錢士湖

(馬鋼(集團)姑山礦業(yè)公司)

隨著近年來我國經濟的高速發(fā)展，礦產資源需求劇增，刺激了鐵礦山的大量建設、生產，使我國成為目前世界第一大鐵礦石生產與消費大國。2014年至今，鐵礦石價格的一路下行使國內鐵礦山生產面臨巨大的成本壓力，如何降低鐵礦石生產成本成為鐵礦山企業(yè)亟待解決的問題。

馬鋼(集團)控股有限公司姑山礦業(yè)公司白象山鐵礦正是在礦山形勢轉折時期投入試運行的。盡管設計時設置了兩段預選以強化拋尾，但由于實際入選礦石品位較低、礦石性質不穩(wěn)定，拋尾效果仍不理想。在保證鐵精礦選礦指標的前提下，通過進行高壓輥磨細碎4～35 mm粒級回籠料拋尾試驗，以盡早拋去廢石，減少能耗和后續(xù)作業(yè)處理量，為工藝流程改造提供技術依據。

1 工藝現狀及存在問題

白象山鐵礦設計規(guī)模為200萬t/a，配套建設白象山鐵礦選礦廠。選礦工藝流程為:原礦經井下顎式破碎機開路破碎至－250 mm后提升至地面原礦緩沖礦倉，給入選礦廠預先篩分，+35 mm粗粒級經HP500型圓錐破碎機進行閉路破碎至－35 mm后，進行磁滑輪預選拋尾，磁性礦給入粉礦倉經MQY1511型高壓輥磨機細碎，經檢查篩分構成閉路。4～35mm粒級回籠至粉礦倉，－4 mm粒級給入CTS1540型濕式磁選機拋尾，粗精礦進入磨礦和磁選系統(tǒng)。白象山鐵礦選礦廠原工藝設計指標與目前生產指標對比結果見表1。

表1 設計工藝指標與4～35 mm回籠料拋尾改造前生產實際對比 %

從表1可知，由于前期井下采出原礦鐵品位較低，遠沒有達到設計要求的37.1%，甚至出現不足20%的情況，波動幅度較大，原礦平均鐵品位一般僅為31%左右;中碎－35 mm粒級的磁滑輪拋尾產率僅2.47%，低于設計指標的9.67%，粗粒廢石鐵品位和回收率則高于設計指標，拋尾效果不理想;－4 mm粒級拋尾指標高于設計值，拋尾效果好，無需改進，給予保留。

原礦鐵品位偏低，磁滑輪拋尾能力不夠，使大量脈石、低品位礦石進入輥磨細碎甚至磨選系統(tǒng)，增加了選礦廠的能耗，降低流程處理能力。進入輥磨細碎的脈石，被濕式中場強磁選機拋除后，約2/3進入尾礦輸送管道，增加尾礦輸送量。因此提出通過增加4～35 mm粒級的預選拋尾，降低進入后續(xù)作業(yè)的礦石量和尾礦量，以期既能降低選礦生產成本，又能解決低品位礦石入選帶來的生產指標不理想的問題。

2 4～35 mm粒級回籠料干選可行性研究

2.1 礦石性質

白象山鐵礦礦石金屬礦物主要為磁鐵礦，含量46.30%，其次為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等，其他金屬礦物少量或微量;脈石礦物以鐵白云石和方解石類碳酸鹽礦物為主，合計占13.75%，金云母和石英含量分別為11.41%和7.63%，斜長石、鉀長石、綠泥石、陽起石、滑石等其他脈石礦物少量。選礦廠主要回收磁鐵礦，兼回收部分弱磁性礦物如赤鐵礦和褐鐵礦等。

2.2 回籠料中磁性礦含量分析

取高壓輥磨細碎后4～35 mm粒級回籠料進行磁性礦含量分析，共計2批次試驗。采用人工手持磁塊(表面磁感應強度約0.1T)反復磁選分離的方法，進行礦石分選試驗，試驗結果見表2。

表2 4～35 mm粒級回籠料磁選試驗結果 %

由表2可知，4～35 mm粒級回籠料粉礦中非磁性礦含量較多，含量約占40%，非磁性礦鐵品位和磁性礦相差很大。由于非磁性礦以廢石混入為主，本著能拋早拋原則，宜提前拋除。

原設計的細碎閉路流程無拋尾工藝，廢石會返回高壓輥磨機，嚴重影響了高壓輥磨機處理能力，增加了能耗，同時向尾礦輸入了大量尾砂。因此，細碎流程可增加干選拋尾，盡量多拋早拋廢石。

