秦皇島某微細(xì)粒鐵礦攪拌磨細(xì)磨—磁選工藝試驗研究

龍淵，劉瑜，肖驍，張國旺，趙湘，石立

1.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012；2.湖南金磨科技有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012

1 引言

秦皇島地區(qū)擁有豐富的鐵礦石資源[1]，但其中鐵礦物嵌布粒度較細(xì)，資源利用率較低，當(dāng)?shù)剡x礦廠對原礦進行兩段球磨機磨礦，磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074 mm占75%～80%，然后采用2～3次弱磁選分選，所得鐵精礦鐵品位只能達到55%左右，且磨礦能耗高，嚴(yán)重制約了選礦廠的經(jīng)濟效益。立式攪拌磨機[2-3]是近年來興起的高效節(jié)能細(xì)磨設(shè)備，其磨礦產(chǎn)品粒度為0.020～0.100 mm。為了充分利用秦皇島地區(qū)的鐵礦資源，提高鐵精礦指標(biāo)及經(jīng)濟效益，用立式攪拌磨機對當(dāng)?shù)啬宠F礦的粗精礦進行細(xì)磨，以提高磨礦產(chǎn)品解離度，并優(yōu)化細(xì)磨條件，確定合理的細(xì)磨—磁選工藝流程，提高分選指標(biāo)，為當(dāng)?shù)匚⒓?xì)粒嵌布鐵礦資源綜合回收利用提供技術(shù)支持[4-5]。

2 試驗樣品及設(shè)備

2.1 試驗樣品

試驗樣品為秦皇島青龍地區(qū)某鐵礦的粗精礦(以下稱為給料)，其粒度為-0.074 mm占75%左右。通過混樣后，進行了給料鐵物相分析、主要元素化學(xué)分析和粒度分析，其結(jié)果分別列于表1～表3中。給礦樣品中TFe品位為45.86%，磁性鐵含量為43.58%，需要去除的主要有害雜質(zhì)為SiO2。粒度越細(xì)的粒級中，鐵品位越高，要提高鐵精礦品位，給料需要細(xì)磨至0.038 mm以下，鐵礦物才能更好地單體解離出來。

表1 給料中不同鐵物相含量 /%

表2 給料中主要化學(xué)成分的含量 /%

表3 給料粒度分析結(jié)果

2.2 試驗設(shè)備

試驗所用的主要設(shè)備為立式螺旋攪拌磨機和磁選機等，其規(guī)格型號如表4所示。

表4 試驗中所用的主要設(shè)備

3 再磨—磁選試驗研究

3.1 再磨細(xì)度的影響

由于秦皇島地區(qū)鐵礦石中鐵礦物嵌布粒度較細(xì)，磁選難度較高，因此對給料攪拌磨后進行一次粗選一次精選的兩段磁選(方案1，圖1a)和一次粗選和兩次精選的三段磁選(方案2，圖1b)探索試驗，磨礦產(chǎn)品的細(xì)度-0.038 mm粒級含量分別為80.56%、85.35%、90.18%和95.22%，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖1 磨礦—磁選試驗工藝流程

由圖2可以看出，隨著磨礦細(xì)度變細(xì)，精礦中磁性鐵品位升高，回收率也升高，在磨礦細(xì)度為0.038 mm達到95%時，采用磁選方案1可以獲得鐵品位為62.51%、回收率為99.37%的選礦指標(biāo)。磁選方案2所獲得的精礦回收率也達到了99.37%以上，但比磁選方案1所獲得的精礦鐵品位要高。由此可以看出，磁選方案2要優(yōu)于磁選方案1，后續(xù)將對磁選方案2進行進一步研究。

圖2 不同磨礦細(xì)度下的磁選精礦指標(biāo)

3.2 磁選試驗

在細(xì)度試驗中，雖然鐵精礦回收率達到了較高水平，但所得的精礦鐵品位未能達到65%以上。為此，后續(xù)將通過適當(dāng)降低磁選磁場磁感應(yīng)強度、犧牲部分回收率來提高精礦鐵品位。

將礦樣細(xì)磨至-0.038 mm占95%左右，采用磁選方案2，并適當(dāng)降低磁場磁感應(yīng)強度進行磁選試驗，其工藝流程見圖3，此時粗選、精選1和精選2的磁場磁感應(yīng)強度分別由0.18、0.15和0.13 T降低到0.10、0.08 和0.06 T。

圖3 磁選試驗流程

磨礦產(chǎn)品細(xì)度對鐵精礦產(chǎn)率、品位和回收率的影響見圖4所示。

圖4 磨礦細(xì)度對磁選精礦指標(biāo)的影響

由圖4可知，隨著磨礦細(xì)度變細(xì)，精礦鐵品位升高，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 mm占95.43%時，精礦磁性鐵品位達到了64.06%(全鐵品位為65.94%)；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 mm占96.40%時，精礦磁性鐵品位達到了65.12%(全鐵品位為67.08%)；當(dāng)磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.038 mm占98.70%時，精礦磁性鐵品位達到了66.16%(其中全鐵品位為67.73%)，且磁性鐵回收率達到了97.40%。

