西縣有一定的引領(lǐng)和示范作用，但由于企業(yè)裝備水平低，工藝相對(duì)落后，加之礦業(yè)經(jīng)濟(jì)不景氣，礦山的建設(shè)發(fā)展受到了嚴(yán)重的制約，發(fā)展的主要瓶頸問(wèn)題如下：(1)原有小選礦廠場(chǎng)地狹小，設(shè)備簡(jiǎn)陋，經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)運(yùn)行，現(xiàn)已顯得十分陳舊落后，能耗高，產(chǎn)量低，安全隱患多，已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)文明生產(chǎn)需要。(2)由于礦山開采多年，遺留了大量采空區(qū)未處理，存在安全隱患。(3)礦山深部地下資源回采率低。

針對(duì)上述企業(yè)需求現(xiàn)狀，為積極合理開發(fā)利用現(xiàn)有資源，力求將企業(yè)建成綠色、環(huán)保、無(wú)廢、節(jié)能的新型綠色礦山企業(yè)，樹立遷西礦山標(biāo)桿型企業(yè)，引領(lǐng)其它礦山企業(yè)走健康發(fā)展之路，高家店鐵礦遵循“以人為本、科技興安、建設(shè)健康礦山企業(yè)”的原則，準(zhǔn)備淘汰落后的設(shè)備和工藝，選擇合適廠址，采用先進(jìn)設(shè)備、合理工藝和流程，新建選礦廠和地表充填站。興辦礦業(yè)，開發(fā)礦山，可帶動(dòng)農(nóng)民致富，發(fā)展城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)[1-2]。

1 礦石性質(zhì)

1.1 XRD 物相分析

XRD 物相分析結(jié)果見圖1。

圖1 原礦的 XRD 物相分析結(jié)果Fig.1 XRD phase analysis of the raw ore

XRD 物相分析結(jié)果表明，礦石中主要鐵礦物為磁鐵礦和少量鈦鐵礦，而主要脈石礦物為含硅礦物石英。

1.2 礦石的礦物組成及原礦多元素分析

原礦多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%Table 1 Analysis results of multi-elements in the raw ore

原礦多元素分析結(jié)果表明：該礦石主要有用元素只有鐵，礦石中SiO2、Al2O3、CaO、MgO 的含量比較高，是分離時(shí)重點(diǎn)研究的對(duì)象，在選礦過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意脫硅；原礦中硫、磷含量不超標(biāo)。

1.3 原礦鐵物相分析

對(duì)原礦進(jìn)行了鐵物相分析，結(jié)果見表2。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果Table 2 Analysis results of iron phase in the raw ore

從鐵物相分析結(jié)果看，少量的鐵賦存于硅酸鐵、氧化鐵和碳酸鐵中，為了進(jìn)一步提高鐵品位，需拋除此部分鐵礦物，這會(huì)對(duì)鐵回收率略有影響[3-5]。

2 選礦實(shí)驗(yàn)

沈陽(yáng)隆基電磁科技有限股份有限公司實(shí)驗(yàn)室對(duì)鐵礦石來(lái)樣進(jìn)行可選性實(shí)驗(yàn)。原礦破碎至-12 mm經(jīng)干選，干選精礦在第一段磨礦細(xì)度-0.074 mm 65%、第二段磨礦細(xì)度-0.042 mm100%條件下的推薦工藝流程和技術(shù)指標(biāo)見圖2。

圖2 推薦工藝流程和主要技術(shù)指標(biāo)Fig.2 Recommended process flow and main technical indicators

3 選礦工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇及配置特

3.1 破碎篩分工藝流程

礦山開采方式前期為露天開采，現(xiàn)在主要為地下開采。采出礦石粒度為-750 mm，采出礦石品位為TFe 25.50%（mFe20.50%），破碎工藝為三段一閉路破碎。由于出礦礦石品位較低，依據(jù)礦石性質(zhì)并結(jié)合國(guó)內(nèi)鐵礦生產(chǎn)的成熟經(jīng)驗(yàn)，破碎作業(yè)環(huán)節(jié)中采用干式拋尾作業(yè)。

干式拋尾是將采礦時(shí)混入的廢石在進(jìn)入磨機(jī)前及時(shí)拋除，其主要優(yōu)點(diǎn)是可減少入磨礦石量，提高入磨礦石品位，降低磨機(jī)負(fù)荷及材料消耗，從而降低單位礦石的能耗及生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，拋除的尾礦經(jīng)篩分可獲得合格的建筑用石子[5-6]。

