某鐵礦石干磨干選新技術(shù)研究

王鵬 胡澤武 孫建新 劉賀民 王帥 朱海峰

（1.中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司；2.萊歇研磨機(jī)械制造（上海）有限公司；3.河北省綠色智能礦山工程設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新中心）

內(nèi)蒙古西部某鐵礦因缺水而將選礦廠建在距采場60 km處，運(yùn)輸費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)效益差，為擺脫困境，擬引進(jìn)先進(jìn)選礦技術(shù)，將60 萬t/a產(chǎn)能擴(kuò)建為120 萬t/a。研究人員經(jīng)過工藝礦物學(xué)研究和工業(yè)試驗(yàn)，提出了干磨干選新技術(shù)方案，在采礦場建設(shè)干磨干選設(shè)施，可減少選礦廠擴(kuò)建投資，降低選礦費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。干磨干選新技術(shù)的推廣應(yīng)用可使因缺水而未能開采的鐵礦資源得到利用，也可使選礦廠節(jié)約水資源，提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效果。

1 工業(yè)試驗(yàn)礦石性質(zhì)

礦樣取自內(nèi)蒙古西部某鐵礦，粒度12～0 mm，質(zhì)量160 t，礦石主要化學(xué)成分及鐵物相分析見表1、表2，礦石中磁鐵礦的粒度分布見表3。

由表1～表3 可知，礦石為貧礦，全鐵含量為29.03%，主要雜質(zhì)SiO2含量21.85%，CaO 和MgO 含量分別為15.63%和6.57%，有害元素S 含量較高，為0.68%，P含量較低，為0.041%。礦石中的鐵主要賦存在磁鐵礦中，分布率64.28%，硅酸鐵次之，分布率為25.59%，還有一定量的碳酸鐵，分布率為6.13%。礦樣磁鐵礦嵌布粒度很細(xì)，-0.043 mm 占71.08%，-0.02 mm占38.07%。選礦廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該礦樣12～0 mm不適宜磁選拋尾。

2 工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)流程

2.1 工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)

工業(yè)試驗(yàn)在萊歇研磨機(jī)械制造（上海）有限公司的工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行，核心設(shè)備為立式輥式磨（以下簡稱輥式磨）和在輥式磨上部配置的多級顆粒分選機(jī)，多級顆粒分選機(jī)對粉磨后的鐵礦石進(jìn)行多種粒級分選，系統(tǒng)還配套有收塵、輸送和磁選機(jī)等設(shè)施，礦石處理能力為5～15 t/h，磁選機(jī)磁場強(qiáng)度280 kA/m，工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備關(guān)系見圖1。

2.2 工業(yè)試驗(yàn)流程

工業(yè)試驗(yàn)過程為鐵礦石由給料膠帶機(jī)1 給入輥式磨2 并被粉磨至不同粒級，磨礦過程中由輥式磨2底部的風(fēng)環(huán)將10～2.5 mm 的粗顆粒礦石從輥式磨2內(nèi)分離出來，經(jīng)粗粒膠帶機(jī)4、粗粒給料機(jī)6給入粗粒磁選機(jī)9，拋尾后的粗粒精礦由返料膠帶機(jī)23、斗提24 和給料膠帶機(jī)1 返回輥式磨2，尾礦作為合格建筑砂經(jīng)膠帶機(jī)12 輸送至堆場。位于輥式磨2 上部的多級顆粒分選機(jī)3 將由風(fēng)力輸送的鐵礦石顆粒按粒級2.5～0.16 mm 中顆粒、1.5～0.1 mm 細(xì)顆粒和0.1 mm以下鐵礦粉分離，中顆粒由中粒膠帶機(jī)5、中粒給料機(jī)7給入中粒磁選機(jī)10，拋尾后的中粒精礦由返料膠帶機(jī)23、斗提24 和給料膠帶機(jī)1 返回輥式磨2，尾礦作為合格建筑砂經(jīng)膠帶機(jī)13 輸送至堆場；細(xì)顆粒由細(xì)粒螺旋輸送機(jī)15、細(xì)粒給料機(jī)8 給入細(xì)粒磁選機(jī)11，選出的細(xì)粒精礦由返料膠帶機(jī)23、斗提24和給料膠帶機(jī)1 返回輥式磨2，尾礦作為合格建筑砂經(jīng)膠帶機(jī)14 輸送至堆場；經(jīng)過多級顆粒分選機(jī)3 分離出中顆粒及細(xì)顆粒后，剩余粒級的物料即為鐵礦粉。

