劉 哲 李麗匣 周明亮 李 楠 劉飛飛 盧冀偉 張 強(qiáng) 張俊飛

（1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院；2.遼寧五寰特種材料與智能裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司）

選礦廠磨礦分級(jí)作業(yè)的目的是使礦石中的目標(biāo)礦物充分解離，為后續(xù)選別作業(yè)制備粒度適宜的給料，因此，磨礦分級(jí)效果的好壞直接影響著選廠的產(chǎn)品指標(biāo)［1-2］。在磁鐵礦選礦廠的階段磨礦階段選別工藝中，一段磁選作業(yè)的主要目的是充分拋掉脈石礦物，且為有用礦物充分回收創(chuàng)造條件，因此，其處理能力決定著磨選車(chē)間的處理能力，并對(duì)后續(xù)磨礦作業(yè)效率形成制約［3-5］。在影響一段磨礦分級(jí)處理能力的操作因素中，磨礦濃度、介質(zhì)充填率、返砂比、分級(jí)效率等是主要因素［6］。

某選礦廠處理貧磁鐵礦石，鐵品位為11.66%，磁性鐵品位為5.18%，磨選流程為3 段磨礦、4 段磁選的階段磨選流程，獲得全鐵品位60.13%、回收率42.04%、磁性鐵品位58.49%、回收率88.84%的精礦。目前，選礦廠磨選工藝最突出的問(wèn)題是一段磨礦分級(jí)作業(yè)處理能力低。為了了解造成該局面的原因，對(duì)一段磨礦分級(jí)及一段磁選流程進(jìn)行了考查，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

1 流程考查方法

選礦廠磨選車(chē)間工作制度為330 d/a、3 班/d、8 h/班，三段一閉路破碎產(chǎn)品給入磨選車(chē)間，分2 個(gè)系列，一段磨礦分級(jí)采用MQG3600/4000 型球磨機(jī)+2FG-30φ3000 型螺旋分級(jí)機(jī)組成閉路磨礦，一段磁選設(shè)備為CTB-1230型濕式永磁筒式磁選機(jī)。

1.1 取樣與制樣

取樣制度為2 批/d，時(shí)間間隔為8 h，每4 批樣品合并為1 套樣品，共取2 套樣品。對(duì)所取樣品進(jìn)行稱重、烘干、縮分、取樣、化驗(yàn)、篩析；對(duì)一段磁選尾礦篩析產(chǎn)品進(jìn)行鐵礦物單體解離度分析。

1.2 磨礦

球磨機(jī)處理能力估算主要有容積法和功耗法［7］，分別按這2種方法進(jìn)行分析。

1.3 分級(jí)

通常用返砂比、分級(jí)效率、分級(jí)機(jī)直徑校核、返砂量校核等方法來(lái)考查螺旋分級(jí)機(jī)的處理能力和分級(jí)效果［7］。分級(jí)效果的好壞用分級(jí)效率來(lái)評(píng)價(jià)，包括分級(jí)量效率E量和分級(jí)質(zhì)效率E質(zhì)；分級(jí)機(jī)的處理能力一般通過(guò)校核分級(jí)機(jī)的直徑與返砂量來(lái)進(jìn)行考查。

2 考查結(jié)果與分析

2.1 礦石性質(zhì)

礦石的礦物組成較復(fù)雜，礦物種類較多，可回收成分主要為鐵，鐵主要以磁鐵礦的形式存在，分布率為44.43%，嵌布粒度主要在0.15～0.02 mm。磁鐵礦在礦石中的嵌布可分為3 種類型：①磁鐵礦顆粒較粗，主要嵌布于輝石、角閃石和已蝕變的礦物粒間，以粒間充填形式存在，但部分粗粒磁鐵礦裂隙發(fā)育，具有顆?？锥矗渲谐涮钣忻}石礦物；②磁鐵礦以包體的形式包含于角閃石、輝石中，粒度相對(duì)較粗，含量低；③角閃石和輝石被透閃石或滑石、陽(yáng)起石交代，顆粒中析出針狀、塵點(diǎn)狀和板條狀磁鐵礦，粒度極細(xì)，分布于礦物的解理縫隙處，不易與蝕變礦物解離。因此，磁鐵礦的嵌布粒度細(xì)且分布不均，加大了選礦回收的難度。

