范兆玲 付國(guó)龍 李庚輝

(本鋼南芬選礦廠)

南芬選礦廠北山礦石選礦工藝研究與實(shí)踐

范兆玲 付國(guó)龍 李庚輝

(本鋼南芬選礦廠)

隨著南芬選礦廠處理北山礦石量的逐漸增加，選礦廠尾礦鐵品位高，金屬回收率低，生產(chǎn)指標(biāo)全面下滑。為此，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)尾礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。結(jié)果表明：將原階段磨礦階段磁選工藝的高頻振動(dòng)細(xì)篩篩上進(jìn)行單獨(dú)再磨再選流程改造后，對(duì)礦石性質(zhì)適應(yīng)性增強(qiáng)，磁性鐵的回收率由原82%提高到95%以上，降低了二段磨選流程負(fù)荷，增加了礦石處理能力，改造效果顯著，對(duì)鐵選廠類似流程的工藝改造具有借鑒意義。

磁選 浮選 流程改造 篩上單獨(dú)處理

本鋼南芬選礦廠是我國(guó)大型磁選廠之一，入選礦石來自南芬露天鐵礦，采用單一弱磁選工藝流程處理露天采場(chǎng)中磁鐵礦，年生產(chǎn)鐵精礦約450萬t，直接供給集團(tuán)公司作為燒結(jié)及球團(tuán)原料。近年來由于我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能過剩，鋼鐵行業(yè)整體不景氣，最大程度增加自主礦山鐵精礦的自給率，已成為企業(yè)在生死存亡的競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)效益最大化的重要措施之一。而露天鐵礦采場(chǎng)采出礦石量嚴(yán)重不足，主采場(chǎng)采出礦石量所占的比例逐漸降低，北山部位礦石所占比例逐年增加。對(duì)露天北山礦石性質(zhì)認(rèn)識(shí)不足是造成選礦廠生產(chǎn)指標(biāo)全面下滑、鐵精礦產(chǎn)量逐年下降的主要原因。自2013年以來，選礦廠聯(lián)合多家單位對(duì)露天北山礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)建設(shè)三段磨選工藝，技改效果較好，對(duì)選礦廠鐵精礦增產(chǎn)具有十分重要的意義。

1 北山礦石生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

南芬露天礦北山部位礦石原礦鐵品位約30%，磁性率約40%，根據(jù)原地質(zhì)勘探資料的分類，與主采場(chǎng)礦石一樣均屬于磁鐵礦石，2008年前由于一直為露天主采場(chǎng)出礦，因此北山礦石并沒有被列入開采計(jì)劃，隨著公司生產(chǎn)任務(wù)持續(xù)加重，南芬露天礦主采場(chǎng)采出礦石量嚴(yán)重不足，北山礦石的開采被提上日程。2008年開始北山礦石基建期剝巖，2009年開始出礦，目前開采量已增加到240萬t/a，占選礦廠總處理礦石量的20%，根據(jù)露天礦開采十年規(guī)劃，最終年出礦量將達(dá)約800萬t。

露天礦北山礦石開采后，根據(jù)原生產(chǎn)組織模式與主采場(chǎng)礦石混合在一起，進(jìn)入選礦廠磁選工藝流程處理(見圖1)，但隨著北山礦石出礦比例逐漸增加，產(chǎn)生了選礦廠尾礦品位高，金屬回收率低，磨機(jī)處理能力僅為其正常生產(chǎn)能力的80%左右，生產(chǎn)指標(biāo)全面下滑的現(xiàn)象。選礦廠處理北山礦石現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)見表1。

圖1 處理北山過渡類型礦選礦工藝流程

為了提高金屬回收率，解決選礦廠鐵精礦產(chǎn)量下降等問題，加強(qiáng)對(duì)北山礦石的選礦試驗(yàn)研究，并上此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)適合處理北山礦石的工藝流程十分緊迫。為最大程度地減少北山礦石對(duì)選礦廠生產(chǎn)的影響，在對(duì)主采場(chǎng)礦石與北山礦石分別進(jìn)行混合和單獨(dú)處理流程生產(chǎn)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)組織模式進(jìn)行了優(yōu)化，確定北山礦石與主采場(chǎng)礦石分開處理。

