柴 輝

（北方銅業(yè)股份有限公司銅礦峪礦，山西 運(yùn)城 043700）

中條山有色金屬集團(tuán)有限公司磁選廠建立在銅礦峪礦選礦廠尾礦流槽出口處，主要用于回收銅礦峪礦選礦廠選銅尾礦中的磁性鐵[1]，自2014年改擴(kuò)建成投產(chǎn)以來(lái)，每年可出產(chǎn)4萬(wàn)t/a左右鐵精礦粉。磁選工藝采用一次粗選和兩次精選的工藝流程，該流程存在一定的局限性，磁選后鐵精礦品位50%左右（設(shè)計(jì)要求鐵精礦品位60%以上），品位偏低。為此，磁選鐵廠進(jìn)行了長(zhǎng)期的半工業(yè)試驗(yàn)，探究如何提高精礦品位、優(yōu)化分選指標(biāo)及降低能耗的工藝操作及途徑，進(jìn)行磁選工藝的生產(chǎn)實(shí)踐和改進(jìn)[2]。

1 磁選廠選礦工藝流程

工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 原磁選廠生產(chǎn)工藝流程圖

生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：

（1）原礦磁性鐵品位偏低、嵌布粒度變細(xì)，使得粗精礦中雜質(zhì)含量偏高。在磁性鐵含量與粗精礦細(xì)度變化都很小的情況下，實(shí)際生產(chǎn)中粗精礦鐵品位僅15%～22%，比設(shè)計(jì)值31%降低了9%～16%，且波動(dòng)范圍較大[3]。

（2）根據(jù)銅礦峪礦地質(zhì)資料顯示及近幾年生產(chǎn)情況表明，隨著進(jìn)一步深層次開(kāi)采，銅礦石中磁性鐵含量會(huì)明顯提高，磁選廠磁性鐵含量隨著開(kāi)采面的不同深度礦體而變化。

2 針對(duì)以上問(wèn)題開(kāi)展礦石工藝礦物學(xué)研究

為進(jìn)一步了解原礦和粗選精礦的礦石性質(zhì)，從而針對(duì)性的開(kāi)展工藝優(yōu)化研究，進(jìn)行了光譜分析、X射線衍射分析等工藝礦物學(xué)研究。

2.1 光譜分析

由表1、表2可知，原礦和粗選精礦中主要元素為O、Fe、Si、Al等，其中原礦中TFe含量為5.53%，粗選精礦中TFe含量26.15%，粗選中鐵已經(jīng)得到了初步的富集，但是品位較低。

表1 原礦光譜分析結(jié)果

表2 粗選精礦光譜分析結(jié)果

2.2 鐵物相分析

為探明原礦和粗選精礦中鐵的賦存狀態(tài)，對(duì)原礦和粗選精礦進(jìn)行了鐵物相分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 原礦和粗選精礦的鐵物相分析結(jié)果

由表3可知，原礦中鐵主要存在于磁鐵礦和硅酸鐵中，碳酸鐵、赤褐鐵礦及硫化鐵含量都比較少，而硅酸鐵需要經(jīng)過(guò)磁化焙燒后才能通過(guò)磁選回收，所以主要回收的目的礦物為磁鐵礦。

原礦中磁性鐵品位0.55%，粗選精礦中磁性鐵品位22.05%，說(shuō)明在粗選中磁鐵礦已經(jīng)得到了較好的回收，但是粗選精礦品位較低。

2.3 工藝礦物學(xué)分析結(jié)果

（1）原礦中主要元素為O、Fe、Si、Al等，其中TFe含量5.53%，主要脈石礦物為石英、綠泥石、云母、長(zhǎng)石、方解石等，金屬礦物主要為磁鐵礦、硅酸鐵等，碳酸鐵、赤褐鐵礦及硫化鐵含量都比較少，但是硅酸鐵需要經(jīng)過(guò)磁化焙燒后才能通過(guò)磁選回收，所以主要目的礦物為磁鐵礦。

（2）原礦中磁性鐵品位1.74%，粗選精礦中磁性鐵品位22.05%，說(shuō)明在粗選中磁鐵礦已經(jīng)得到了較好的回收，但是粗選精礦品位較低，連生體較多。

3 流程考察

為進(jìn)一步了解流程中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了流程考察，對(duì)原礦和粗選精礦進(jìn)行了粒級(jí)篩析。粒級(jí)篩析結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表4 原礦粒級(jí)篩析結(jié)果

表5 粗選精礦粒級(jí)篩析結(jié)果

由表4可知，隨著粒度變細(xì)，原礦中鐵品位呈上升趨勢(shì)，但變化不大；磁性鐵主要分布在-150μm～+45μm、-38μm這兩個(gè)粒級(jí)中。

由表5可知，隨著粒度變細(xì)，粗選精礦中磁性鐵品位呈上升趨勢(shì)，-38μm粒級(jí)鐵品位最高，達(dá)到32.57%，說(shuō)明-38μm粒級(jí)中磁鐵礦單體解離度較好；-150μm～+45μm粒級(jí)中鐵品位僅為15%～20%左右，但是鐵分布率合計(jì)41.16%，說(shuō)明此粒級(jí)中連生體含量較多。