2.3 回籠料干選拋尾工藝設計

設計高壓輥磨細碎產品4～35 mm粒級回籠料干選拋尾工藝流程見圖1。中碎礦石經高壓輥磨閉路細碎后經檢查篩分，－4 mm進行濕式磁選，4～35 mm粒級經干選拋尾后，磁性產品再返回粉礦倉，給入濕式磁選拋尾。

圖1 回籠料干選拋尾設計

2015年1月，白象山鐵礦選礦廠根據安裝圖紙和技術要求，完成了CTX0816型快速磁翻轉高場強磁滾筒(簡稱CTX磁滾筒)工業(yè)生產機組的制作、安裝。CTX磁滾筒技術特性見表3，工作原理見圖2。

表3 CTX0816的技術特性

圖2 CTX磁滾筒分選原理示意

與CT型常規(guī)磁滾筒相比較，CTX磁滾筒具有以下特點:采用獨特的磁系設計，漏磁少，磁性礦粒可以發(fā)生快速的磁翻轉和磁攪動，產生磁性擠壓，能夠充分拋除磁性礦粒之間夾雜的非(弱)磁性礦粒如脈石和圍巖，具有更好的分選和拋廢能力，細粒級和粗粒級磁性礦粒均不會流失，干選精礦鐵品位高。

3 回籠料干選拋尾條件試驗

3.1 分礦板距離試驗

分礦板是磁滾筒分離磁性礦粒和非磁性礦粒的分離隔板。分礦板距離是指分礦板與磁系中心垂線的距離，分礦板越靠后，廢石產率越大，但部分磁性礦粒進入尾礦，使廢石鐵品位會上升。設定皮帶速度為 2.60 m/s，磁系轉速為48.7 r/min，調節(jié)分礦板距離進行試驗，結果見表4。

表4 分礦板距離試驗結果

由表4可知，分礦板距離越大，廢石產率越小，精礦品位提高幅度越低，廢石鐵品位越低。當分礦板位置在100 mm時，廢石品位正常，全鐵和磁性鐵損失都在合理范圍內，拋尾產率大，效果最好。因此確定分礦板距離為100 mm。

3.2 皮帶速度試驗

皮帶速度的快慢，直接影響著CTX磁滾筒拋尾效果的好壞。皮帶速度越慢，皮帶上礦粒慣性越小，非磁性礦粒所受離心力越小、所受重力的影響越大，不易與磁性礦粒分開，降低分選效果;皮帶速度過快，礦粒的慣性增大，使部分磁性較弱的礦粒脫離磁滾筒進入廢石中去，增大廢石中磁性鐵品位。

設定磁系轉速為48.7 r/min，分礦板距離100 mm，調節(jié)皮帶速度分別為 1.59 m/s、1.93 m/s、2.60 m/s，試驗結果見表5。

表5 皮帶速度試驗結果

由表5可知，皮帶速度從1.59 m/s提高到2.60 m/s，拋廢產率不斷增加，由 18.90%提高到24.89%，提高幅度較大，廢石鐵品位逐漸上升但均在較低水平，精礦鐵品位提升幅度也逐漸增加。顯然，皮帶速度越快，廢石產率越大。在試驗的皮帶速度調整范圍內，全鐵和磁性鐵損失都在合理范圍內。由于滾筒傳動采用變頻電機直連方式，50 Hz為最大可調頻率，此時皮帶速度為2.60 m/s，達到峰值。因此調節(jié)皮帶速度為2.60 m/s為宜。

3.3 磁系正轉轉速試驗

內筒體由360°分布的磁系構成，磁系轉速會影響磁滾筒上磁性礦粒的磁翻轉和磁攪動的強度(頻率或次數)，磁系轉動方向分為正轉(與皮帶轉速方向同向)和反轉(與皮帶轉速反向)。由于磁系反轉會吸附礦石中夾雜的小鐵件而無法卸礦，導致皮帶劃傷，或皮帶受雙向拉力而撕裂，引發(fā)惡性生產事故，在磁系反轉試驗中多次遇到。因此，在技術條件不足的情況下，本次試驗確定不選擇磁系反轉，因此僅對磁性正轉試驗進行分析。

設定分礦板距離100 mm，皮帶速度轉速2.60 m/s，調節(jié)磁系正轉速率分別為 0、29.4 r/min、38.9 r/min、48.7 r/min，進行正轉轉速試驗，結果見表 6。

