司家營(yíng)鐵礦高壓輥磨工藝試驗(yàn)研究

陳 晨 彭 成 邊新峰 來(lái)有邦 李珺瑋

（河鋼礦業(yè)司家營(yíng)北區(qū)分公司）

高壓輥磨機(jī)是20世紀(jì)80年代由德國(guó)研制的高效粉碎設(shè)備，特別適合大型化工業(yè)生產(chǎn)的要求，已廣泛應(yīng)用于各種礦石的破碎作業(yè)［1-8］。我國(guó)金屬礦石資源種類繁多，但大多數(shù)礦種的礦石資源都屬于貧、雜、細(xì)難選礦石資源。國(guó)內(nèi)金屬礦山企業(yè)為了解決自身在礦業(yè)開(kāi)發(fā)上存在的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)保等方面面臨的突出問(wèn)題，積極引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外新型、高效的礦山生產(chǎn)工藝設(shè)備。

選礦廠碎磨作業(yè)能耗占整個(gè)選廠總能耗的70%左右，是選礦廠能耗的主要構(gòu)成部分。十余年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多選廠，特別是鐵礦石選礦廠，紛紛在傳統(tǒng)的三段一閉路破碎工藝的基礎(chǔ)上引進(jìn)高壓輥磨超細(xì)碎工藝，遵循“多碎少磨、能拋早拋”原則，適當(dāng)降低磨選作業(yè)的給礦粒度，并通過(guò)磨前濕式預(yù)選提高入磨品位。

司家營(yíng)鐵礦在“紅轉(zhuǎn)磁”工藝改造中，擬增加高壓輥磨作業(yè)，對(duì)細(xì)碎產(chǎn)品進(jìn)一步破碎，為后續(xù)磨前預(yù)選及提高磨礦能力創(chuàng)造條件。為此，開(kāi)展了高壓輥磨工藝試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

司家營(yíng)鐵礦石為鞍山式沉積變質(zhì)氧化鐵石英巖礦石，鐵礦物主要有磁鐵礦和赤鐵礦，碳酸鐵、硫化鐵、硫酸鐵和硅酸鐵等少量。隨著采場(chǎng)開(kāi)采深度的增加，礦石氧化程度下降，現(xiàn)存氧化礦僅占總礦石量的約10%。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，主要礦物組成見(jiàn)表3。

從表1可以看出，礦石中的有價(jià)成分為鐵，含量為22.63%；有害成分硫、磷含量較低；脈石成分SiO2含量高達(dá)56.92%。

從表2可以看出，礦石中的鐵主要以磁性鐵形式存在，分布率達(dá)71.01%，其次為赤褐鐵，分布率為17.31%，其他鐵含量均不高。

從表3可以看出，礦石中的金屬礦物為磁鐵礦、赤褐鐵礦；脈石礦物主要為石英，其次為透閃-陽(yáng)起石、云母、方解石、綠泥石。鐵礦物總含量為22.55%，脈石礦物總含量為77.45%。

2 現(xiàn)場(chǎng)碎礦工藝流程

現(xiàn)場(chǎng)碎礦工藝流程為三段一閉路破碎工藝流程，見(jiàn)圖1，最終破碎產(chǎn)品粒度為12～0 mm，粒度篩析結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可以看出，礦樣各粒級(jí)產(chǎn)率相對(duì)均勻，3～0 mm粒級(jí)分布率33.50%，-0.074 mm粒級(jí)分布率8.19%。

3 高壓輥磨工藝試驗(yàn)

為充分發(fā)揮高壓輥磨機(jī)的超細(xì)碎作用，保證后續(xù)磨前預(yù)選拋尾效果和磨機(jī)處理能力的提升，同時(shí)借鑒其他類似礦山的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定以高壓輥磨機(jī)閉路破碎產(chǎn)品粒度3～0 mm為控制指標(biāo)，進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)礦樣為現(xiàn)場(chǎng)細(xì)碎產(chǎn)品，粒度為12～0 mm。

3.1 高壓輥磨機(jī)開(kāi)路輥壓試驗(yàn)

對(duì)礦樣進(jìn)行高壓輥磨開(kāi)路輥壓試驗(yàn)，試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室CLM25/10型高壓輥磨機(jī)，設(shè)置工作壓力分別為8.0、10.0、12.0 MPa，高壓輥磨機(jī)轉(zhuǎn)速為20 r/min，每次給料量為10 kg，不同壓力條件下高壓輥磨試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，不同工作壓力下的電耗見(jiàn)表6。

