金山店鐵礦高壓輥磨—預選試驗研究

王中才

（武鋼資源集團有限公司）

武鋼金山店鐵礦選礦廠目前原礦預處理生產(chǎn)系統(tǒng)為三段破碎—粗粒分級干拋流程，粗粒干拋尾礦產(chǎn)率23.4%，尾礦品位5.65%，全部可用作建材石料外售，減排效果較好［1］。但原礦預處理系統(tǒng)中仍然存在以下問題：①直線篩篩上產(chǎn)品（1～3 mm）中廢石含量較高，直接進入磨礦系統(tǒng)，不僅增加磨選成本，磨細廢石處理費用上升［2］；②細碎產(chǎn)品（-12 mm）品位約30%，總體入磨礦品位較低；③一段球磨給礦+3 mm占60%以上，-0.074 mm 含量較低，入磨粒度偏粗。因此，有必要強化球磨前端預處理研究［3］。

近年來，高壓輥磨和細粒級干式磁選工藝及設備在鐵礦選礦中得到了很好的應用［4-5］，國內設備廠家經(jīng)過多年的攻關與實踐，基本實現(xiàn)了關鍵裝備的國產(chǎn)化［6-7］。高壓輥磨將“多碎少磨”理念運用于選礦破磨工序，部分取代了傳統(tǒng)的細碎+濕式球磨工藝［8］，具有單機產(chǎn)量高、可靠性能好、單位能耗低、解離效果好等優(yōu)點［9］。經(jīng)高壓輥磨和進一步細粒干選后的礦石，不僅入磨粒度大幅降低、合格粒級（-0.074 mm）比例顯著上升；而且入磨礦品位明顯提高，礦石也變得不再難磨，大幅降低了入磨選礦比和入磨粒度，有效降低了尾砂排放量和磨選及尾礦輸送費用［10-11］。

本研究針對武鋼金山店鐵礦石入磨品位低、入磨粒度大等問題，采用高壓輥磨工藝對原料進行預選處理試驗研究。主要研究高壓輥磨開路流程壓力、轉速和物料水分對輥磨效果的影響以及閉路流程篩上產(chǎn)品干式磁選及篩下產(chǎn)品濕式磁選拋尾效果研究。通過對金山店鐵礦高壓輥磨預選試驗研究，可為工業(yè)生產(chǎn)提供理論指導和技術支撐，有助于進一步提高礦山綜合效益。

1 原料及方法

1.1 原料性質

試樣取自武鋼金山店鐵礦，將礦樣破碎至12～0 mm，礦樣化學多元素、鐵物相及粒級篩分結果見表1～表3。

由表1 可知，礦樣中TFe 品位為25.18%，需選礦排除的造渣組分主要是SiO2和CaO，其次為Al2O3和MgO，其余脈石組分含量較少。有害組分S、Na2O、K2O 含量較高，選別過程中需關注走向和對鐵精礦質量的影響，堿性系數(shù)為0.397，接近自熔性礦石的堿度。

由表2 可知，礦樣中的鐵礦物以磁鐵礦為主，磁鐵礦中鐵分布達到78.16%，其次為赤褐鐵礦，分布率為9.37%，兩者合計87.53%；其他鐵礦物含量較少，用磁選方法回收鐵礦物時，鐵的理論回收率約為80%。

由表3 可知，該礦樣粒度組成分布粗細不均，細粒級分布量少，中間粒級5～1 mm 粒級產(chǎn)率為42.68%，分布率最高，其次是+8 mm 粒級，分布率為33.24%，其他粒級分布率均小于10%，細粒級分布量較少有利于輥壓。

1.2 試驗方法

試驗采用高壓輥磨+篩分全閉路+磁選拋尾工藝進行試驗研究（圖1），入磨礦樣先經(jīng)高壓輥磨處理，細磨礦樣經(jīng)干式振動篩篩分為3～0 mm 和12～3 mm 2 個粒級，篩上粗粒產(chǎn)品通過干式磁選拋尾，磁選精礦返回高壓輥磨工序，3～0 mm 粒級則通過濕式磁選拋尾。

2 試驗結果

2.1 高壓輥磨試驗

首先對12～0 mm 礦樣進行高壓輥磨開路試驗，主要研究高壓輥磨壓力、轉速和物料水分對輥磨后礦樣粒度的影響規(guī)律。固定12～0 mm物料含水率為3%，高壓輥磨壓輥轉速0.377 m/s，工作間隙16 mm，不同壓力下高壓輥磨產(chǎn)品篩析結果見表4。

由表4 可知，在8，9，10 MPa 壓力下，高壓輥磨產(chǎn)品粒度有了明顯的減小，細粒級含量增加，-3 mm 粒級含量由給料的32.74% 分別增加到57.09%，63.18%，64.44%；-5 mm 粒級含量由給料的57.83%，分別增加到73.15%，78.53%，80.81%，輥磨后產(chǎn)生的細粒級物料明顯增多、輥磨效果較為明顯。從輥磨產(chǎn)品粒級含量變化可以看出，壓力從9 MPa 增加到10 MPa 后，礦樣粒度減小效果有限，因此綜合考慮選取9 MPa壓力條件進行后續(xù)試驗。

