符 生

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

隨著冶金工藝日新月異的發(fā)展，原材料鐵精粉的質(zhì)量直接決定著鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品的性能以及相應(yīng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。冶金新工藝的實(shí)施，對(duì)鐵精礦的質(zhì)量提出更高的要求。降磷作業(yè)是梅山選廠主產(chǎn)品鐵精礦質(zhì)量控制最關(guān)鍵的工序之一，工序選別的效果直接決定著產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)該工序也屬于拋尾作業(yè)，降磷尾礦鐵品位的有效控制是全面提升選礦金屬回收率的有力保證。目前梅山煉鋼生產(chǎn)要求鐵精礦的含磷量小于0.25%，隨著市場(chǎng)日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，如何優(yōu)化鐵精礦的質(zhì)量，成為主要問題。為此，經(jīng)考察分析，針對(duì)流程中存在的問題，通過工藝優(yōu)化，有效提高了金屬回收率，有效控制了鐵精礦產(chǎn)品的含磷量，獲得了滿意的效果。

1 礦石性質(zhì)分析

1.1 鐵礦礦物組成

梅山鐵礦石中主要有用礦物為磁鐵礦、菱鐵礦、假象赤鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等;主要脈石礦物有白云石、方解石、磷灰石、石英、黏土礦物等。其有害雜質(zhì)磷灰石與磁鐵礦、碳酸鹽類礦物和長(zhǎng)石伴生，嵌布粒度較細(xì)。由于磷灰石與含鐵礦物嵌布密切，磷灰石與鐵礦物在選別流程中呈同步富集狀態(tài)。鐵物相分析結(jié)果見表1，入磨礦主要礦物組成含量見表2。

由表2可知，梅山鐵礦選礦廠的入磨礦礦物組成比較復(fù)雜，主要為磁鐵礦、假象赤鐵礦、含鎂菱鐵礦，另外還有少量鏡鐵礦、褐鐵礦。黃鐵礦作為附屬礦物進(jìn)行綜合回收，用作硫酸廠的原料。脈石以鐵白云石為主，次為透輝石、石榴石、綠泥石、磷灰石、石英、長(zhǎng)石，以及少量陽(yáng)起石、方解石、玉髓、高嶺石、鋯石等［1］。

表1 鐵物相分析結(jié)果 %

表2 入磨礦主要礦物含量 %

1.2 各種礦物解離特性與磨礦細(xì)度的關(guān)系

為探求梅山鐵礦各礦物的解離特性，梅山選礦廠進(jìn)行了大量的磨礦細(xì)度試驗(yàn)，用來進(jìn)一步研究磨礦細(xì)度與礦物解離度的關(guān)系。其中主要鐵礦物、磷灰石和脈石礦物解離度見表3。

表3 鐵礦物、磷灰石和脈石礦物解離度 %

由表3可知，磨礦細(xì)度越高，礦物解離越充分，當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm 70%時(shí)，鐵礦物基本解離;但磷灰石單體解離度很低，即使磨到 －0.074 mm 100%，單體解離也只有38.3%，與鐵礦物連生達(dá)42.0%，較容易帶進(jìn)鐵精礦［2］，影響鐵精粉質(zhì)量。

2 梅山鐵礦原礦磷賦存狀態(tài)及相應(yīng)分布

2.1 磷礦物的物相

質(zhì)磷礦物為典型含氟磷灰石，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為Ca5(Cl，F(xiàn)，OH)(PO4)3，呈立方柱狀、針狀，自形粒度完好，浸染或團(tuán)塊狀分布，塊狀假赤鐵礦-磁鐵礦石中居多，也分布于碳酸鹽礦物及少量硅酸鹽礦物中，粒度以0.01 mm為主。含 CaO為56.57% ～58.33%，平 均 為 57.65%，P2O5為 39.56% ～41.84%，平均為41.31%，F(xiàn)為0～2.62%，平均為0.95%，C為10.00% ～0.36%，平均為0.09%。從磷礦物的物相分析來看，即使磨礦細(xì)度達(dá)到－0.074 mm 100%，最多只能解離出38.3%的磷灰石，剩下的大多數(shù)仍包裹于碳酸鹽和氧化鐵礦物中，給選別造成了很大的困擾。