4 磨礦條件試驗

4.1 磨礦細(xì)度對磨礦電耗影響

在本試驗中，磨礦設(shè)備采用試驗室JM260型立式攪拌磨礦機，并采用扭矩儀測定電耗[6]，磨礦濃度為60%，磨礦介質(zhì)為Φ8～16 mm鋼球，裝球量75 kg(充填率為60%)，給料樣品給入量為10 kg，球料質(zhì)量比(簡稱球料比)為7.5:1，磨礦轉(zhuǎn)速150 r/min。磨礦細(xì)度對磨礦電耗的影響如圖5所示。

圖5 磨礦產(chǎn)品細(xì)度對應(yīng)的磨礦電耗

由圖5可以看出，隨著磨礦細(xì)度變細(xì)，磨礦電耗增大，當(dāng)磨礦產(chǎn)品中-0.038 mm粒級含量為95%時，其磨礦電耗約為15.20 kW·h/t。

4.2 不同球料比的對磨礦電耗的影響

細(xì)磨至產(chǎn)品細(xì)度-0.038 mm含量為95%和其余試驗條件相同4.1，對不同球料質(zhì)量比分別為6.5:1、7:1、7.5:1和8:1)時的磨礦電耗進行了測定，其結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同球料比對磨礦電耗的影響

由圖6可以看出，不同球料比對應(yīng)的磨礦電耗是不同的，當(dāng)球料比為6.5:1時，雖然處理量較大，但是單位磨礦電耗最高；球料比為8:1時，磨機的處理量小，轉(zhuǎn)換成每噸給料所對應(yīng)的單位磨礦電耗卻比 7.5:1 的球料比要高；球料比為7.5:1時，磨礦綜合電耗最小，其值為15.20 kW·h/t。因此，后續(xù)將選用球料比為7.5:1進行試驗。

4.3 磨礦質(zhì)量濃度對磨礦電耗的影響

在磨礦質(zhì)量濃度影響試驗中，磨礦質(zhì)量濃度分別為50%、55%、60%和65%，其余試驗條件同4.1，試驗結(jié)果見圖7。

圖7 磨礦質(zhì)量濃度對磨礦電耗的影響礦漿

由圖7可以看出，在礦漿質(zhì)量濃度50%～66%范圍內(nèi)磨礦電耗相近，這說明磨礦質(zhì)量濃度對立式螺旋攪拌磨磨礦電耗影響較小。當(dāng)磨礦質(zhì)量濃度為60%時，綜合磨礦電耗相對來說為最低，其值為15.20 kW·h/t。

4.4 磨礦綜合條件

綜上所述，對于該原礦樣品，其最佳的磨礦條件為采用Φ8～16 mm鋼球作為磨礦介質(zhì)，磨機轉(zhuǎn)速為150 r/min，裝球量75 kg，球料比為7.5:1，磨礦質(zhì)量濃度為60%。結(jié)合磁選指標(biāo)，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 mm占98%以上時，雖有好的選礦指標(biāo)，但需要的磨礦電耗大于21.0 kW·h/t，經(jīng)濟運營成本較大。而磨礦至-0.038 mm占95.43%時，精礦磁性鐵品位雖未能達到65%以上，但全鐵品位能達到65.95%以上，磁性鐵回收率達到了97%以上的優(yōu)良水平，且磨礦電耗約為15.28 kW·h/t，因此，綜合能耗及選礦指標(biāo)考慮，磨礦產(chǎn)品細(xì)度達-0.038 mm占95%左右即可獲得良好的選礦指標(biāo)。

5 結(jié)論

(1)該粗精礦樣品磨礦細(xì)度為-0.038 mm占95.43%時，再經(jīng)一次粗選兩次精選，可以獲得產(chǎn)率66.12%、磁性鐵品位為64.06%(全鐵品位為65.94%)和磁性鐵回收率為97.16%優(yōu)良選礦指標(biāo)。

(2)該粗精礦樣立式攪拌磨機細(xì)磨試驗結(jié)果表明，其最佳的磨礦條件為采用Φ 8～16 mm鋼球作為磨礦介質(zhì)，磨機轉(zhuǎn)速150 r/min，裝球量75 kg，球料比7.5:1，磨礦質(zhì)量濃度60%。該粗精礦樣磨礦至-0.038 mm占95.00%左右時，其磨礦電耗約為15.20 kW·h/t。

(3)試驗研究發(fā)現(xiàn)，秦皇島地區(qū)的鐵礦為微細(xì)粒嵌布鐵礦資源，需細(xì)磨至-0.038 mm占95%以上時，才能實現(xiàn)較好的單體解離，從而獲得較好的選礦指標(biāo)。立式攪拌磨機可作為細(xì)粒級礦物磨礦設(shè)備的良好選擇。