劉 軍 丁開振 王 炬
(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司,安徽 馬鞍山 243071;2.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司,安徽 合肥 231562)
馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司鐵礦石資源量為3.4億t、黃鐵礦資源量為4 083萬(wàn)t,礦山按采選500萬(wàn)t/a的規(guī)模進(jìn)行建設(shè),其中一期300萬(wàn)t/a的采選系統(tǒng)于2010年開工建設(shè),2011 年11 月投入生產(chǎn)。設(shè)計(jì)的選礦工藝流程為三段一閉路破碎(粗碎在井下)—階段磨礦—浮選—弱磁選—強(qiáng)磁選—重選流程,即從一段粗磨產(chǎn)品中浮選回收黃鐵礦,浮選尾礦弱磁粗選預(yù)富集后再磨再選回收磁鐵礦,弱磁尾礦采用強(qiáng)磁+重選工藝回收赤鐵礦,總尾礦經(jīng)高效濃縮機(jī)濃縮后輸送至尾礦庫(kù)。
選礦廠自投產(chǎn)以來(lái),主要存在以下問(wèn)題:
(1)一段球磨機(jī)平均臺(tái)時(shí)產(chǎn)能僅為150~160 t,明顯低于設(shè)計(jì)的189.39 t。
(2)磁鐵精礦鐵品位為65%~66%,含硫高達(dá)0.45%~0.50%,影響鐵精礦的銷售。
(3)赤鐵精礦鐵品位僅為43%~48%,明顯低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。
(4)硫精礦含Cu約0.25%,未加以回收,影響了資源的綜合利用效率。
為解決上述問(wèn)題,馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司與中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院等單位進(jìn)行了聯(lián)合技術(shù)攻關(guān),取得了一定的成果,為羅河鐵礦選礦工藝流程優(yōu)化指明了方向,部分工藝優(yōu)化已付諸實(shí)施。
羅河鐵礦石按礦石的自然類型分為磁鐵礦礦石、赤鐵礦-磁鐵礦礦石、赤鐵礦礦石、黃鐵礦-磁鐵礦(赤)礦石、菱鐵礦-磁鐵礦(赤)礦石,鐵主要賦存在磁鐵礦中,其次賦存在假象赤鐵礦及少量的褐鐵礦中,硫化鐵的含鐵礦物為黃鐵礦及微量的磁黃鐵礦,含銅礦物為黃銅礦等。礦石中的脈石礦物主要為透輝石、長(zhǎng)石、石英、硬石膏等。
礦石的結(jié)構(gòu)以自形—半自形晶結(jié)構(gòu)為主,其次有他形晶結(jié)構(gòu),交代假象結(jié)構(gòu),交代網(wǎng)狀或網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以致密塊狀為主,其次為浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造。
磁鐵礦主要以自形—半自形晶致密塊狀和網(wǎng)狀、網(wǎng)脈狀集合體與脈石共生,最大粒徑為10 mm,最小為0.01 mm,一般為0.10~1.50 mm。黃鐵礦以自形—半自形晶為主,最大粒徑為1.50 mm,最小為0.005 mm,一般為0.30~0.01 mm。
礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1,鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2,硫物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。
表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果
為全面了解選礦工藝中存在的問(wèn)題,對(duì)選礦廠磨
表2 原礦鐵物相分析結(jié)果
表3 原礦硫物相分析結(jié)果
選流程進(jìn)行了考查,結(jié)果表明,礦石在一段閉路磨礦細(xì)度為-0.076 mm占53.74%的情況下,采用1粗2精1掃流程選硫,弱磁粗選精礦閉路磨礦至-0.076 mm占71.27%后進(jìn)行1次弱磁精選、1次濃縮磁選獲得磁鐵精礦,弱磁粗選尾礦與弱磁精選尾礦合并濃縮后經(jīng)1次強(qiáng)磁選,強(qiáng)磁選精礦與弱磁濃縮磁選尾礦合并濃縮后經(jīng)螺旋溜槽重選,最終獲得硫品位為44.12%、硫回收率為54.92%的硫精礦,鐵品位為65.03%、含硫0.51%、鐵回收率為72.26%的磁鐵精礦,以及鐵品位為45.32%、含硫2.91%、鐵回收率為1.43%的重選鐵精礦。其中硫浮選、弱磁選的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表4,強(qiáng)磁選、重選作業(yè)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表5。
根據(jù)流程考查所測(cè)得的數(shù)據(jù),計(jì)算各段球磨機(jī)按-0.076 mm粒級(jí)計(jì)的單位處理量q,見(jiàn)表6。
由表6可看出,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的球磨機(jī)q值均小于設(shè)計(jì)值,一段表現(xiàn)得尤其突出。
為了測(cè)定羅河鐵礦現(xiàn)生產(chǎn)一段球磨給礦的磨礦難易程度,以龍橋鐵礦一段球磨給礦為標(biāo)準(zhǔn)樣,進(jìn)行了相對(duì)可磨度測(cè)定試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)圖1。
表4 硫浮選、弱磁選作業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)
表5 強(qiáng)磁選、重選作業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)指標(biāo)
表6 各段球磨機(jī)的q值
圖1 羅河鐵礦相對(duì)可磨度曲線
由圖1可計(jì)算出羅河鐵礦一段球磨給礦的
K55=9.5/13.0=0.731,
(1)
K75=15.0/17.6=0.852.