2.2 磷礦物基本特性

礦石中磷灰石分布狀態(tài)主要以菱鐵礦和鐵白云石為主，其次為磁、赤鐵礦，少量賦存在硅酸鹽礦物中，磷灰石粒度分布見表4。

表4 磷灰石粒度分布

由表4可知，磷灰石的嵌布粒度比較細(xì)，－0.026 mm粒級(jí)含量達(dá)到 89%，－0.019 mm 的粒級(jí)含量為72.6%，提高磨礦細(xì)度也難以使其充分解離，這說明磁重選預(yù)選已經(jīng)將粗的磷灰石基本剔除。

3 梅山鐵礦降磷工藝流程簡(jiǎn)介

梅山鐵精礦的鐵品位為59%，其中含磷低于0.25%。梅山鐵礦石含磷品位在0.4%左右，且分布極不均勻，梅山煉鋼工程投產(chǎn)后，要求鐵水含磷≤0.25%，燒結(jié)礦含磷≤0.16%，鐵精礦含磷≤0.25%。重磁預(yù)選后的精礦進(jìn)選礦磨浮車間，經(jīng)兩段球磨閉路磨礦和分級(jí)，采用浮選的方法進(jìn)行脫硫，脫硫后的鐵精礦則送入降磷系統(tǒng)，經(jīng)弱磁1次粗選1次掃選、高梯度強(qiáng)磁1次粗選1次掃選，生產(chǎn)出最終鐵精礦和尾礦?，F(xiàn)行降磷工藝流程見圖1。

4 降磷系統(tǒng)存在的主要問題

4.1 冷卻水質(zhì)對(duì)選別效果的影響

圖1 梅山鐵礦現(xiàn)行降磷工藝流程

考慮到節(jié)約成本的需要，2007—2008年1月將原強(qiáng)磁使用的冷卻水管接通到循環(huán)水的水管，由于水中雜質(zhì)太多，從而導(dǎo)致激磁線圈里面有部分堵塞，出水量小，嚴(yán)重制約了冷卻效果;在原礦磷低鐵高，需要提高電流的時(shí)候，其中強(qiáng)磁3、4、5系列卻不能打高。如果打高電流，這幾個(gè)系列設(shè)備冷卻水的出水溫度可達(dá)到70℃以上，為了避免線圈燒損，不影響生產(chǎn)，這種情況只有降低電流。由于電流的降低，大大降低了對(duì)部分弱磁性礦物的回收效果，從而使得尾礦品位不斷升高，嚴(yán)重影響了作業(yè)回收率。

4.2 棒介質(zhì)堵塞、生銹、難以疏通對(duì)選別效果的影響

在強(qiáng)磁作業(yè)前，梅山選礦廠隔渣設(shè)備主要采用圓筒篩，主要預(yù)防棒介質(zhì)被+2 mm的顆粒及雜物堵塞，1次該道工序尤其重要，棒介質(zhì)一旦堵塞，不僅影響選別效果，同時(shí)也增加了棒介質(zhì)的檢修頻次，影響生產(chǎn)成本。另外，棒介質(zhì)生銹也會(huì)降低選別效果，梅山選廠棒介質(zhì)生銹主要原因是循環(huán)水水質(zhì)太差，水中含有腐蝕的化學(xué)成分，造成棒介質(zhì)腐蝕。

4.3 磨礦細(xì)度控制不均、波動(dòng)大對(duì)選別效果的影響

在磁選過程中，不管原礦含磷高低，給礦粒度都需達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果單體解離不充分，將使部分鐵金屬難以回收，導(dǎo)致尾礦含鐵量升高，同時(shí)含磷量指標(biāo)也難以達(dá)標(biāo)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