4 工藝流程優(yōu)化改進(jìn)實(shí)踐

依據(jù)工藝礦物學(xué)分析及粒級(jí)篩析結(jié)果可知，原礦中磁鐵礦嵌布粒度較細(xì)，需要細(xì)磨至-38μm才能達(dá)到較好的單體解離度，而且在磨礦過(guò)程中，主要需要磨碎的粒級(jí)為-150μm～+45μm。

依據(jù)工藝礦物學(xué)分析及粒級(jí)篩析結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)工藝流程進(jìn)行了如下改造。改造后工藝流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 改進(jìn)后選礦工藝流程

（1）北方銅業(yè)股份有限公司銅礦峪礦選礦廠處理能力由原400萬(wàn)噸/年增加至900萬(wàn)噸/年，因此磁選鐵廠現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模需要相應(yīng)擴(kuò)大，粗選由一個(gè)系列增加至四個(gè)系列，每個(gè)系列6臺(tái)設(shè)備，共計(jì)24臺(tái)盤式磁選機(jī)。

（2）磁選鐵廠原粗選作業(yè)地點(diǎn)在選礦廠尾礦流槽上，影響尾礦流槽的改造及尾礦礦漿流速。同時(shí)尾礦礦漿流速、流量難以控制，導(dǎo)致磁性鐵回收率低，設(shè)備管理難度大，應(yīng)相對(duì)集中布置。

（3）原粗選精礦品位僅為22.05%，為提高精礦品位，同時(shí)進(jìn)一步拋尾降低磨礦分級(jí)作業(yè)負(fù)荷，在盤式磁選機(jī)粗選后增加兩次精選，設(shè)備分別選用CTB-1024型半逆流型筒式磁選機(jī)一臺(tái)、NCTB-718型半逆流型筒式磁選機(jī)一臺(tái)。

（4）原最終鐵精礦品位僅為50%～56%，不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品銷售。通過(guò)對(duì)礦石的工藝礦物學(xué)研究表明，磁鐵礦嵌布粒度較細(xì)，需超細(xì)磨至-38μm才能實(shí)現(xiàn)較好的單體解離，所以對(duì)磨礦分級(jí)設(shè)備進(jìn)行了改造。

將磨機(jī)筒體加高15cm，增加磨礦時(shí)間；將螺旋襯板加寬5cm，襯板仰角降低4°；鋼球配比由原來(lái)的φ30鋼球3t、φ25鋼球2t、φ20鋼球3t，改為φ25鋼球3t、φ20鋼球2t、φ15鋼球3t。

分級(jí)作業(yè)，F(xiàn)X150×6旋流器原錐角為15°，使用過(guò)程中出現(xiàn)返砂比過(guò)高（返砂比達(dá)到700%），旋流器沉沙中細(xì)粒級(jí)含量達(dá)到40%，造成中礦循環(huán)量大，立磨機(jī)負(fù)荷過(guò)大，為解決這一問(wèn)題，對(duì)旋流器進(jìn)行了改進(jìn)。旋流器沉砂口尺寸由Φ30mm，改為Φ24mm兩臺(tái)、Φ26mm兩臺(tái)、Φ28mm兩臺(tái)，可根據(jù)產(chǎn)量及粒度變化調(diào)整開(kāi)啟臺(tái)數(shù)和沉砂口尺寸；對(duì)旋流器錐角由原來(lái)的15°改為45°。

磁選廠改進(jìn)前、后生產(chǎn)工藝參數(shù)與設(shè)計(jì)工藝參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 設(shè)計(jì)工藝參數(shù)與改造前、后工藝參數(shù)對(duì)比表

同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝流程考察結(jié)果和原料性質(zhì)變化規(guī)律，生產(chǎn)實(shí)踐中新增2臺(tái)永磁筒式磁選機(jī)可采取并聯(lián)或串聯(lián)兩種方式，同時(shí)根據(jù)處理不同鐵含量的原料和進(jìn)入再選的粗精礦漿量，采用開(kāi)一備一及全停的靈活多變的操作方式，從而達(dá)到降低設(shè)備能耗、優(yōu)化指標(biāo)操作目的。