從表5可以看出，當(dāng)高壓輥磨機(jī)工作壓力分別為8、10、12 MPa時(shí)，輥壓產(chǎn)品5～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率從48.02%提高到71.58%、72.99%、73.77%，3～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率從33.50%提高到57.43%、59.04%、60.43%，0.074～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率從8.19%提高到18.60%、19.46%、20.72%；在試驗(yàn)壓力范圍內(nèi)提高工作壓力，粉礦量有所增加。

從表6可以看出，隨著工作壓力的提高，電耗先小幅增加后顯著增加。

綜合粒度和能耗指標(biāo)，推薦后續(xù)工作壓力為10.0 MPa。

3.2 高壓輥磨機(jī)閉路輥壓試驗(yàn)

以3～0 mm為目標(biāo)破碎粒度，進(jìn)行高壓輥磨機(jī)閉路輥壓試驗(yàn)。試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室CLM25/10型高壓輥磨機(jī)，設(shè)置工作壓力為10.0 MPa，高壓輥磨機(jī)轉(zhuǎn)速為20 r/min，每次新給料量為10 kg，以篩孔寬3 mm的篩子對(duì)高壓輥磨產(chǎn)品進(jìn)行檢查篩分，篩上產(chǎn)品返回給料并補(bǔ)充10 kg新給料作為下次輥壓給料。重復(fù)上述試驗(yàn)，直至篩下礦量維持在新給礦量水平，即達(dá)到輥壓流程平衡。閉路輥壓試驗(yàn)礦量平衡記錄結(jié)果見(jiàn)表7，輥壓平衡情況下篩下物料篩析結(jié)果見(jiàn)表8。

從表7可以看出，閉路輥壓試驗(yàn)在第5次輥壓時(shí)達(dá)到平衡，篩上物料循環(huán)量約7 kg，循環(huán)負(fù)荷約70%。

從表8可以看出，閉路輥壓試驗(yàn)3～0 mm產(chǎn)品0.5～0 mm粒級(jí)含量為51.54%、0.074～0 mm粒級(jí)含量為21.38%，較原礦均有較大幅度的提升。

3.3 閉路輥壓產(chǎn)品濕式預(yù)選試驗(yàn)

對(duì)粒度3～0 mm的閉路輥壓產(chǎn)品進(jìn)行濕式磁選拋尾試驗(yàn)，所用設(shè)備為T(mén)-CCT1006型濕式磁選機(jī)，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

從表9可以看出，磁場(chǎng)強(qiáng)度提高，預(yù)選精礦全鐵品位、磁性鐵品位均小幅下降，全鐵回收率、磁性鐵回收率均小幅提高，拋尾產(chǎn)率在50%左右。

3.4 閉路輥壓產(chǎn)品相對(duì)可磨度測(cè)定

為考察高壓輥磨閉路破碎產(chǎn)品相對(duì)傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品的磨礦難易程度，進(jìn)行了輥壓產(chǎn)品相對(duì)可磨度試驗(yàn)，試驗(yàn)以常規(guī)破碎產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)礦樣，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2，按-0.074 mm占40%、60%、90%計(jì)的相對(duì)可磨度見(jiàn)表10。

從表10可以看出，磨礦細(xì)度為-0.074 mm40%、60%和90%情況下的相對(duì)可磨度系數(shù)分別為1.39、1.28、1.24，可見(jiàn)高壓輥磨產(chǎn)品比傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品好磨，并且隨著磨礦細(xì)度的提高，相對(duì)可磨度系數(shù)逐漸減小。按常規(guī)一段磨礦細(xì)度計(jì)，高壓輥磨產(chǎn)品的一段磨礦處理能力可提高約30%。

4 結(jié) 論

（1）司家營(yíng)鐵礦的三段一閉路破碎產(chǎn)品粒度為12～0 mm，3～0 mm粒級(jí)分布率33.50%，-0.074 mm粒級(jí)分布率8.19%。

（2）高壓輥磨工作壓力為10 MPa時(shí)開(kāi)路輥壓產(chǎn)品5～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率為72.99%，3～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率59.04%，0.074～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率為19.46%，能耗為1.49 kWh/t。

（3）高壓輥磨工作壓力為10 MPa時(shí)閉路輥壓試驗(yàn)的循環(huán)負(fù)荷約70%，3～0 mm產(chǎn)品0.5～0 mm粒級(jí)含量為51.54%、0.074～0 mm粒級(jí)含量為21.38%。

（4）高壓輥磨閉路輥壓3～0 mm產(chǎn)品磁選預(yù)拋尾產(chǎn)率可達(dá)50%左右，磁性鐵回收率超過(guò)98%。

（5）與常規(guī)破碎產(chǎn)品相比，高壓輥磨閉路輥壓3～0 mm產(chǎn)品的相對(duì)可磨度系數(shù)為1.3左右，表明高壓輥磨產(chǎn)品進(jìn)入一段磨礦，處理能力可提高約30%。