入選前的礦石粒度必須具備以下2個(gè)條件才能保證較好的選別效果:①目的礦物與脈石礦物最大限度地解離;②在礦物充分解離的前提下，合適的礦物粒度直接影響選別效果;礦物粒度過大、過細(xì)均不行，更不可“泥化”，因?yàn)槊恳环N選別設(shè)備和工藝都有各自的上限和下限粒度要求，如果超過限度，那么選別指標(biāo)將明顯變差，甚至使選別過程不能順利進(jìn)行。

4.4 原礦含磷量對(duì)鐵金屬回收率的影響

由上述表4的數(shù)據(jù)可以看出，磷灰石單體解離度很低，與鐵礦物連生嚴(yán)重，達(dá)42.0%，其礦石性質(zhì)導(dǎo)致了降磷系統(tǒng)將帶來一定的鐵損，降低鐵資源回收率，而且脫磷率無法提高。按處理脫硫鐵精礦220萬(wàn) t/a計(jì)算，降磷磷品位由0.436%升高到0.529%，則少產(chǎn)鐵品位為58.5%的精礦近6.74萬(wàn)t，即當(dāng)磷品位每上升0.01個(gè)百分點(diǎn)，降磷系統(tǒng)就會(huì)損失鐵精礦7247 t。

4.5 磁選機(jī)各部位的沖洗水對(duì)選別效果的影響

對(duì)強(qiáng)磁而言，精礦沖洗水的大小對(duì)金屬回收率也有一定的影響，強(qiáng)磁沖洗水過大，附著在介質(zhì)塊上的礦粒被沖入尾礦槽內(nèi)，造成金屬流失;反之，強(qiáng)磁沖洗水過小，使得吸附在棒介質(zhì)上的礦物顆粒不能完全被沖下來，反復(fù)進(jìn)入流程進(jìn)行再選，降低了選別效率，也容易造成介質(zhì)堵塞，影響了金屬回收率，降低了鐵精礦質(zhì)量。

4.6 給礦濃度對(duì)磁選機(jī)分選指標(biāo)的影響

磁選機(jī)給礦濃度的大小決定了礦漿流速、阻力，直接影響礦物顆粒的分選時(shí)間。給礦濃度高，礦漿流動(dòng)速度慢，礦漿阻力就大，精礦中比較容易夾雜脈石，嚴(yán)重影響精礦質(zhì)量。因此，保證充分的選別時(shí)間對(duì)回收率是非常有利的。

4.7 弱磁磁偏角和強(qiáng)磁電流對(duì)選別指標(biāo)的影響

如果磁選機(jī)磁系的磁偏角過大，即偏向精礦卸礦端，精礦品位就會(huì)有所提高，尾礦品位也會(huì)升高，鐵金屬的損失也多;相反，如果磁選機(jī)磁系磁偏角過小，偏向尾礦端，精礦不能提升到應(yīng)有的高度，導(dǎo)致精礦排不出，混入尾礦中，使尾礦品位大幅度升高，則大大降低了金屬回收率。電流高，鐵品位降低，回收率提高;電流低，鐵品位提高，回收率降低。

4.8 崗位操作人員的操作技能對(duì)選別指標(biāo)的影響

在目前的生產(chǎn)操作中，部分崗位職工由于受自身技術(shù)能力、操作水平、崗位責(zé)任心、考核指標(biāo)等因素影響，一旦遇操作條件變化或突遇設(shè)備問題時(shí)，應(yīng)變能力較差，不能及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整操作，使得降磷作業(yè)達(dá)不到良好的分選效果。同時(shí)還會(huì)造成大量的精礦混入尾礦中，導(dǎo)致了尾鐵的升高，降低了金屬回收率。

