司曉龍 嚴(yán)曉東

(中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司)

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某磁鐵礦細(xì)磨工藝試驗(yàn)

司曉龍 嚴(yán)曉東

(中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司)

安徽某磁鐵礦礦石結(jié)晶粒度細(xì)，以磁鐵礦為主，現(xiàn)場(chǎng)采用1次濕式粗粒預(yù)選—2段閉路磨礦—1次弱磁選后粗精礦再磨—3次弱磁選的階段磨選流程，僅能獲得鐵品位為63.04%的精礦。為了提高最終鐵精礦品位，采用TM200-1.5型塔磨機(jī)替代球磨機(jī)對(duì)現(xiàn)有工藝中再磨再選工序進(jìn)行了優(yōu)化流程試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)使用塔磨機(jī)能達(dá)到-45 μm 95%以上的礦石細(xì)度，配合2段磁選工藝流程，可獲得全鐵品位為65.60%、回收率為90.08%，磁性鐵品位為65.14%、回收率為93.04%的合格精礦；使用塔磨機(jī)流程具有更加簡(jiǎn)潔、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，同時(shí)精礦品質(zhì)更高。

磁鐵礦 塔磨機(jī) 細(xì)磨

在我國(guó)，優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源嚴(yán)重短缺，貧、細(xì)、雜是我國(guó)金屬礦產(chǎn)資源的共同特點(diǎn)，其中復(fù)雜難選鐵礦占我國(guó)鐵礦資源儲(chǔ)量的20%～25%[1]，這類(lèi)礦石具有典型的難磨難選的特點(diǎn)，然而巨大的市場(chǎng)需求與選礦新工藝、新設(shè)備的快速研發(fā)又給這些復(fù)雜難選礦石的有效回收帶來(lái)了可能。高效節(jié)能和短流程的理念正逐步成為選礦科技工作者追求的目標(biāo)[2]，傳統(tǒng)球磨機(jī)超細(xì)磨礦的實(shí)踐表明：當(dāng)磨礦細(xì)度-75 μm粒級(jí)含量占80%時(shí)，能量的消耗開(kāi)始呈指數(shù)增長(zhǎng)[3]，而增加磨礦段數(shù)又會(huì)受到場(chǎng)地、生產(chǎn)成本等多方面的制約，這些因素必然導(dǎo)致選礦成本的大幅提高[4]，所以?xún)?yōu)化磨礦作業(yè)及選別流程以達(dá)到降本增效的目的已成當(dāng)下流行趨勢(shì)。為此，試驗(yàn)將采用中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的TM200-1.5塔磨機(jī)對(duì)安徽某磁鐵礦選礦廠(chǎng)的選礦工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究，以期達(dá)到降本增效的目的。

1 TM系列塔磨機(jī)簡(jiǎn)介

中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司依托前身為原冶金部馬鞍山礦山研究院選礦設(shè)備研究所，通過(guò)近10 a的研究，成功研制了TM系列塔磨機(jī)并獲得了多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。

TM系列塔磨機(jī)是由頂部豎直安裝的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由中部傳動(dòng)軸和下部螺旋攪拌器組成運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，下部筒體和中上部傳動(dòng)支架為固定支撐結(jié)構(gòu)。研磨倉(cāng)內(nèi)懸掛一套雙螺旋攪拌軸，通過(guò)安裝在磨機(jī)頂部的主電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。螺旋的攪拌帶動(dòng)研磨倉(cāng)內(nèi)的磨球運(yùn)動(dòng)，磨球之間的撞擊和摩擦作用將所研磨的物料進(jìn)行破碎，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 TM系列塔磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意

1—電機(jī)；2—聯(lián)軸器；3—減速機(jī)；4—聯(lián)軸器；5—軸承座；6—軸套座；7—攪拌器聯(lián)軸器；8—葉片1；9—溢流出礦口；10—進(jìn)礦口；11—葉片2；12—筒體排空口

TM系列塔磨機(jī)適用于黑色金屬、有色金屬、非金屬礦石的再磨作業(yè)，也可用于2段磨礦、精礦再磨、尾礦再磨等回路中。該設(shè)備與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比，主要具有以下特點(diǎn)：

(1)高效節(jié)能。與球磨機(jī)相比，節(jié)能達(dá)到20%～30%，傳統(tǒng)球磨機(jī)的粉磨作用力依賴(lài)重力，大部分輸入能量消耗于聲、發(fā)熱和振動(dòng)，實(shí)際磨礦能量只占輸入能量的5%左右，而塔磨機(jī)粉磨物料時(shí)主要以表面磨剝?yōu)橹?，物料隨粒度直徑的減小，裂縫減少，利用沖擊方法粉磨物料時(shí)粒度越細(xì)越難，而利用表面磨剝方法是最有效的方法。

(2)振動(dòng)小、噪音低。塔磨機(jī)粉碎介質(zhì)為有序運(yùn)動(dòng)，使得無(wú)效碰撞減少，無(wú)效功耗降低，塔磨機(jī)主要利用摩擦磨礦而且筒體固定不動(dòng)，從而減少了噪音、振動(dòng)和發(fā)熱。

(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，占地面積小。由于塔磨機(jī)具有塔式結(jié)構(gòu)，需要的安裝面積很小，且塔磨機(jī)具有動(dòng)載荷低、振動(dòng)小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于靜平衡狀態(tài)，所以基礎(chǔ)簡(jiǎn)單、安裝周期短、設(shè)備的安全性好，費(fèi)用低、操作維護(hù)簡(jiǎn)單。

(4)易損件壽命長(zhǎng)、更換方便。

2 試樣性質(zhì)