鐵礦粉由風(fēng)力從多級顆粒分選機(jī)3 輸送到旋風(fēng)收塵器18，95%以上的鐵礦粉由旋風(fēng)收塵器18收集，剩余的小部分超細(xì)鐵礦粉經(jīng)主風(fēng)機(jī)19進(jìn)入布袋收塵器20收集。主風(fēng)機(jī)19為輥式磨2和多級顆粒分選機(jī)3 內(nèi)不同粒級的鐵礦石物料提供足夠的風(fēng)量和壓力，并將經(jīng)過旋風(fēng)收塵器18的大部分風(fēng)循環(huán)送回輥式磨以實(shí)現(xiàn)風(fēng)路系統(tǒng)的循環(huán)平衡，循環(huán)平衡多余的少部分風(fēng)送到布袋收塵器20，經(jīng)布袋除塵器風(fēng)機(jī)21 送到煙囪22達(dá)標(biāo)排放。旋風(fēng)收塵器和布袋收塵器收集的鐵礦粉由螺旋輸送機(jī)16和17輸送至鐵礦粉倉。

2.3 取樣方法

工業(yè)試驗(yàn)開始后每10 min 取樣1次，檢測旋風(fēng)收塵器收集的鐵粉礦，鐵礦粉細(xì)度達(dá)到預(yù)定值時，停止磨礦系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)并維持穩(wěn)定磨礦運(yùn)行。為獲得粗、中、細(xì)礦石顆粒磁選作業(yè)原礦、精礦、尾礦鐵品位，在磨礦細(xì)度達(dá)到預(yù)定值且系統(tǒng)給礦量和產(chǎn)出量平衡后各點(diǎn)開始取樣，每0.5 h 取樣1 次。同時每0.5 h取磁選前的粗、中、細(xì)礦石顆粒各10 kg，形成綜合樣進(jìn)行磁選試驗(yàn)，以優(yōu)選磁選機(jī)型號及磁選作業(yè)參數(shù)。磨礦結(jié)束后，將旋風(fēng)除塵器和布袋收塵器收集的不同細(xì)度鐵礦粉均化，每份取50 kg作為干選試樣。

藥學(xué)院入學(xué)考試成績可以反映出不同的個人經(jīng)歷、教育背景和認(rèn)知能力；招收合適的學(xué)生；藥學(xué)生需按一定的比例進(jìn)行篩選才可以繼續(xù)攻讀學(xué)位；評估多重小型面試（Multiple Mini Interviews，MMI）作為藥學(xué)院入學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性；藥學(xué)招生過程中的健康科學(xué)推理測驗(yàn)（Health Science Reasoning Test，HSRT）可用于評估批判性思考能力；學(xué)生入學(xué)面試流程的可靠性評估。主要探討了招生的要求、入學(xué)考試的科學(xué)性以及考試成績的解讀。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

工業(yè)試驗(yàn)共開機(jī)6 次，處理量為10.4～11.7 t/h，共磨礦122.9 t。

3.1 磨礦過程的拋尾

磨礦過程分離的粗、中、細(xì)3 種窄級別礦石顆粒由280 kA/m磁選機(jī)分別進(jìn)行1次磁選，其原礦、精礦、尾礦品位采樣化驗(yàn)結(jié)果均值見表4，拋尾率見表5。

由表4、表5 可知，在工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)磨礦過程中，粗、中、細(xì)礦石顆粒尾礦磁性鐵平均品位分別為3.00%，1.13%，1.39%，總拋尾率為11.26%，為控制尾礦磁性鐵品位低于1%，需通過選礦試驗(yàn)優(yōu)化磁選機(jī)型號、速度等參數(shù)。

3.2 粗、中、細(xì)粒尾礦粒度

粗粒尾礦主要粒徑為10～2.5 mm，可作為建筑碎石。中粒尾礦粒度組成（表6）滿足建筑細(xì)砂要求。細(xì)粒尾礦粒度組成（表7）滿足建筑細(xì)砂要求。