5 提高降磷作業(yè)回收率的措施及效果

(1)改善水質(zhì)。2008年初將原來通循環(huán)水的管道接通到清水后，水質(zhì)干凈了，線圈里的雜質(zhì)減少了，激磁電流相應(yīng)地提高，原來電流最高只能達(dá)到500 A，目前可達(dá)到800～1000 A，提高了電流，降低了尾鐵品位，由24%以上降到了22%以下。在保證精礦含磷合格的前提下，最大限度地提高了金屬回收率。

(2)加強(qiáng)信息溝通，及時(shí)了解原礦含磷品位。原礦含磷品位每升高0.01個(gè)百分點(diǎn)，金屬回收率將下降0.38個(gè)百分點(diǎn)。因此，原礦含磷量成為降磷作業(yè)選別好壞的關(guān)鍵指標(biāo)之一。梅山選礦重點(diǎn)圍繞提高磁重選預(yù)選拋尾的選別精度，提高入磨原礦的質(zhì)量，杜絕廢石和不合格礦石進(jìn)人精礦，堅(jiān)持“能拋早拋，能收早收”的選別思路。

(3)優(yōu)化強(qiáng)磁機(jī)棒介質(zhì)的材質(zhì)。強(qiáng)磁機(jī)是降磷工藝的核心設(shè)備，棒介質(zhì)是強(qiáng)磁機(jī)的重要部件，生銹和堵塞都會(huì)削弱選別效果。同時(shí)隔柵篩的日常維護(hù)管理也非常重要，篩網(wǎng)破損應(yīng)立即停機(jī)，篩網(wǎng)應(yīng)每小時(shí)用膠管敲打清理，否則容易造成磁介質(zhì)堵塞。

(4)根據(jù)原礦指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整并穩(wěn)定磨礦細(xì)度。合理的磨礦細(xì)度既能提高鐵回收率，又能穩(wěn)定鐵精礦含磷量。欠磨與過磨對(duì)鐵精礦質(zhì)量都不利，如果欠磨，礦物粒度偏粗，無法使目的礦物達(dá)到充分單體分離，造成鐵精礦含磷偏高;如果過磨，礦粒質(zhì)量過小，就會(huì)產(chǎn)生“過粉碎”，導(dǎo)致精礦流失生產(chǎn)成本增加。每2 h檢測(cè)磨礦細(xì)度，保證細(xì)度－0.074 mm粒級(jí)的含量控制在66%～76%，保證磷灰石的單體解離度。

(5)掌握設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。降磷工序主要設(shè)備有3種設(shè)備構(gòu)成，16臺(tái)CTSφ1050 mm×2400 mm永磁筒式磁選機(jī)、8臺(tái)圓筒除渣篩和16臺(tái)SLon-1500立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，分別對(duì)強(qiáng)磁性礦物和弱磁性礦物進(jìn)行回收。良好的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)直接決定選別指標(biāo)的好壞，因此在生產(chǎn)操作過程中，應(yīng)對(duì)設(shè)備以下三方面進(jìn)行檢查:①磁選機(jī)液位控制閥是否調(diào)節(jié)自如;②圓筒篩篩網(wǎng)是否破損，出渣是否正常，篩網(wǎng)是否堵塞，篩網(wǎng)破損應(yīng)立即停機(jī)，篩網(wǎng)每小時(shí)用膠管敲打清理;③強(qiáng)磁介質(zhì)盒堵塞嚴(yán)重應(yīng)立即停機(jī)。

(6)改善沖洗水的質(zhì)量。及時(shí)用通條把管道疏通，管孔不堵塞、水量調(diào)節(jié)適中、噴水壓力均勻，保證介質(zhì)塊和筒體表面沖洗干凈，不能讓精礦沖入選別槽、尾礦槽內(nèi)。原礦磷含量大于0.45%時(shí)，適當(dāng)增大強(qiáng)磁漂洗水量。