沈陽(yáng)隆基電磁科技股份有限公司提供的《遷西縣高家店鐵礦選礦試驗(yàn)報(bào)告》以及高家店鐵礦現(xiàn)有選廠的生產(chǎn)實(shí)踐，推薦破碎采用三段一閉路破碎、粉礦干選工藝流程，最終產(chǎn)品粒度為-12 mm，破碎干選數(shù)質(zhì)量流程見圖3。

圖3 破碎干選數(shù)質(zhì)量流程Fig.3 Quality and quantity flow chart of crushing dry separation

3.2 磨礦選別工藝流程研究

由于礦石組成簡(jiǎn)單，且磁鐵礦選別性較好，選礦實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磨選采用階段磨礦階段選別（二段磨礦、三次磁選）工藝流程，最終磨礦細(xì)度0.037mm 75%可以得到其TFe 品位70 %的工藝指標(biāo)。磨選數(shù)質(zhì)量流程見圖4。

圖4 磨選數(shù)質(zhì)量流程Fig.4 Flow chart of mill separation quantity and quality

3.3 選礦設(shè)計(jì)指標(biāo)

高家店鐵礦選礦廠最終產(chǎn)品為單一磁鐵精礦，精礦產(chǎn)量54 萬(wàn)t/a，品位TFe=70.00%。

3.4 主要設(shè)備選擇及說(shuō)明

(1)破碎設(shè)備：破碎作業(yè)在設(shè)備選型上做了進(jìn)口、仿進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)三種設(shè)備方案的比較。目前國(guó)內(nèi)大、中型新建選礦廠破碎作業(yè)絕大多數(shù)采用進(jìn)口破碎機(jī)。國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)除價(jià)格便宜外，無(wú)論是功耗、破碎效率，還是產(chǎn)品粒度，均不如進(jìn)口設(shè)備。設(shè)計(jì)上對(duì)進(jìn)口、仿進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)三種設(shè)備方案進(jìn)行比較。

(2)磨選設(shè)備：為了得到高純度磁鐵礦，減少磨礦的能耗，二段磨礦采用高效的塔磨機(jī)。

4 尾礦充填

由于礦山開采多年，遺留了大量采空區(qū)未處理。為消除空區(qū)安全隱患，擬建充填系統(tǒng)，將選廠排出的尾礦漿經(jīng)地表充填站處理直接充填到井下空區(qū)。對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填處理，可有效控制地下采場(chǎng)圍巖變形，避免空區(qū)災(zāi)害的發(fā)生；尾礦充填可提高礦石回采率。另一方面，可以減少尾礦庫(kù)征地、維護(hù)費(fèi)用，有效保護(hù)地表環(huán)境。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)針對(duì)高家店鐵礦礦石，研究單位進(jìn)行了大量的選礦試驗(yàn)研究工作，從而為設(shè)計(jì)合理的選礦工藝流程提供了充分的依據(jù)。

(2)對(duì)于高家店鐵礦礦石的選礦工藝流程，設(shè)計(jì)從試驗(yàn)流程、主要設(shè)備配置及現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)場(chǎng)地等方面進(jìn)行了分析，對(duì)試驗(yàn)流程進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，提出了處理高家店鐵礦礦石的推薦工藝流程。干選廢石做建筑石子，尾礦充填，達(dá)到較全面的資源綜合利用。

(3)在保證設(shè)計(jì)指標(biāo)和工藝參數(shù)的前提下，合理進(jìn)行了設(shè)備選型，并且根據(jù)地形地貌進(jìn)行設(shè)備配置，盡可能節(jié)約了投資。

(4)原礦破碎至-12 mm 經(jīng)干選后，干選精礦在第一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm 65%，經(jīng)一次磁選后，精礦再經(jīng)第二段磨礦，磨礦細(xì)度為-0.037 mm 75%，再經(jīng)兩次磁選后可獲得品位高于70.00%，回收率大于82.00%的鐵精礦。

(5)圍繞遷西縣高家店鐵礦的技術(shù)需求，遵循建設(shè)“綠色、環(huán)保、低能耗、無(wú)廢”礦山的原則，建立與企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)“工藝先進(jìn)、安全高效、綠色環(huán)?！钡倪x礦廠和地表充填站，形成集“鐵礦石生產(chǎn)、選別加工和采空區(qū)充填處理一體化”示范工程。