梅山鐵礦20～2 mm磨前預選工藝現狀分析及優(yōu)化研究

張祖剛 成 磊 周 潤 王秋林

（1.南京寶地梅山產城發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司；2.礦冶科技集團有限公司；3.長沙礦冶研究院有限責任公司）

鋼鐵是我國經濟、國防建設最為重要的基礎材料之一。我國煉鋼每年消耗的鐵礦資源超過15 億t，但自給率不足20%，過高的對外依存度給國家經濟安全帶來嚴重威脅，鐵礦資源已成為我國戰(zhàn)略礦產資源，提高復雜難選鐵礦的選礦經濟技術指標成為國內各大礦山的努力方向［1-2］。梅山鐵礦為寧蕪火山盆地中的陸相次火山巖體與火山巖接觸帶上下高溫氣液交代-充填礦床及礦漿充填礦床，賦存于輝石閃長玢巖和安山巖侵入接觸帶中，礦物組成復雜，結構構造多樣，含有硫、磷等鋼鐵冶煉的有害雜質，該礦石屬含硫磷半自熔性磁鐵礦-赤鐵礦-菱鐵礦混合型鐵礦石［3］。

近年，隨著采礦進入深部開采，磁性礦含量下降，赤（褐）鐵礦、菱鐵礦比例上升，多種鐵礦物并存，嵌布粒度不均，菱鐵礦中含有鐵白云石品位低且與赤鐵礦緊密共生，不同弱磁性礦物間比磁化率差別很小，屬于復雜難選混合鐵礦石［4-5］。為提高磨前預選選別指標，梅山鐵礦采用篩洗分級—預選拋廢工藝，而磨前20～2 mm 粒級預選流程為弱磁—輥式強磁工藝，采用磁滑輪和1 粗1 掃輥式強磁機分選，精礦中存在脈石夾雜、尾礦金屬損失大等問題。為此，開展該粒級預選工藝優(yōu)化，提高選礦經濟技術指標。

1 礦樣性質

1.1 化學性質分析

礦樣取自梅山鐵礦9#皮帶的20～2 mm 原礦，可代表流程考察期間20～2 mm系統的礦石特點。其化學多元素分析及鐵物相分析結果見表1、表2。

注：堿性系數為0.44。

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由表1、表2 可知，20～2 mm 礦石中可供選礦回收的鐵含量為36.79%，含硫1.39%，含磷0.28%，含硅19.38%，硫、磷雜質含量較高，堿性系數為0.44，接近原生半自熔性鐵礦石。鐵的分布較復雜，在磁鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦及碳酸鹽中均有較多分布，磁性鐵占有率為30.55%，磁性鐵占有率介于15%～85%，按磁性鐵占有率劃分屬于混合礦石［6-7］。在氧化鐵礦物中的分布比例為磁鐵礦30.55%、假象赤鐵礦14.84%、赤褐鐵礦28.57%，三者總計為73.96%，相當于回收氧化鐵礦物的理論回收率。分布在菱鐵礦為主的碳酸鹽礦物中的鐵占19.95%，難以針對性回收。脈石組分以SiO2、CaO 為主，其次是Al2O3、MgO，少量K2O、Na2O，較高的燒失量和CO2的存在反映出較多碳酸鹽礦物的存在。

1.2 試樣粒度組成分析

梅山鐵礦磨前預選20～2 mm礦樣粒度篩析結果見表3。

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由表3 可知，20～2 mm 原礦粒級主要分布在20～6 mm，產率83.16%，呈現出粒度粗鐵品位高，粒度細鐵品位低的趨勢；6～2 mm 鐵品位僅為34.56%，其分選精度的高低直接影響20～2 mm粒級預選指標的好壞。

2 磨前預選20～2 mm系統工藝現狀分析

2.1 磨前預選20～2 mm系統現有工藝流程

基于梅山鐵礦礦物組成復雜，鐵分布在磁鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦及菱鐵礦中，磨前20～2 mm粒級設計為弱磁—強磁工藝，現有預選流程采用磁滑輪和1 粗1 掃輥式強磁機選別，20～2 mm 原礦經10#皮帶磁滑輪選別，精礦進18#精礦皮帶，尾礦進礦倉后再到3 個系列的輥式強磁機1 粗1 掃選別回收，選別流程見圖1。

2.2 磨前20～2 mm現有預選流程選別指標分析

在原礦處理量800 t/h，生產穩(wěn)定運行的條件下，梅山鐵礦采用篩洗分級—預選工藝，20～2 mm 粒級原礦現有預選流程選別指標見表4。

由表4 可知，磨前20～2 mm 粒級原礦由于10#皮帶干磁選磁滑輪皮帶較窄、礦層較厚、夾雜嚴重，精礦鐵品位提高幅度小，僅為7.1 個百分點；輥式強磁機掃選鐵尾礦品位偏高，僅比其給礦20.72% 降低了3.28 個百分點，該粒級混合精礦鐵品位僅為42.36%，僅比入選原礦提高了5.67個百分點。

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2.3 磨前20～2 mm粒級現有預選流程存在的問題

為查明干磁選磁滑輪皮帶精礦鐵品位提高幅度小和輥式強磁機掃選尾礦品位偏高的原因，對2個礦樣進行了粒度篩析，結果見表5、表6。

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由表5 可知，磨前預選20～2 mm 粒級10#皮帶磁滑輪精礦粒度篩析表明，10～6 mm 和6～2 mm 2 個粒級粒度越細、精礦品位越低，按理同樣入選物料的粒度細、礦物解離度高、分選精度應高，這可能是由于磁滑輪皮帶較窄、礦層偏厚、細顆粒夾雜嚴重，從而導致細粒級精礦鐵品位降低。

