魏祥松,黃啟生,李宇新

(1.中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院,河北 涿州 072754;2.湖北宜化礦業(yè)有限責(zé)任公司,湖北 宜昌 443100)

0 引 言

宜昌地區(qū)是我國的五大重點(diǎn)聚磷區(qū)之一,但其磷礦的平均品位低,絕大部分為原礦P2O518%～30%中低品位資源,一般為其中可直接利用的富礦僅占儲(chǔ)量的13%[1].為有效合理的大規(guī)模開發(fā)利用該資源,原化工部投入了大量的人力物力,組織科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)單位進(jìn)行攻關(guān),并于1989年興建了規(guī)模為20萬t/a的花果樹重介質(zhì)選礦試驗(yàn)廠,1992年建成,試運(yùn)行508 h,獲得了可靠的數(shù)據(jù)與資料[2],因當(dāng)時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件所限,選礦生產(chǎn)成本高,缺乏市場競爭力而停產(chǎn).

2005年初,湖北宜化礦業(yè)公司根據(jù)企業(yè)和市場需求,決定恢復(fù)花果樹重介質(zhì)選礦工藝,通過與科研院所的聯(lián)合攻關(guān),選定在煤炭重選中成熟應(yīng)用的重介質(zhì)三產(chǎn)品旋流器[3]替代原有的兩產(chǎn)品旋流器,并對(duì)其技術(shù)參數(shù)和耐磨性能進(jìn)行改造,使之適用于微差比重的分選和提高高密度、高硬度下的耐磨性,當(dāng)年十月改造建成30萬t/a的選廠,并在生產(chǎn)過程中通過技術(shù)攻關(guān)與改造,完善了選別工藝和潔凈生產(chǎn)措施,確保了生產(chǎn)的穩(wěn)定性,為滿足企業(yè)發(fā)展和市場需要,該廠于2008年改擴(kuò)建為120萬t/a的生產(chǎn)規(guī)模,經(jīng)濟(jì)效益顯著提高.

1 礦石性質(zhì)

礦石自然類型主要有泥硅質(zhì)條帶狀磷塊巖、白云質(zhì)條帶狀磷塊巖、白云質(zhì)砂屑磷塊巖、含磷白云巖;礦石工業(yè)類型主要有泥硅質(zhì)磷礦、鈣鎂質(zhì)磷礦;礦石特征為含碳的泥硅質(zhì)條帶狀磷塊巖、白云質(zhì)條帶狀磷塊巖、白云質(zhì)砂屑磷塊巖.礦石的化學(xué)組成見表1.

表1 礦石的化學(xué)組成

各礦層中的磷塊巖條帶和脈石條帶寬度較大,其中上貧礦和下貧礦的磷塊巖條帶寬度和脈石寬度大于2 mm的占94%以上,特別是中富礦的磷塊巖條帶全部集中在2 mm到18 mm之間,因此從條帶寬度來看該礦石完全具備磷礦重介質(zhì)選礦的工藝特性.

2 實(shí)驗(yàn)室重液選礦試驗(yàn)

當(dāng)原礦品位P2O523.80%,分選粒級(jí)為-15 mm+0.5 mm,分離重液密度為2.89時(shí),實(shí)驗(yàn)室重液選礦試驗(yàn)結(jié)果為:精礦產(chǎn)率73.97%,精礦品位P2O530.79%、含MgO 1.44%,精礦回收率87.61%(見表2).-15 mm+0.5 mm原礦重選可選性曲線見圖1.

表2 重選理論分選指標(biāo)

圖1 -15+0.5 mm原礦重選可選性曲線

試驗(yàn)研究表明:當(dāng)分離密度δ為2.85～2.91時(shí),鄰近比重物含量P2O5都在30%左右,屬難重選礦.其磷塊巖條帶以密度大于2.95為主,白云巖條帶密度在2.85左右,因此要有效分選密度差為0.1的磷塊巖和白云巖(0.1的分選密度差是重介質(zhì)選礦的最低要求),要求有較高分選精度的重介質(zhì)分選裝備和對(duì)分選密度的穩(wěn)定控制.

從表1的試驗(yàn)結(jié)果來看,0.5～15 mm粒級(jí)礦樣的工藝指標(biāo)明顯比0.5～20 mm和0.5～10 mm粒級(jí)好,其分選密度在2.86到2.89之間時(shí)所獲得的合格精礦的P2O5、MgO,產(chǎn)率和回收率等指標(biāo)變化較小,有利于分選密度的控制.