3.3 鐵礦粉干選試驗(yàn)礦樣準(zhǔn)備

工業(yè)試驗(yàn)?zāi)コ隽?種不同細(xì)度的鐵礦粉，粒度組成見表8，取樣進(jìn)行鐵礦粉干選試驗(yàn)，以確定鐵礦粉適宜的磨礦細(xì)度及鐵礦粉干選設(shè)備。

注：鐵礦粉1、鐵礦粉2、鐵礦粉3 全鐵品位分別為31.06%，30.76%，32.69%。

4 干選試驗(yàn)及分析

4.1 粗、中、細(xì)礦石顆粒磁選試驗(yàn)

工業(yè)試驗(yàn)中采取的磁選前粗、中、細(xì)礦石顆粒干式磁選試驗(yàn)流程為1 次選別，設(shè)備為CTL0908 型磁場強(qiáng)度240 kA/m 的磁選機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9 可知，經(jīng)磁選機(jī)選別，粗顆粒尾礦產(chǎn)率為5.26%～6.88%、磁性鐵品位為1.68%～1.70%，中顆粒尾礦產(chǎn)率為10.76%～13.47%、磁性鐵品位為0.75%～1.80%，細(xì)顆粒尾礦產(chǎn)率為9.17%～12.54%、磁性鐵品位為0.60%～1.80%，表明該磁選機(jī)適宜粗、中、細(xì)顆粒鐵礦干選拋尾；粗顆粒1次磁選尾礦磁性鐵品位高于1.00%，該部分尾礦在帶速2.7 m/s 條件下進(jìn)行掃選，掃選尾礦磁性鐵品位為1.07%，總拋尾率為5.16%。

工業(yè)試驗(yàn)過程分離的粗粒、中粒、細(xì)粒礦石產(chǎn)率分別為19.01%，20.98%，90.0%，總拋尾率為11.26%。按照選礦試驗(yàn)配置磁選機(jī)，粗顆粒采用1 粗1 掃流程，總拋尾率為11.5%～15.1%，為控制尾礦磁性鐵品位低于1.00%，總拋尾率取最低值11.50%。

4.2 鐵礦粉干式磁選試驗(yàn)

為了獲得不同細(xì)度的鐵礦粉干選拋尾效果，工業(yè)試驗(yàn)中3 種細(xì)度的鐵礦粉采用CTL0908 型磁場強(qiáng)度240 kA/m 磁選機(jī)進(jìn)行干式磁選條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程為1次選別，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

由表10 可知，鐵礦粉2 帶速3.8 m/s 的拋尾效果較好，尾礦產(chǎn)率為32.60%，尾礦全鐵品位16.75%，尾礦磁性鐵品位0.78%，推薦實(shí)際生產(chǎn)中的鐵礦粉細(xì)度為-0.074 mm含量70%～73%。

4.3 鐵礦粉濕式磁選試驗(yàn)

為進(jìn)一步了解鐵礦粉的選礦特性，對鐵礦粉2采用T-GCT1006 磁選機(jī)（160 kA/m）進(jìn)行濕式磁選試驗(yàn)，結(jié)果見表11。

由表11可知，濕式磁選尾礦產(chǎn)率49.28%、鐵品位16.63%、磁性鐵品位0.60%，拋尾率較干選高16.68 個百分點(diǎn)，尾礦全鐵品位及磁性鐵品位與干選效果相近，表明鐵礦粉干選鐵回收率與濕選很接近，在鐵礦粉進(jìn)入后續(xù)再磨再選流程前可采用濕式磁選再次拋尾，可拋尾約16.68%。

4.4 不同類型磁選機(jī)的鐵粉礦干選效果

為了優(yōu)選鐵礦粉干選作業(yè)磁選機(jī)，采用不同類型的磁選機(jī)對鐵礦粉2 進(jìn)行干選試驗(yàn)，流程為1 次選別，試驗(yàn)結(jié)果見表12。

由表12 可知，不同類型磁選機(jī)1 次選別拋尾率為32.6%～44.56%，除風(fēng)力磁選外其他尾礦磁性鐵品位為0.40%～0.78%，對風(fēng)力磁選尾礦進(jìn)行掃選，尾礦磁性鐵品位為0.65%，總拋尾率為38.60%；對比結(jié)果表明，不同類型的磁選機(jī)均可作為鐵礦粉干式磁選機(jī)。

