袁家村鐵礦閃石型原生礦流程考查及診斷分析

張耀斌 牛建昆

（太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司）

太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司袁家村鐵礦屬于鞍山式沉積變質(zhì)型微細(xì)粒嵌布磁赤混合型鐵礦床，總儲(chǔ)量12.62 億t，閃石片巖資源儲(chǔ)量共計(jì)13 264 萬(wàn)t。選廠設(shè)計(jì)處理量2 200 萬(wàn)t/a，閃石型氧化礦作為暫不利用資源，采礦時(shí)對(duì)采出的閃石型氧化礦作單獨(dú)堆存處理。

現(xiàn)生產(chǎn)選礦廠于2013 年3 月建成投產(chǎn)，年處理赤磁鐵混合礦石2 200 萬(wàn)t。隨著采場(chǎng)開(kāi)采深度的不斷增加，開(kāi)采出的閃石型氧化鐵礦石量逐漸增加［1］，選廠有3 個(gè)平行系列，為了處理閃石型原生礦，2019年12 月對(duì)原3#系列進(jìn)行改造，增加了再磨后弱磁選作業(yè)，以及相應(yīng)的輔助設(shè)施與管道等。改造后的3#系列處理量達(dá)到1 000 t/h，既能處理紅磁混合原礦，也能處理閃石型原生礦，通過(guò)本次考察，分析診斷各作業(yè)、各工序存在的問(wèn)題，為節(jié)能降耗和穩(wěn)定指標(biāo)探索新途徑，為工藝流程順行、金屬回收率提高、降本增效提供依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦化學(xué)分析

原礦化學(xué)多元素分析及鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

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由表1、表2 可知，原礦鐵品位31.67%，有害雜質(zhì)P 和S 含量均較低，磁性率為2.29，堿性系數(shù)為0.11，為低磷低硫酸性原生磁鐵礦礦石［2］；原礦中的鐵主要以磁鐵礦的形式產(chǎn)出，分布率為71.20%，含少量半假象赤鐵礦，兩者分布率合計(jì)77.36%，這即為采用弱磁選工藝分選鐵礦物時(shí)鐵的最大理論回收率。

1.2 礦物組成及含量

采用MLA 對(duì)原礦樣品進(jìn)行礦物含量定量分析，結(jié)果見(jiàn)表3，原礦樣品中磁鐵礦、半假象赤鐵礦為選礦富集回收鐵的主要礦物［3］。原礦中鐵礦物主要是磁鐵礦，次為半假象赤鐵礦和赤鐵礦，此外還有少量褐鐵礦分布；金屬硫化物以黃鐵礦為主，但含量較低；脈石礦物以石英居多，較為常見(jiàn)的為長(zhǎng)石、云母、綠泥石、方解石、白云石、輝石和閃石，其他微量礦物尚見(jiàn)磷灰石、滑石、鋯石、蛇紋石、金紅石和榍石等［4］。

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2 流程簡(jiǎn)介

3#系列采用半自磨+球磨—弱磁—再磨—弱磁—陰離子反浮選工藝流程。采場(chǎng)采出的礦石經(jīng)半移動(dòng)式破碎站粗碎至200～0 mm，通過(guò)皮帶輸送至原礦堆場(chǎng)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)，然后通過(guò)給礦皮帶運(yùn)輸至半自磨機(jī)進(jìn)行磨礦。半自磨機(jī)排礦采用直線雙層振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩上產(chǎn)品通過(guò)返礦皮帶返回半自磨機(jī)，與半自磨形成閉路磨礦，直線篩篩下產(chǎn)品（12.7～0 mm）進(jìn)一段旋流器與一段球磨形成閉路磨礦。一段旋流器溢流產(chǎn)品（-0.075 mm 含量≥85%）經(jīng)1 次弱磁選后，弱磁尾礦自流入磁尾濃密機(jī)濃縮。弱磁精礦自流入再磨排礦泵池，與再磨磨機(jī)排礦混合后由二段旋流器與再磨機(jī)形成閉路磨礦，二段旋流器沉砂進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行再磨，二段旋流器溢流（-0.045 mm 含量90.5%～95.0%）經(jīng)泵揚(yáng)入新建的立磨—磁選車間進(jìn)行2次、3次弱磁選，3次磁選精礦經(jīng)泵揚(yáng)送至浮選作業(yè)區(qū)，通過(guò)加溫、加藥攪拌后進(jìn)入1粗1精3掃反浮選作業(yè)。反浮選精礦經(jīng)濃縮磁選機(jī)濃縮后通過(guò)精礦管道輸送至嵐縣普明工業(yè)園球團(tuán)部過(guò)濾車間進(jìn)行脫水，最終鐵精礦品位68%。磁尾礦和浮選尾礦分別經(jīng)濃密機(jī)濃縮，底流混合后經(jīng)隔膜泵輸送至尾礦庫(kù)進(jìn)行堆存。強(qiáng)磁給礦濃密機(jī)、強(qiáng)磁尾礦濃密機(jī)和浮選給礦濃密機(jī)的溢流進(jìn)入澄清池澄清處理后，回水進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)使用；浮選尾礦濃密機(jī)溢流水先進(jìn)環(huán)水池處理，再進(jìn)入環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)使用。袁家村鐵礦工藝流程見(jiàn)圖1。