表1 北山礦石現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo) %

產(chǎn)品產(chǎn)率鐵品位鐵回收率精礦22.1967.0656.04尾礦77.8115.0043.96原礦100.0028.55100.00

2 北山礦石性質(zhì)

對(duì)北山礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析及鐵物相分析，結(jié)果分別見表2、表3。

表2 北山礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOSP含量32.1111.7848.420.690.941.760.120.025

表3 北山礦石鐵物相分析結(jié)果 %

表2表明：北山礦石主要有價(jià)元素是鐵，脈石礦物為SiO2。

表3表明：北山礦石主要含鐵礦物為磁鐵礦，其分布率為77.29%，其次是赤(褐)鐵礦，鐵占有率為10.29%，此外還含有一定的硅酸鐵及菱鐵礦。礦石中具有回收價(jià)值的為磁鐵礦和赤(褐)鐵礦，碳酸鐵和硅酸鐵會(huì)對(duì)赤褐鐵礦的浮選回收帶來不利影響[1]。

3 北山礦石選礦試驗(yàn)研究

為盡可能在不改變現(xiàn)有流程的基礎(chǔ)上多回收鐵礦物，提高金屬回收率，擬對(duì)圖1流程的細(xì)篩篩上產(chǎn)品進(jìn)行再磨再選處理，篩下仍由原流程處理。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)尾礦鐵物相分析

為了考察南芬選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)細(xì)篩篩上返回自循環(huán)及細(xì)篩篩上量單獨(dú)再磨再選流程處理北山礦石得到的尾礦鐵元素在各物相中的分布，分析不同流程中鐵礦物流失原因，對(duì)處理北山礦石生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)兩種流程得到的尾礦進(jìn)行鐵物相分析，結(jié)果見表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)不同工藝所得尾礦樣鐵物相分析結(jié)果 %

鐵物相含量篩上返回篩上單獨(dú)處理占有率篩上返回篩上單獨(dú)處理磁鐵礦7.821.8541.4010.84赤(褐)鐵礦6.875.0736.3729.70碳酸鐵2.514.4313.2925.95硅酸鐵1.435.587.5732.69硫化鐵0.260.141.370.82全鐵18.8917.07100.00100.00

由表4可以看出：細(xì)篩篩上單獨(dú)處理時(shí)，赤(褐)鐵礦、碳酸鐵中鐵分布率合計(jì)占55.65%，硅酸鐵中鐵占32.69%，磁鐵礦中鐵僅占10.84%；細(xì)篩篩上返回時(shí)，磁鐵礦的占有率高達(dá)41.4%，其次是赤(褐)鐵礦、碳酸鐵等。北山礦石經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工藝選別后其尾礦物相與原礦分析相似，赤(褐)鐵礦等弱磁性礦物含量高，是采用目前磁選流程處理北山礦石尾礦鐵品位高、金屬回收率低的主要原因。另外，篩上單獨(dú)處理的尾礦樣較篩上返回產(chǎn)生的尾礦樣磁性鐵占有率大幅降低，降低了近30%，說明細(xì)篩篩上返回流程處理北山礦石磁性鐵流失大、回收率低，這與選礦廠流程考察數(shù)據(jù)相符，磁性鐵回收率僅為82%。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)尾礦磁選預(yù)富集試驗(yàn)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)尾礦取樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室磁選預(yù)富集試驗(yàn)，在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定的試驗(yàn)流程見圖2，結(jié)果見表5。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)尾礦預(yù)富集工藝流程

表5 現(xiàn)場(chǎng)尾礦預(yù)富集試驗(yàn)結(jié)果 %

3.3 預(yù)富集精礦不同磨礦粒度磁選試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定采用圖3流程對(duì)預(yù)富集精礦進(jìn)行不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