5 干磨干選理論分析

鐵礦石干磨干選工業(yè)試驗(yàn)采用輥式磨，針對毫米粒級粗、中、細(xì)礦石顆粒和微米粒級鐵礦粉進(jìn)行干式磁選，均獲得了較好的效果。

5.1 分級拋尾效果

干磨干選新技術(shù)中的輥式磨磨礦是利用料床粉磨原理，由多個磨輥和磨盤反復(fù)對鐵礦石擠壓和鐵礦石間的剪切產(chǎn)生粉碎效果，調(diào)節(jié)擠壓力和剪切力可獲得鐵礦石不同的粉碎粒級分布，通過輥式磨內(nèi)風(fēng)選裝置和多級顆粒分選機(jī)按粒徑區(qū)間進(jìn)行精確分離，再分別進(jìn)行干式磁選，實(shí)現(xiàn)了窄級別入選。根據(jù)鐵礦石中磁性鐵粒度分布，在不同的粒度區(qū)間里均存在不同解離度的磁性鐵和脈石，工業(yè)試驗(yàn)采用4種窄級別粒級分別進(jìn)行磁選拋尾，有利于降低磁選過程中的夾雜現(xiàn)象，提高干式磁選拋尾效果。

5.2 干磨干選新技術(shù)的適應(yīng)性

干磨干選新技術(shù)的特點(diǎn)是在磨礦過程中對鐵礦石按粒徑區(qū)間進(jìn)行窄級別粒級分離，實(shí)現(xiàn)多次分級拋尾。由于各種鐵礦石中磁鐵礦嵌布粒度分布不同，礦石顆粒最佳粒度分布和最佳粒徑分區(qū)各異。通過對輥式磨和多級顆粒分選機(jī)針對性地設(shè)計(jì)和操作參數(shù)的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)鐵礦石顆粒的粒級控制，鐵礦粉細(xì)度根據(jù)磁選效果也可實(shí)現(xiàn)自由控制。針對不同的磁鐵礦石，均可通過工業(yè)試驗(yàn)找出較佳的粒度分布和粒徑分區(qū)參數(shù)，并為確定輥式磨和多級顆粒分選機(jī)的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)提供依據(jù)，因此，干磨干選新技術(shù)可適應(yīng)各種磁鐵礦石。

6 結(jié)論

（1）工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證了該鐵礦石適宜采用干磨干選新技術(shù)。在輥式磨磨礦過程中，可持續(xù)分離粗、中、細(xì)3 種粒級礦石并通過磁選機(jī)有效拋尾，總拋尾率11.5%，尾礦磁性鐵品位低于1.00%。調(diào)節(jié)磨礦系統(tǒng)參數(shù)可獲得不同細(xì)度的鐵礦粉，鐵礦粉細(xì)度為-0.074mm71%～73%干選效果較好，采用不同供應(yīng)商的粉礦磁選機(jī)干選，鐵礦粉1 次干選拋尾率為32.6%～44.56%，鐵回收率基本達(dá)到濕磨濕選的效果，總拋尾率為40.35%～50.94%。

（2）選礦廠擴(kuò)建方案為在采礦場破碎系統(tǒng)后建設(shè)干磨干選系統(tǒng)，總拋尾率按最低值計(jì)算，可就地拋尾40.35%，粗精礦運(yùn)到選礦廠現(xiàn)有系統(tǒng)濕磨濕選，入磨前先濕選拋尾，實(shí)際入磨產(chǎn)率為44.89%。鐵礦粉中-0.025 mm 含量52.94%，設(shè)計(jì)要求最終磨礦細(xì)度為0.025 mm97%，對現(xiàn)有磨礦能力核算后確認(rèn)，現(xiàn)有60萬t/a磨礦設(shè)施可滿足擴(kuò)建為120 萬t/a的要求。

（3）粒狀尾礦可作為建筑砂石銷售，粉狀尾礦為石粉，可作為建筑材料、水泥生產(chǎn)原料銷售或用于礦區(qū)環(huán)境治理，干磨干選新技術(shù)的應(yīng)用可降低投資和選礦費(fèi)用，大幅減少濕尾礦排放，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著。

（4）干磨干選新技術(shù)具有推廣價值，特別適用于缺水地區(qū)和尾礦不能濕排的鐵礦，該技術(shù)的應(yīng)用可提高選礦廠的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。