3 結(jié)果與分析

3.1 磨礦分級(jí)作業(yè)

3.1.1 半自磨磨礦篩分

半自磨給礦粒度分析結(jié)果見(jiàn)表4，直線篩篩下產(chǎn)品粒度分析結(jié)果見(jiàn)表5。

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由表4 可知，半自磨給礦中-5 mm 粒級(jí)含量13.90%，含量比袁家村鐵礦紅礦系列略低；能作為介質(zhì)的（+25 mm）塊礦分布率約占31.13%，比紅礦系列低5個(gè)百分點(diǎn)左右。

通過(guò)表4 數(shù)據(jù)作粒度組成曲線可知，半自磨給礦粒度組成P80=76.0 mm，設(shè)計(jì)指標(biāo)為P80=150 mm，說(shuō)明粗破碎產(chǎn)品達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

由表5 可知，直線篩篩下產(chǎn)品集中在-0.075 mm和0.075～1.00 mm 粒級(jí)，粒級(jí)含量分別達(dá)35.05%和39.96%，其次是1.00～2.00 mm 粒級(jí)，三者之和達(dá)90.29%。

通過(guò)表5 數(shù)據(jù)作粒度組成曲線可知，直線篩篩下產(chǎn)品粒度組成P80=1.2 mm，小于P80設(shè)計(jì)值2.64 mm，說(shuō)明工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中半自磨機(jī)和直線篩運(yùn)轉(zhuǎn)比設(shè)計(jì)指標(biāo)更理想。

3.1.2 一段磨礦分級(jí)系統(tǒng)

對(duì)一段旋流器A、B 組溢流的各6 批樣品按等量配樣原則配成原礦綜合樣，并對(duì)綜合樣進(jìn)行粒度組成篩分，各粒級(jí)和金屬量分布結(jié)果見(jiàn)表6。

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由表6 可知，一段分級(jí)旋流器溢流綜合樣中，-0.075 mm 含量88.71%，-0.045 mm 含量72.70%，-0.010 mm 含量26.89%；鐵品位隨粒級(jí)變細(xì)而提高，其中+0.075 mm 粒級(jí)鐵品位最低，0.020～0.045 mm 粒級(jí)金屬分布率最多［5］，這一現(xiàn)象與紅磁混合礦不同。

一段磨礦分級(jí)指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，磨機(jī)處理量和分級(jí)細(xì)度超標(biāo)。球磨除存在磨礦濃度偏高的問(wèn)題外，其循環(huán)負(fù)荷比紅磁混合礦有大幅降低，磨機(jī)q-0.075mm值為1.023 t/（m3·h），比紅磁混合礦有小幅提升。旋流器則存在給礦濃度偏高、粒級(jí)組成不合理等問(wèn)題。一段磨礦運(yùn)行狀態(tài)考查結(jié)果見(jiàn)表7。

3.1.3 二段磨礦分級(jí)系統(tǒng)

將二段旋流器分級(jí)溢流產(chǎn)品進(jìn)行篩分，粒度組成及金屬量分布結(jié)果見(jiàn)表8，再磨礦運(yùn)行狀態(tài)考查結(jié)果見(jiàn)表9。

由表8 可知，二段旋流器溢流-0.045 mm 含量為95.39%，二段溢流中-0.010 mm 粒級(jí)產(chǎn)率最高，其次是0.020～0.045 mm 粒級(jí)；溢流中鐵品位最高是-0.010 mm 粒級(jí)，全鐵品位為57.84%，其次是0.010～0.020 mm 粒級(jí)，TFe 品位為57.53%，兩者金屬分布率之和占76.01%。