5 工藝操作改進(jìn)實(shí)踐

（1）根據(jù)近期采礦深度加深，磁性鐵含量逐步提高的情況，磁選廠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)探索、實(shí)踐論證，采用對(duì)粗選24臺(tái)盤式磁選機(jī)礦漿管路改造及工藝操作進(jìn)行改進(jìn)，分別按銅尾礦中磁性鐵含量0.1%～0.2%、0.2%～0.3%、0.3%～0.4%劃分，同時(shí)對(duì)應(yīng)開(kāi)啟的并聯(lián)磁選機(jī)組依次增加，開(kāi)啟不同磁選機(jī)組的情況下，生產(chǎn)指標(biāo)波動(dòng)較大。操作改進(jìn)后的工藝參數(shù)對(duì)比情況見(jiàn)表7。工業(yè)生產(chǎn)中以利用最小投資達(dá)到最大效益，綜合考慮能源水電單耗，可根據(jù)磁性鐵含量大小選擇開(kāi)啟不同個(gè)數(shù)磁選組，即可達(dá)到工藝要求。通過(guò)上述表可以得出：銅尾中磁性鐵含量為0.1%～0.2%時(shí)，選用2組磁選機(jī)組即可達(dá)標(biāo)完成；銅尾中磁性鐵含量為0.2%～0.3%時(shí)，選用3組磁選機(jī)組指標(biāo)最佳；銅尾中磁性鐵含量為0.3%～0.4%時(shí)，選用4組磁選機(jī)組最適宜。

表7 磁性鐵品位在不同磁選機(jī)組下的工藝參數(shù)對(duì)比表

（2）把銅尾礦平均分流成四組溜槽，每組溜槽安裝6臺(tái)φ1800-10盤式磁選機(jī)，共計(jì)24臺(tái)，最大限度提高回收率；粗選溜槽采用分段式穩(wěn)流，在尾礦流槽內(nèi)加裝控流裝置，來(lái)有效控制銅尾礦漿流速，使銅尾礦形成一個(gè)加速、減速、在加速的過(guò)程，在穩(wěn)流區(qū)進(jìn)行磁選作業(yè)，最大限度的對(duì)磁性鐵進(jìn)行回收，尾礦品位控制在0.08%以下；粗精礦品位能夠達(dá)到25%左右；中礦通過(guò)泵送的方式，進(jìn)入旋流器預(yù)先分級(jí)，旋流器溢流進(jìn)入精選兩臺(tái)串聯(lián)NCTB-718半逆流型筒式磁選機(jī)再次磁選，成為最終產(chǎn)品，鐵精礦品位達(dá)到60%以上；NCTB-718半逆流型筒式磁選機(jī)尾礦自流至粗選盤式磁選機(jī)前端，形成閉路循環(huán)；沉沙進(jìn)入JM-1500立式攪拌磨，通過(guò)立式攪拌磨研磨，再次返回旋流器，形成閉路循環(huán)；

①原礦品位變化時(shí)工藝調(diào)整。粗精選CTB-1024和CTB-718兩臺(tái)半逆流型筒式磁選機(jī)可根據(jù)原礦品位調(diào)整開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，在原礦品位高時(shí)，可兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，同時(shí)給料；在原礦品位低時(shí)，可單機(jī)臺(tái)運(yùn)行，節(jié)約水電損耗；精選兩臺(tái)NCTB-718半逆流型筒式磁選機(jī)，在原礦品位低時(shí)，可單機(jī)臺(tái)運(yùn)行，節(jié)約水電損耗。②原礦粒級(jí)變化時(shí)工藝調(diào)整。在原礦粒度較粗時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致中礦循環(huán)量大，此時(shí)可以把立磨機(jī)溢流倒入粗精礦泵池，進(jìn)入CTB-1024和CTB-718兩臺(tái)半逆流型筒式磁選機(jī)先進(jìn)行先別后，再進(jìn)入中礦泵池；

當(dāng)原礦品位低于0.25%時(shí)，粗精礦可直接進(jìn)入旋流器進(jìn)行分級(jí)，停用粗精選CTB-1024和CTB-718兩臺(tái)半逆流型筒式磁選機(jī)，達(dá)到提升回收率和節(jié)能降耗的目的。

6 結(jié)論

（1）絕大部分選礦廠對(duì)于礦物中含有磁性鐵低于1%，不再選別，主要原因是原礦品位過(guò)低，導(dǎo)致選礦成本升高；二是由于原礦品位低，需要經(jīng)過(guò)選礦富集處理后才能被有效利用；三是相較于富鐵礦，需要投入更多的選礦設(shè)備，導(dǎo)致最終無(wú)法盈利；再加上是尾礦選礦，對(duì)尾礦量、尾礦性質(zhì)、粒度不可控制，使最終產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)；

（2）根據(jù)選銅尾礦磁性鐵含量大小靈活改進(jìn)工藝操作，改變兩次再選磁選機(jī)串、并聯(lián)及開(kāi)停方式和磁選機(jī)組2～4機(jī)組逐級(jí)過(guò)渡，改造優(yōu)化后的工藝流程適應(yīng)性更強(qiáng)，同時(shí)在保證生產(chǎn)穩(wěn)定前提下，鐵精礦品位和磁性鐵回收率分別達(dá)到60%和75%以上，降低了設(shè)備生產(chǎn)成本單耗，提高磁選廠經(jīng)濟(jì)效益；

（3）目前磁選廠幾乎實(shí)現(xiàn)了礦漿全部自流，泵送礦漿量?jī)H占總礦漿量的不到1%。礦漿的自流是本項(xiàng)目節(jié)能降耗、實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)、取得成功的關(guān)鍵。

表8 磁選廠礦漿平衡表