3 磷礦重介質(zhì)選礦工業(yè)生產(chǎn)實(shí)例

3.1 選礦生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備

原礦經(jīng)三段一閉路破碎后,全粒級(jí)進(jìn)入三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選別,底流經(jīng)脫介篩脫介后獲得粗粒精礦,篩下產(chǎn)物經(jīng)磁選—濃縮后,獲得細(xì)粒精礦;一段溢流和二段溢流合并,經(jīng)脫介篩脫介后獲得粗粒尾礦,篩下產(chǎn)物經(jīng)磁選—濃縮—過濾后得到細(xì)粒尾礦.選礦工藝指標(biāo)見表3.

選礦主要設(shè)備有:重介質(zhì)無壓給料三產(chǎn)品旋流器3PNWX850/600,脫介篩PZK2448F=11.52 m2、Φ=0.75 mm,磁選機(jī)Φ914×2972型750高斯,尾礦陶瓷過濾機(jī),介質(zhì)自動(dòng)控制為微機(jī)核密度計(jì)FB-2300,原礦給料FB-1330F型微機(jī)核子稱.

3.2 選礦流程考查

3.2.1 破碎流程考查 流程考查期間以花果樹礦段全層礦為主,或部分外購低品位礦,破碎產(chǎn)品的篩分結(jié)果見表4.由表4可見,+17 mm的分布率僅為0.75%,入選原礦的粒級(jí)占入選物料的99.25%,破碎工藝可達(dá)到確保小于17 mm的粒度要求.

3.2.2 重介質(zhì)選礦產(chǎn)品考查 在流程考查期間,將重介質(zhì)選別獲得的產(chǎn)品化學(xué)分析結(jié)果見表5,重液分選結(jié)果見表6.粗粒精礦和細(xì)粒精礦合并為總精礦,塊尾礦和細(xì)粒尾礦合并為總尾礦.

3.2.3 重介質(zhì)考查 重介質(zhì)為單一的磁鐵礦,其密度平均值為4.87 g/cm3,粒度組成和品位分布見表7.

介質(zhì)回收凈化系統(tǒng)選用的磁選機(jī)為上海伊利,美國磁塊.

表3 生產(chǎn)選礦工藝指標(biāo)

表4 破碎產(chǎn)品篩分結(jié)果

表5 總精礦和總尾礦化學(xué)分析結(jié)果

表6 精、尾礦重液分選結(jié)果

表7 磁鐵礦加重劑不同粒度產(chǎn)物的分布情況

根據(jù)考查結(jié)果,介質(zhì)損失量Gm為:5.565(kg/t精礦).

3.2.4 分選精度考查 重介質(zhì)旋流器的分選精度,通常用分離可能誤差,即EP值來表示.由圖可以計(jì)算出重介質(zhì)選礦選別的EP值為0.066 0,分離系數(shù)的計(jì)算結(jié)果見表8.重介質(zhì)旋流器選礦分離曲線見圖2.

表8 重介質(zhì)旋流器分離系數(shù)的測定結(jié)果

由圖2可以查得重介質(zhì)選礦的有效分離密度為2.871.

圖2 重介質(zhì)旋流器選礦分離曲線

3.3 自動(dòng)控制

系統(tǒng)合格介質(zhì)微機(jī)核密度計(jì)實(shí)際測量精度±0.001 g/cm3,濃介質(zhì)微機(jī)和密度計(jì)實(shí)際測量精度±0.002 g/cm3,合格介質(zhì)微機(jī)密度計(jì)及濃介質(zhì)密度計(jì)控制精度為±0.015 g/cm3.在所需的介質(zhì)密度范圍內(nèi),對(duì)介質(zhì)密度控制影響不大.

選用CG型電感式磁性物含量測量儀,測量指示合格介質(zhì)磁性物含量.為了保證循環(huán)介質(zhì)密度質(zhì)量,要求循環(huán)介質(zhì)在投礦過程中污染要小,介質(zhì)中非磁性物含量在規(guī)定范圍內(nèi).通過本儀表檢測循環(huán)介質(zhì)中磁性物含量來了解介質(zhì)污染情況,合理控制分流裝置,根據(jù)磁性物含量指示儀指示的數(shù)據(jù),適時(shí)向介質(zhì)桶打分流,借以維持循環(huán)介質(zhì)密度質(zhì)量.

在重介質(zhì)選礦過程中,控制介質(zhì)密度在指定的波動(dòng)范圍內(nèi),是保證獲得穩(wěn)定可靠的選礦指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一.循環(huán)介質(zhì)非磁性物含量的檢測指示和定壓漏斗、合格介質(zhì)桶、緩沖礦倉料(液)位的測量指示及報(bào)警系統(tǒng),為介質(zhì)正常循環(huán),工藝流程的順利實(shí)施,穩(wěn)定密度,保證磷精礦品位,提高精礦回收率,起到了良好的保障作用.原礦及精礦輸送機(jī),選用微機(jī)核子稱來準(zhǔn)確計(jì)量原礦的投入量及精礦的選出量.