取現(xiàn)場(chǎng)2段閉路磨礦(-75 μm含量67%)1次弱磁選后的粗精礦進(jìn)行細(xì)磨工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的是尋找粗精礦適合的細(xì)磨產(chǎn)品粒度，提高最終精礦品位及磁性鐵礦回收率。對(duì)粗精礦進(jìn)行鐵物相分析、粒度分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 粗精礦鐵物相分析結(jié)果 %

由表1可知，磁性鐵分布率為95.85%，赤褐鐵占3.14%，磁選工藝宜采用弱磁選。

表2 粗精礦粒度分析結(jié)果

由表2可知，經(jīng)過(guò)2段球磨磁選后的粗精礦的粒級(jí)主要集中在-45 μm，含量為41.20%，該粒級(jí)中全鐵含量較高為61.99%，表明細(xì)顆粒磁鐵礦與脈石礦物得到了有效分離，并通過(guò)磁選得到了一定的富集；+45 μm粒級(jí)含量為58.80%，該粒級(jí)中全鐵含量較低為45.02%，表明該粒級(jí)中脈石礦物與磁鐵礦連生體還占有一定比例，該粒級(jí)物料需要通過(guò)細(xì)磨才能完成磁鐵礦與脈石礦物的進(jìn)一步分離，從而提高最終鐵精礦品位。

3 塔磨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 塔磨機(jī)磨礦曲線(xiàn)試驗(yàn)

采用TM200-1.5型塔磨機(jī)對(duì)該礦石進(jìn)行磨礦曲線(xiàn)試驗(yàn)，其中磨礦濃度為60%，研磨介質(zhì)填充率為30%，最終磨礦試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 TM系列塔磨機(jī)磨礦曲線(xiàn)

由圖2可見(jiàn)，當(dāng)給礦粒度-75 μm粒級(jí)含量≥60%時(shí)，產(chǎn)品粒度-45 μm粒級(jí)含量≥90%，所需的磨礦時(shí)間約為14 min。

3.2 TM系列塔磨機(jī)磨礦細(xì)度試驗(yàn)

通過(guò)1次弱磁選判斷能否獲得合格精礦的關(guān)鍵是磨礦細(xì)度的合理選擇。試驗(yàn)在固定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為79.55 kA/m的條件下，考察不同磨礦細(xì)度對(duì)選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

由表3可知，在79.55 kA/m的磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件下，隨磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位增大，說(shuō)明細(xì)磨促進(jìn)了鐵礦物的單體解離，有利于鐵的回收，但隨著磨礦細(xì)度進(jìn)一步的增大，鐵品位提高幅度較小，且鐵回收率下降，說(shuō)明部分磁性礦物由于磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)低或礦泥的夾雜而進(jìn)入尾礦，故磨礦粒度不宜過(guò)細(xì)，磨礦細(xì)度選擇-45 μm 90%～95%較合適；當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-45 μm 95%時(shí)的精礦品位為63.05%，仍不能達(dá)到提高最終精礦品位的目的。

3.3 粗精礦2段開(kāi)路磁選試驗(yàn)

為了進(jìn)一步提高精礦鐵品位，擬采用2段磁選工藝，磁選設(shè)備為φ400mm×300mm濕式圓筒電磁磁選機(jī)，1段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為79.55kA/m，2段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為63.64kA/m。分別對(duì)粗精礦的2種磨礦細(xì)度進(jìn)行磁選試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 2段磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

由表4可知，采用2段磁選工藝可明顯提高最終的精礦鐵品位，并隨著磨礦細(xì)度的增大，精礦鐵品位提高；當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-45 μm 95%時(shí)，粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為79.55 kA/m，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為63.64 kA/m，可獲得全鐵品位為65.60%，磁性鐵品位為65.14%，精礦全鐵總回收率為90.08%，磁性鐵總回收率為93.04%的合格鐵精礦。

4 結(jié) 語(yǔ)

安徽某鐵礦為高品位磁鐵礦，1次磁選粗精礦采用塔磨—2次弱磁選流程就能有效回收鐵礦物，不但精簡(jiǎn)了選別流程，而且達(dá)到了降本增效的目的；不同磨礦粒度磁選試驗(yàn)與粗精礦的全鐵粒度分析結(jié)果表明，當(dāng)磨礦細(xì)度為-45 μm 90%～95%時(shí)，才能獲得高品位的鐵精礦；通過(guò)對(duì)1次磁選粗精礦采用塔磨—2次弱磁選流程分選后，獲得了全鐵品位為65.60%，磁性鐵品位為65.14%，全鐵回收率為90.08%，磁性鐵回收率為93.04%的合格精礦。

[1] 曹新元，呂古賢，朱裕生.我國(guó)主要金屬礦產(chǎn)資源及區(qū)域分布特點(diǎn)[J].資源：產(chǎn)業(yè)，2004，6(4):20-22.

[2] 范素月，張銅川，鄧包磊.用CH-CXJ63型淘洗磁選機(jī)優(yōu)化某選鐵工藝試驗(yàn)[J].金屬礦山，2014，43(1):56-59.

[3] 莫列爾S，王純萍.總體平衡模型在塔磨機(jī)超細(xì)磨中的應(yīng)用[J].國(guó)外金屬礦選礦，1994(5):10-17.

[4] 張建康，陳麗媛.某細(xì)粒鐵礦石細(xì)磨工藝試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)工程，2015，13(1):24-26.

2016-09-10)

司曉龍(1993—)，男，助理工程師，341000 安徽省馬鞍山市雨山區(qū)紅旗南路51號(hào)。