表6 磁系正轉試驗結果

由表6可知，磁系轉速由0提高到48.7 r/min時，廢石鐵品位由2.56%提高到4.89%，拋廢產率提高了8.64個百分點，精礦鐵品位提高幅度由3.98個百分點提高到6.85個百分點，拋尾效果明顯，并實現了鐵的富集。在磁系轉速達到48.7 r/min時，廢石產率達到最大值，鐵損失都在合理范圍內。因此確定磁系轉速為48.7 r/min，尚待探索進一步提高磁系轉速的可能性。

4 不同回籠料品位對干選拋尾的影響

設定分礦板距離100 mm，皮帶速度2.60 m/s，磁系正轉轉速48.7 r/min，考察不同品位的回籠料采用CTX磁滾筒磁選拋尾的效果。分兩次試驗考察不同回籠料品位對干選拋尾的影響，第一次取3批次樣進行試驗，回籠料鐵品位較高，第二次也取3批次樣進行試驗，回籠料鐵品位較低。試驗結果分別見表7、表8。

表7 較高品位回籠料的拋尾試驗結果

表8 較低品位回籠料的拋尾試驗結果

由表7可知，回籠料鐵品位較高，廢石產率平均只有11.44%，但廢石鐵品位平均為4.25%，仍在合理范圍內，干選拋尾生產指標較好。由表8可知，回籠料鐵品位較低時，廢石產率平均達到20.37%，廢石鐵品位平均為4.82%，拋尾效果整體優(yōu)于回籠料鐵品位較高時。對比表7和表8可知，回籠料鐵品位對拋尾指標尤其是廢石產率影響明顯，回籠料鐵品位越低，采用CTX磁滾筒干選拋尾效果越明顯。

5 工業(yè)試驗

在條件試驗確定的CTX磁滾筒最佳工藝條件下進行干拋拋尾工業(yè)試驗，與無磁滾筒干選拋尾的現場生產進行對比。選取原礦品位較接近的5個批次的生產指標進行統(tǒng)計，結果分別見表9和表10。

表9 無磁滾筒干選拋尾生產指標 %

表10 有磁滾筒干選拋尾工業(yè)試驗生產指標 %

從表9和表10可知，工業(yè)試驗流程平均入磨鐵品位比生產現場提高2.92個百分點，精礦鐵品位提高0.29個百分點，尾礦鐵品位降低0.28個百分點，拋廢金屬損失率小于1.5%，鐵金屬回收率提高1.00個百分點，總指標有一定的優(yōu)化。

按照工業(yè)試驗幾個月的生產情況計算，預先干選拋尾可拋出廢石約500 t/d，按全年正常生產330 d計算，可增加拋廢約16.5萬t/a，明顯減少了尾礦輸送量，延長尾礦庫使用壽命，同時可釋放選廠16.5萬t/a的產能。粗粒尾礦作為建材銷售，每年可增加經濟收入超過500萬元。

6 結論

(1)白象山鐵礦石主要目的鐵礦物為磁鐵礦，赤鐵礦和褐鐵礦等少量，脈石礦物以斜長石、鉀長石、綠泥石為主。選礦廠目前的選礦工藝流程盡管對中碎－35 mm粒級和高壓輥磨細碎－4 mm粒級分別進行了磁滑輪拋尾和濕式磁選拋尾，但由于實際礦石鐵品位偏低、礦石性質不穩(wěn)定，導致磁滑輪拋尾能力不夠、指標較差，大量廢石進入磨選系統(tǒng)，加大了流程處理量和尾礦量，不利于生產成本的降低。

(2)采用CTX0816型快速磁翻轉高場強磁滾筒高壓輥磨細碎產品4～35 mm粒級回籠料進行預選拋尾，通過條件試驗確定最佳的工藝條件為:分礦板距離100 mm，皮帶速度2.60 m/s，磁系正轉轉速48.7 r/min。

(3)對比磁滾筒干選拋尾工業(yè)試驗結果和無磁滾筒干選拋尾的現場生產指標可知，對細碎后4～30 mm粒級回籠料，CTX磁滾筒拋尾較普通磁滑輪拋尾效果更明顯，并且具有給礦鐵品位越低、拋尾效果越好的特點。在原礦鐵品位為30%左右時，CTX磁滾筒可提高入磨礦石鐵品位2.92個百分點，廢石產率達到11%以上，指標理想。

(4)增設磁滾筒干選拋尾不僅能穩(wěn)定入磨鐵品位，還能減少磨選處理量、增加產能，降低選礦成本。該選廠細碎4～35 mm粒級回籠料的拋尾試驗結果對于白象山鐵礦節(jié)能創(chuàng)效、扭虧為盈具有積極作用，可作為技術改造的依據。