圖3 預(yù)富集精礦不同磨礦粒度磁選試驗(yàn)流程

由表6可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，弱磁精礦鐵品位逐漸提高；當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.043mm占90%時(shí)，弱磁精礦鐵品位為67.03%，達(dá)到了選礦廠要求精礦鐵品位>66%的要求，可認(rèn)為在此磨礦細(xì)度條件下，磁鐵礦解離已較為充分，繼續(xù)增加磨礦粒度，弱磁精礦鐵品位提高幅度很小，但磨礦能耗會(huì)大幅增加。確定磨礦粒度為-0.043mm占90%。

表6 預(yù)富集精礦不同磨礦粒度磁選試驗(yàn)結(jié)果

3.4 現(xiàn)場(chǎng)尾礦閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了處理現(xiàn)場(chǎng)尾礦的最佳閉路試驗(yàn)流程，見圖4，獲得的指標(biāo)見表7。

表7 現(xiàn)場(chǎng)尾礦閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品產(chǎn)率品位回收率弱磁精礦11.1666.8439.83反浮選精礦8.1445.7119.87精礦19.3057.9459.70尾礦80.709.1440.30給礦100.0018.73100.00

由表7可知，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)尾礦采用圖4流程進(jìn)行試驗(yàn)，可以獲得鐵品位為57.94%、回收率為59.70%的混合鐵精礦。

3.5 高頻細(xì)篩篩上單獨(dú)處理驗(yàn)證試驗(yàn)

為探索圖1流程細(xì)篩篩上量單獨(dú)處理的可行性，對(duì)采用高頻細(xì)篩篩上單獨(dú)處理工藝獲得的尾礦樣采用圖4流程進(jìn)行試驗(yàn)，獲得的試驗(yàn)指標(biāo)見表8。

表8 篩上單獨(dú)處理時(shí)現(xiàn)場(chǎng)尾礦樣閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品產(chǎn)率品位回收率弱磁精礦2.6465.5210.12反浮選精礦12.4152.6338.27精礦15.0554.8848.39尾礦84.9510.3751.61給礦100.0017.07100.00

由表8可知：篩上單獨(dú)處理時(shí)現(xiàn)場(chǎng)尾礦閉路試驗(yàn)獲得的鐵精礦鐵品位為54.88%、回收率為48.39%；通過弱磁—強(qiáng)磁—反浮選試驗(yàn)，最終都能實(shí)現(xiàn)對(duì)北山礦石尾礦鐵礦物的回收，其中弱磁選精礦鐵品位為65.52%，達(dá)到磁鐵礦精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，反浮選精礦鐵品位低，僅52.63%，說明北山礦石弱磁性礦物的可浮性不好。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)尾礦選別閉路試驗(yàn)流程

參考國(guó)內(nèi)相似礦山三段磨礦工藝實(shí)踐，結(jié)合條件試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)高頻細(xì)篩篩上產(chǎn)品采用圖5流程單獨(dú)處理。流程改造后現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)見表9。

表9 全流程生產(chǎn)指標(biāo) %

4 流程改造效果

對(duì)南芬選礦廠針對(duì)北山礦石選別工藝進(jìn)行細(xì)篩篩上再磨再選工藝改造后，運(yùn)行半年多時(shí)間，工藝運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。細(xì)篩篩上單獨(dú)處理工藝對(duì)礦石性質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，磁性鐵的回收率由原82%提高到95%以上，實(shí)現(xiàn)了回收磁性鐵的優(yōu)先設(shè)計(jì)思路，同時(shí)降低了處理北山礦石主流程二段磨選負(fù)荷，提高了礦石處理能力，改造效果顯著，對(duì)鐵選廠磨選流程的改造具有借鑒意義。

[1] 陳 劍,李曉波,熊淑華.某低品位弱磁性氧化鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J]. 礦產(chǎn)綜合利用,2009(6):22-25.

[2] 聶軼苗,牛福生,邵鳳俊.某地極難磨磁鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J]. 礦山機(jī)械,2010(9):101-105.

[3] 牛福生,吳 根,白麗梅,等.河北某地難選鮞狀赤鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)礦業(yè),2008(3):57-60.

2015-05-18)

范兆玲(1973—)，女，工程師，117014 遼寧省本溪市。