固定物料含水率3%，高壓輥磨壓力9 MPa，工作間隙16 mm，高壓輥磨轉速試驗結果見表5。

由表5 可知，在轉速0.377，0.419 m/s 條件下，高壓輥磨機排礦產(chǎn)品粒度變化較小，-3 mm粒級含量由給料的32.74%，分別增加到63.18%，64.03%；-5 mm粒級含量由給料的57.83%，分別增加到78.53%，79.21%，綜合考慮，選取轉速0.377 m/s 進行后續(xù)試驗。

固定壓力9 MPa，轉速0.377 m/s，工作間隙16 mm，不同物料含水率下高壓輥磨產(chǎn)品的篩析結果見表6。

由表6 可知，在物料含水率3%，5%的條件下，高壓輥磨后的產(chǎn)品粒度變化幅度較大，細粒級產(chǎn)生量較多；當含水率為7%時，輥壓效果變差，細粒級物料不如含水率5%時多；當物料含水率分別為3%，5%，7%時，-3 mm 粒級含量由給料的32.74%分別增加到63.18%，63.74%，53.77%；-5 mm 粒級含量由給料的57.83%分別增加到78.53%，79.75%，73.69%，說明輥磨物料含水率過大，細粒級物料含量減少，會惡化高壓輥磨效果。

2.2 預選試驗

在對輥壓力9 MPa、轉速0.377 m/s、物料水分3%的最佳高壓輥磨工藝條件下，對篩分產(chǎn)品分別進行干式（12～3 mm）和濕式（3～0 mm）拋尾預選試驗，所用設備為CTDG-0808 粉礦干選機、ZCLA 磁選機和T-GCT1006粗粒濕式磁選機。

2.2.1 篩下產(chǎn)品濕式磁選拋尾試驗

在最優(yōu)的高壓輥磨參數(shù)下，對閉路輥磨下產(chǎn)品進行重磁拉磁選拋尾和濕式磁選拋尾試驗，重磁拉磁選磁場強度為600 mT，沖洗水壓力0.3 MPa；濕式磁選磁場強度為500 mT，試驗結果見表7。

由表7可知，閉路輥磨篩下產(chǎn)品采用重磁拉磁選拋尾工藝，拋尾率隨磁選機坡度的增大而增大；當坡度為11°時，拋尾率最高為43.49%，此時尾礦TFe 品位為5.62%、磁性鐵含量為0.40%，精礦全TFe 品位為40.22%、磁性鐵含量為35.78%，精礦中鐵回收率為90.29%，磁性鐵回收率為99.15%；通過濕式磁選拋尾可獲得TFe 品位42.26%、磁性鐵回收率98.82%的粗精礦，拋出的尾礦產(chǎn)率為46.43%，尾礦中磁性鐵含量0.52%。

綜合比較，濕式磁選拋尾量高，拋出尾礦中磁性鐵含量與重磁拉磁選相當，拋尾后粗粒精礦全鐵品位提升幅度最高，且3～0 mm粗粒濕式磁選設備屬于成熟設備，工業(yè)應用流程較重磁拉磁選設備簡單，建議閉路高壓輥磨篩下產(chǎn)品預選選用濕式磁選工藝。

2.2.2 篩上產(chǎn)品干式磁選拋尾試驗

在最優(yōu)高壓輥磨工藝條件下，對12～3 mm 篩上產(chǎn)品進行干式磁選拋尾試驗，磁場強度600 mT，試驗結果見表8。

由表8 可知，篩上產(chǎn)品干式磁選拋尾后，可拋出產(chǎn)率4.53%～24.42%、磁性鐵含量1.20%～2.23%的尾礦，返回輥磨機產(chǎn)品鐵品位23.55%～28.03%，綜合考慮磁性鐵回收率和粗精礦品位，轉速2.0 m/s 干式磁選為最佳工藝參數(shù)，該條件下可拋除產(chǎn)率14.49%的尾礦，拋尾后精礦鐵品位提高了約3個百分點。高壓輥磨閉路試驗循環(huán)負荷為66.35%，篩上產(chǎn)品干式磁選拋尾最佳作業(yè)拋廢率為14.49%，相當于入磨樣拋廢率僅為9.61%，拋廢率較低，且工藝配置復雜，在實際生產(chǎn)過程中，篩上物料不宜單獨采用干式拋尾工藝。

3 結論

（1）通過對金山店12～0 mm 礦樣進行開路高壓輥磨條件試驗，結果表明高壓輥磨處理工藝對該礦樣有較好的磨碎效果。在9 MPa 對輥壓力、0.377 m/s轉速和3%物料水分的最佳工藝條件下，礦樣-3 mm和-5 mm 占比從原礦樣的32.74%和57.83%分別提高至63.18%和78.53%，可為磁選拋尾工藝提供先決條件。

（2）閉路高壓輥磨篩下產(chǎn)品采用濕式磁選拋尾工藝，可獲得全鐵品位42.26%、磁性鐵回收率98.82%的粗精礦，拋尾率為46.43%，尾礦中磁性鐵品位0.52%，損失率1.18%，采用成熟的濕式磁選拋尾工藝即可得到較好的拋尾效果。

（3）閉路高壓輥篩上產(chǎn)品采用干式磁選拋尾工藝，可拋除產(chǎn)率4.53%～24.42%、磁性鐵含量1.20%～2.23%的尾礦，返礦鐵品位23.55%～28.03%。在最佳工藝條件下，篩上產(chǎn)品干式磁選拋尾最佳作業(yè)拋廢率為14.49%，相當于入磨樣拋廢率僅為9.61%，拋廢率較低，在實際生產(chǎn)中不建議采用干式磁選工藝拋尾。