由圖3可以看出,儀表在ρ0(±0.3 g/cm3)范圍內(nèi)線性良好,本實(shí)驗(yàn)的介質(zhì)密度變化范圍在2.00～2.60 g/cm3之間,處在儀表的范圍之內(nèi);N-ρ稱與N-ρ測兩條關(guān)系線的斜率略有不同,這些將引起測量誤差,此仍由于Kρ值選值不夠準(zhǔn)確所造成,有待改進(jìn),但在本試驗(yàn)所需的介質(zhì)密度范圍內(nèi),其測量誤差約為±0.3%,故對(duì)介質(zhì)密度控制影響不大.

圖3 靜態(tài)試驗(yàn)N-ρ曲線

為了精確計(jì)量原礦的投入量以及精礦的產(chǎn)量,在原礦5#皮帶輸送機(jī)及精礦7#皮帶輸送機(jī)上分別安裝了FB-1330F型微機(jī)核子稱.

FB-1330F型微機(jī)核子稱是微機(jī)化、高精度、高穩(wěn)定性、多功能的新一代同位素儀表,是一種非接觸式計(jì)量儀器,與電子皮帶秤相比較,其主要特點(diǎn)是不受物料高溫腐蝕性影響,不受皮帶張力、磨損、振動(dòng)、慣性力等因素的影響,可在惡劣環(huán)境下工作,操作簡便,使用安全便于維護(hù),傳輸距離遠(yuǎn),抗干擾性強(qiáng),標(biāo)定工作不復(fù)雜.

微機(jī)核子稱結(jié)構(gòu)簡單,它由γ射線放射源及鉛罐、A型支架、γ射線探測器、速度傳感器及微機(jī)處理指示系統(tǒng)所組成.

經(jīng)上述流程考查,將粒級(jí)-17 mm、品位P2O523.50%的礦石,經(jīng)重介質(zhì)分選后可獲得精礦產(chǎn)率65.65%、精礦品位P2O530.64%(含MgO 1.48%)、回收率為85.60%.選比為1.523的較好選礦指標(biāo).

4 主要技術(shù)特點(diǎn)

將三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器首次應(yīng)用于磷礦選礦,實(shí)現(xiàn)了全粒級(jí)無下限高分選密度(2.87～2.90)下微密度差(密度差為0.1)礦物的分離.從而有效地提高了重介質(zhì)設(shè)備對(duì)磷塊巖礦與脈石礦物的分選精度.

無壓給料,降低了廠房高度和基建投資,有利于礦區(qū)建設(shè);降低了礦石的運(yùn)動(dòng)速度,減少了介質(zhì)懸浮液對(duì)設(shè)備及管路和閥門的磨損.

內(nèi)襯采用剛玉分段制作,使設(shè)備使用壽命增加,并且即使耐磨材料部分磨損,也可隨時(shí)更換,不整體報(bào)廢,極大地降低了維修、更換費(fèi)用.

不脫泥全粒級(jí)分選工藝,使全部的入選原礦進(jìn)入到旋流器進(jìn)行分選,降低旋流器的分選下限,有效地提高選礦回收率.

5 結(jié) 語

采用全粒級(jí)進(jìn)無壓三產(chǎn)品旋流器,經(jīng)兩次粗選即可獲得合格產(chǎn)品,選礦工藝指標(biāo)為:原礦粒級(jí)-17 mm、品位P2O523.50%,獲得精礦產(chǎn)率65.65%、精礦品位P2O530.64%(含MgO 1.48%)、回收率為85.60%.

工藝流程中重介質(zhì)旋流器的分選精度Ep值達(dá)到0.066,這對(duì)磷礦選礦工藝是一個(gè)突破.

花果樹磷礦重介質(zhì)選礦的成功,為合理開發(fā)利用了中低品位磷資源,有效帶動(dòng)了區(qū)域資源的開發(fā)利用、擴(kuò)展資源儲(chǔ)量起到了良好的引領(lǐng)作用.生產(chǎn)實(shí)踐標(biāo)明:該工藝具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益.

參考文獻(xiàn):

[1]魏祥松,黃啟生,李宇新.花果樹磷礦重介質(zhì)選礦與應(yīng)用綜述[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì),2010,32(3):186-188.

[2]魏祥松,黃啟生,李宇新.湖北宜昌花果樹磷礦重介質(zhì)選礦工業(yè)生產(chǎn)考查報(bào)告[R].宜昌:湖北省宜化集團(tuán)礦業(yè)有限責(zé)任公司,2009.

[3]劉峰.多供介無壓洽料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器：中國，200620023458X[P].2006-01-26.