由表9可知，再磨分級(jí)基本正常合理，磨礦循環(huán)負(fù)荷205.65%、磨機(jī)q-0.075mm值偏低，旋流器分級(jí)效率低。

3.2 選別作業(yè)

3.2.1 弱磁選作業(yè)

將3 次弱磁精礦、磁選綜合尾礦各6 批樣品配置成綜合樣，進(jìn)行粒度篩分和各粒級(jí)產(chǎn)品鐵品位分析，結(jié)果見(jiàn)表10。

由表10可知，3次弱磁精礦和綜合磁選尾礦產(chǎn)品中均以-0.010 mm 粒級(jí)中的鐵品位最高，說(shuō)明袁家村鐵礦中的鐵礦物比脈石更易磨細(xì)，同時(shí)也有旋流器分級(jí)反富集造成過(guò)磨的原因［6］，鐵礦物過(guò)磨進(jìn)入微細(xì)粒級(jí)；綜合磁尾中-0.010 mm 粒級(jí)全鐵品位13.96%，金屬量占綜合磁尾總損失量的52.77%，由此可見(jiàn)，弱磁選對(duì)-0.010 mm粒級(jí)鐵礦物的回收效果比較差［7］。

3.2.2 浮選作業(yè)

對(duì)浮選作業(yè)浮選給礦、精選底流、掃選3 泡沫6批流程樣分別配成綜合樣，進(jìn)行粒度篩分和各粒級(jí)產(chǎn)品鐵品位分析，分析結(jié)果見(jiàn)表11。

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由表11 可知，浮選給礦中-0.045 mm 含量98.95%，+0.045 mm 含量1.04%，+0.045 mm 全鐵品位明顯偏低，僅18.47%，可以推斷該粒級(jí)產(chǎn)品以貧連生體為主；-0.010 mm 產(chǎn)率37.48%，該粒級(jí)鐵品位最高，為68.14%，鐵分布率達(dá)43.14%，說(shuō)明浮選給礦中的鐵礦物嚴(yán)重過(guò)磨；精選底流中-0.045 mm 含量增加到99.50%，-0.010 mm 產(chǎn)率44.35%，且粒級(jí)鐵分布率45.38%；掃選3 泡沫中-0.045 mm 含量87.61%，-0.010 mm 含量13.09%，鐵分布率達(dá)24.40%，0.020～0.045 mm粒級(jí)產(chǎn)率56.44%，鐵分布率48.94%，說(shuō)明尾礦中大部分鐵損失在這2個(gè)粒級(jí)中。

4 結(jié) 論

（1）太鋼嵐縣礦業(yè)公司選礦廠流程考查結(jié)果表明，3#系列生產(chǎn)狀態(tài)正常，原礦處理量1 000 t/h，超過(guò)了設(shè)計(jì)處理量，最終磨礦細(xì)度為-0.045 mm95.39%，浮選精礦鐵品位68.16%，各段磨礦分級(jí)細(xì)度及最終精礦品位基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

（2）磨礦系統(tǒng)半自磨與直線篩閉路系統(tǒng)運(yùn)行效果較好，篩下粒度組成P80為1.2 mm，其中-0.075 mm含量達(dá)35.05%，-2 mm 含量達(dá)90.29%；球磨與旋流器分級(jí)閉路系統(tǒng)達(dá)到了磨礦細(xì)度要求，但存在磨礦濃度偏高、返砂比高、溢流粒度組成不合理等問(wèn)題。

（3）選別系統(tǒng)磁選作業(yè)對(duì)極細(xì)粒（-10 μm）鐵礦物回收效果差，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高磨礦分級(jí)效率、優(yōu)化入選粒度組成、提高浮選分選效率，袁家村鐵礦的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)有進(jìn)一步提升的空間。浮選作業(yè)存在的主要問(wèn)題為掃選2、掃選3降尾效果差，掃選2、掃選3過(guò)高的濃度致使分選效率低，造成浮選尾礦品位高，影響了浮選作業(yè)回收率，建議生產(chǎn)中適當(dāng)提高浮給濃度，降低掃選2、掃選3濃度以達(dá)到提高其分選效率的目的。