由表6 可知，磨前預選20～2 mm 粒級現有輥式強磁掃選20～10 mm粒級尾礦鐵品位偏高，這可能是現有強磁輥工作表面的磁場強度和磁場梯度不足，造成粗顆粒弱磁性礦物所受的磁場力小于重力和離心力，導致粗顆粒品位偏高。

3 梅山鐵礦磨前20～2 mm預選工藝優(yōu)化研究

3.1 磨前預選20～2 mm 粒級10#皮帶磁滑輪精礦精選試驗優(yōu)化

考慮到磨前預選20～2 mm原礦現有的10#皮帶干磁選磁滑輪皮帶較窄、礦層較厚、夾雜嚴重，為減少夾雜，提高精礦鐵品位，將20～2 mm粒級10#皮帶磁滑輪精礦進行磁滑輪精選試驗，磁場強度240 kA/m，皮帶轉速1 m/s，結果見表7。

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由表7 可知，20～2 mm 粒級10#皮帶磁滑輪精礦進行磁滑輪精選，可得到全鐵品位48.96%、回收率83.97% 的精礦，鐵品位提高了5.86 個百分點，分選效果明顯；干式磁滑輪精選尾礦產率26.08%、品位26.50%，鐵品位與10#皮帶磁滑輪粗選尾礦品位26.45% 相當，可混合進入強磁選別系統回收弱磁性鐵礦物。

3.2 磨前預選20～2 mm粒級強磁選工業(yè)優(yōu)化試驗

針對現有磨前20～2 mm粒級預選工藝采用永磁輥式磁選機分選，分選精度略差，導致精礦夾雜率高、尾礦鐵品位高的情況，與北礦機電科技有限責任公司共同研發(fā)了圓周擠壓磁路技術和三面軸向擠壓磁路技術，采用復合磁路擠壓磁系提高筒式強磁選機工作表面的磁場力，增大分選筒徑，強化磁性礦物和非磁性礦物的磁場力和離心力差異，提高了分選效率。采用試驗室型RTGX 永磁筒式強磁選機對該粒級礦樣進行分選試驗，分選效果明顯好于現場工業(yè)指標（表8）。2021年6月，北礦機電科技有限責任公司制造的1 臺2RTGX0612 雙筒永磁強磁選機安裝于梅山鐵礦20～2 mm分選工藝段進行工業(yè)試驗（圖2）。

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由表8 可知，經過6 月3 日—8 日連續(xù)6 d 的生產考察，2RTGX0612永磁強磁選機的精礦TFe品位平均達到36.79%，尾礦TFe 品位平均11.01%，相比梅山鐵礦磨前20～2 mm工藝段現有輥式強磁系統平均精礦品位34.20%、尾礦品位13.20% 的工藝指標，精礦品位提升2.59 個百分點，尾礦品位降低2.19 個百分點，分選效率明顯提升；參照現場取樣的20～2 mm 原礦品位，在回收率仍比原系統提升0.93 個百分點的前提下，工業(yè)試驗系統相比原系統精礦量（入磨礦量）減少4.09個百分點，有效提升了磨礦效率。

3.3 磨前預選20～2 mm粒級推薦優(yōu)化選別流程

基于上述選別試驗，在兼顧梅山鐵礦磨前20～2 mm 粒級預選混合精礦品位、拋尾產率和金屬回收率的情況下，推薦采用磁滑輪弱磁粗選+弱磁精選回收強磁性礦物，再采用新型高磁場力2RTGX0612 永磁強磁選機對弱磁粗選尾礦和弱磁精選尾礦中的弱磁性礦物選別回收，優(yōu)化后選別流程見圖3。

4 結 論

（1）梅山鐵礦20～2 mm 礦石中可供選礦回收組分的鐵含量36.79%，含硫1.39%，含磷0.28%，含硅19.38%，硫、磷雜質含量較高，堿性系數為0.44，接近原生半自熔性鐵礦石；磁性鐵占有率30.55%，介于15%～85%，按磁性鐵占有率劃分屬于混合礦石。

（2）磨前預選20～2 mm 粒級10#皮帶磁滑輪精礦進行磁滑輪精選，選擇磁場強度240 kA/m，可得到鐵品位48.96%、鐵回收率83.97% 的精礦，鐵品位提高5.86個百分點，分選降雜效果明顯。

（3）工業(yè)試驗新型2RTGX0612 筒式永磁強磁選機的精礦鐵品位平均達36.79%，尾礦鐵品位平均11.01%，相比現有輥式強磁選機精礦鐵品位提升了2.59 個百分點，尾礦品位降低了2.19 個百分點，分選效率明顯提升；在金屬回收率比輥式強磁選機提升0.93個百分點的前提下，相比原輥式強磁選機精礦量減少了4.09個百分點。

（4）兼顧梅山鐵礦磨前20～2 mm 粒級預選的混合精礦品位、拋尾產率和金屬回收率，推薦采用磁滑輪弱磁粗選+弱磁精選回收強磁性礦物，再采用新型高磁場力2RTGX0612永磁強磁選機對弱磁粗選尾礦和弱磁精選尾礦中的弱磁性礦物選別回收。