(7)根據(jù)礦石性質(zhì)，通過調(diào)節(jié)吹散水大小來及時(shí)調(diào)節(jié)分選濃度。吹散水增大時(shí)，礦漿流速快，選別時(shí)間短，尾礦品位升高，現(xiàn)象是尾礦跑黑。吹散水減小時(shí)，礦漿不能充分?jǐn)嚢栝_，礦粒易結(jié)團(tuán)，造成尾礦品位低，精礦品位也低。每1 h檢測(cè)1次濃度，弱、強(qiáng)磁濃度控制在30% ±5%。如果濃度較大時(shí):①加大稀釋水;②聯(lián)系上道工序加大補(bǔ)加水，并加大輸送量;③增開強(qiáng)、弱磁機(jī)。如果濃度較小時(shí):①控制稀釋水;②減少開車磁選機(jī)系列。

(8)均勻給礦，穩(wěn)定液位。按照目前的生產(chǎn)狀況，弱磁8個(gè)系列生產(chǎn)，強(qiáng)磁正常狀況下7個(gè)系列超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。給礦均勻和磁選機(jī)槽體液位關(guān)系密切，通過調(diào)節(jié)絲桿閥和給礦閥，及時(shí)調(diào)節(jié)分礦箱的礦量，保證各開動(dòng)系列給礦均勻，從而確保磁選槽體液位穩(wěn)定。如果液位高，尾礦易混入精礦，影響產(chǎn)品質(zhì)量;如果液位低，降低了礦漿的分選空間，影響金屬回收率。其調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)為:弱磁兩側(cè)尾礦管排礦，中間尾礦閥調(diào)節(jié)液位，溢流管有少許溢流，強(qiáng)磁液位斗有少許溢流。

(9)調(diào)整磁偏角、強(qiáng)磁電流及脈動(dòng)沖程。①弱磁磁偏角調(diào)節(jié)范圍為15°～20°，原礦含磷量大于0.45%時(shí)，弱磁磁偏角適當(dāng)減小，提高精礦品質(zhì)，反之適當(dāng)增大;②鐵精礦鐵高、磷低時(shí)增大強(qiáng)磁電流，增加礦物回收，得到廠調(diào)指令及時(shí)調(diào)整;③調(diào)強(qiáng)磁機(jī)脈動(dòng)沖程調(diào)節(jié)范圍為0～50 mm。調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)為:原礦含磷大于0.45%時(shí)，調(diào)節(jié)沖程箱內(nèi)的偏心塊，增大脈動(dòng)沖程，增強(qiáng)分選箱內(nèi)的礦漿沖刷，降低鐵精礦的含磷量。

(10)提高崗位人員的操作技能。降磷選別指標(biāo)的好壞，主要取決于設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)過程中的適時(shí)調(diào)整，因此崗位操作人員的操作技能顯得格外的重要，應(yīng)不斷提高崗位人員的操作技能，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)。磁選過程的操作是在保證精礦質(zhì)量的前提下，要盡量降低尾鐵品位。

6 結(jié)語(yǔ)

梅山選廠的降磷工藝很好地解決了梅山鐵精礦原來存在的硫、磷、黏三大難題，為梅山的生存和發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。目前，梅山鐵礦隨著開采深度加大，原礦性質(zhì)的變化，降磷工藝的參數(shù)也應(yīng)隨之調(diào)整，工藝參數(shù)的合理性直接影響公司的生產(chǎn)效率、能耗、鐵金屬回收率、硫回收率以及鐵精礦、硫精礦質(zhì)量，因此不斷優(yōu)化崗位操作，對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ 衣德強(qiáng)，劉安平，尤六億.梅山選礦降磷工藝研究及應(yīng)用［J］.寶鋼技術(shù)，2003(1):13-17.

［2］ 張彥明，程 蔚，曲鴻魯.中強(qiáng)磁選機(jī)在掃選作業(yè)中的應(yīng)用［J］.山東冶金，2000(5):4-5.