(2)
即新生-0.076 mm粒級(jí)產(chǎn)率為55%所對(duì)應(yīng)的相對(duì)可磨度系數(shù)為0.731;新生-0.076 mm粒級(jí)產(chǎn)率為75%所對(duì)應(yīng)的相對(duì)可磨度系數(shù)為0.852,可見(jiàn),羅河鐵礦石比龍橋鐵礦石難磨。
根據(jù)龍橋鐵礦一段球磨機(jī)(φ3.6 m×6.0 m)的q值1.5 t/(m3h),并結(jié)合相對(duì)可磨度系數(shù),計(jì)算出的羅河鐵礦一段球磨機(jī)q值為1.5×0.731=1.097 t/(m3h),與生產(chǎn)實(shí)際值1.04 t/(m3h)基本一致,故可確定在現(xiàn)有磨礦條件下(入磨粒度、礦石性質(zhì)、球磨機(jī)大小),一段球磨機(jī)處理能力提高的幅度十分有限。
根據(jù)目前的選礦技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r,可通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)破碎作業(yè)后增設(shè)高壓輥磨系統(tǒng),以改善礦石的可磨性,從而實(shí)現(xiàn)一段球磨系統(tǒng)處理能力的提升。
為了確定現(xiàn)場(chǎng)磁鐵精礦含硫超標(biāo)的原因,取現(xiàn)場(chǎng)硫浮選給礦、弱磁粗選給礦、弱磁精選給礦,在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7,現(xiàn)場(chǎng)弱磁選鐵精礦硫物相分析結(jié)果見(jiàn)表8。
表7 硫浮選、弱磁選作業(yè)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果
表8 現(xiàn)場(chǎng)弱磁選鐵精礦硫物相分析結(jié)果
由表7、表8可知,現(xiàn)場(chǎng)的磨礦細(xì)度較好地實(shí)現(xiàn)了硫化礦物的單體解離,且現(xiàn)場(chǎng)浮硫充分,弱磁選鐵精礦中以磁黃鐵礦形式存在的硫占比很低,因此,造成弱磁選鐵精礦硫超標(biāo)的原因主要是弱磁選效果欠佳,機(jī)械夾雜嚴(yán)重。 因此,應(yīng)通過(guò)增加弱磁選段數(shù)和弱磁選機(jī)臺(tái)數(shù)(以降低弱磁選設(shè)備處理量)來(lái)改善分選效果。
為了驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)磁選、重選作業(yè)的效果,取現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)磁選給礦、重選給礦在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9,現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)磁選給礦、重選給礦篩析結(jié)果分別見(jiàn)表10、表11。
由表9~11可知:現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)磁選給礦、重選給礦粒度較粗,且粗粒級(jí)品位明顯較低(重選給礦尤其如此),這部分粗粒級(jí)既易造成強(qiáng)磁選介質(zhì)盒堵塞、惡化強(qiáng)磁選效果,又難以在重選作業(yè)中拋除,因而導(dǎo)致重選精礦鐵品位較低。因此,宜在強(qiáng)磁選前篩除+0.3 mm粒級(jí)。
同時(shí),結(jié)合流程考查期間暴露出的強(qiáng)磁選設(shè)備每小時(shí)通過(guò)的體積量過(guò)大問(wèn)題,建議適當(dāng)提高強(qiáng)磁選給礦濃度,以改善強(qiáng)磁選分選效果。在2.2節(jié)介紹的弱磁選效果得到改善后,濃縮磁選尾礦再進(jìn)重選,可為改善重選效果創(chuàng)造條件。另外,增設(shè)重選精選作業(yè),有利于提高赤鐵礦精礦鐵品位。
表9 強(qiáng)磁選、重選作業(yè)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果
表10 強(qiáng)磁選給礦粒度分析結(jié)果
表11 重選給礦粒度分析結(jié)果
3.4.1 硫精礦成分與銅相態(tài)分析
現(xiàn)場(chǎng)硫精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表12,銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表13。
表12 硫精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果
注:Au、Ag的含量單位為g/t。
表13 硫精礦中銅物相分析結(jié)果
表12表明,硫精礦中的Cu具有綜合回收價(jià)值。
表13表明,硫精礦中Cu主要以硫化銅的形式存在,占總銅的93.53%。
3.4.2 銅硫分離試驗(yàn)結(jié)果
在對(duì)磨礦粒度、抑制劑石灰用量、銅礦物捕收劑C330用量、起泡劑2#油用量進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了開路試驗(yàn)和閉路試驗(yàn),閉路流程見(jiàn)圖2,結(jié)果見(jiàn)圖3。
(1)羅河鐵礦石性質(zhì)復(fù)雜,礦物種類繁多,且多種礦物具有回收價(jià)值。
圖2 含銅硫精礦銅硫分離閉路試驗(yàn)流程
圖3 含銅硫精礦銅硫分離閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程
(2)礦石難磨是一段球磨處理能力達(dá)不到設(shè)計(jì)值的主要原因。在現(xiàn)有磨礦條件下,球磨處理能力提高幅度有限,可通過(guò)采用高壓輥磨超細(xì)碎工藝來(lái)降低礦石入磨粒度,改善礦石的可磨性,實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)。
(3)磁鐵精礦含硫超標(biāo)的主要原因是機(jī)械夾雜,現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)增加弱磁選機(jī)臺(tái)數(shù)等措施來(lái)改善弱磁選效果,實(shí)現(xiàn)磁鐵精礦降硫目標(biāo)。
(4)粒度粗、單體解離不充分是赤鐵礦選別指標(biāo)差的主要原因,可通過(guò)在入選前篩出+0.3 mm粒級(jí)來(lái)改善分選效果,提高赤鐵礦精礦指標(biāo)。
(5)在含銅硫精礦再磨至-0.076 mm占85%的情況下,采用1粗3精2掃、中礦順序返回流程抑硫浮銅,可獲得銅品位為17.51%、銅回收率為59.54%的銅精礦,以及硫品位為44.25%、硫回收率為99.34%的硫精礦。
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