2.2 一段球磨機(jī)能力估算

2.2.1 粒度分析

現(xiàn)場(chǎng)一段球磨機(jī)處理量為180 t/（臺(tái)·h），磨礦濃度為80.73%，介質(zhì)充填率為45%，一段閉路磨礦系統(tǒng)產(chǎn)品粒度特性見(jiàn)圖1。

從圖1 可以看出，一段球磨機(jī)新給礦-0.074 mm占6.55%、F80=11.69 mm；球磨機(jī)排礦-0.074 mm 占28.96%；分級(jí)機(jī)溢流-0.074 mm 占36.79%、P80=0.91 mm，分級(jí)機(jī)沉砂-0.074 mm占12.59%。

2.2.2 磨礦能力計(jì)算［7］

2.2.2.1 容積法

以大孤山選礦廠一段球磨機(jī)的磨礦生產(chǎn)指標(biāo)q0′為參考進(jìn)行，由于其一段球磨為MQG2700×2100 格子型球磨機(jī)，給礦粒度為15～0 mm，-0.074 mm 占4.94%，產(chǎn)品粒度-0.074 mm 占55.25%，對(duì)應(yīng)的q0′=1.575 t/（m3·h）。

根據(jù)磨礦對(duì)比試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)礦石的磨礦難易度系數(shù)K1=0.8，磨機(jī)的直徑校正系數(shù)K2=1.17，擬選用的磨機(jī)型式校正系數(shù)K3=1.0，磨機(jī)的不同給礦粒度和不同產(chǎn)品粒度差別系數(shù)K4=1.07，球磨機(jī)計(jì)算能力見(jiàn)表1。

從表1可以看出，由容積法計(jì)算的球磨機(jī)理論最大生產(chǎn)能力為198.54 t/（臺(tái)·h）。

2.2.2.2 功耗法

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)邦德功指數(shù)試驗(yàn)獲得現(xiàn)場(chǎng)球磨機(jī)給礦的邦德球磨功指數(shù)為12.58 kW·h/t，由圖1 可知一段球磨機(jī)給礦F80=11 690 μm，分級(jí)溢流P80=910 μm，現(xiàn)場(chǎng)一段球磨機(jī)安裝功率為1 000 kW，在現(xiàn)有工藝參數(shù)條件下，通過(guò)功耗法計(jì)算的一段球磨機(jī)能力見(jiàn)表2。

從表2可以看出，采用邦德功指數(shù)法計(jì)算的球磨機(jī)理論最大能力可達(dá)209.2 t/（臺(tái)·h），目前可以達(dá)到的平均處理能力為180 t/（臺(tái)·h），負(fù)荷率為86.04%，即一段球磨機(jī)處理能力偏低，負(fù)荷率僅為86.04%。

2.3 分級(jí)能力計(jì)算［7］

2.3.1 返砂比與分級(jí)效率計(jì)算

一段分級(jí)原設(shè)計(jì)返砂比為250%、溢流-0.074 mm占52%。

根據(jù)圖1 的分級(jí)機(jī)給礦-0.074 mm 占28.96%、分級(jí)機(jī)溢流-0.074 mm 占36.79%，分級(jí)機(jī)返砂-0.074 mm 占12.59%，按-0.074 mm 計(jì)的一段磨礦分級(jí)返砂比與分級(jí)效率見(jiàn)表3。

從表3 可以看出，一段分級(jí)機(jī)的返砂比為47.83%、返砂量為86.10 t/h、量效率E量為85.93%、質(zhì)效率E質(zhì)為25.75%。根據(jù)對(duì)返砂比、分級(jí)效率的考查，兼顧細(xì)粒級(jí)的分級(jí)情況與溢流中粗粒級(jí)的混雜情況，可知一段螺旋分級(jí)機(jī)的分級(jí)效率低，分級(jí)效果差，分級(jí)溢流中粗粒級(jí)混雜嚴(yán)重。分級(jí)溢流是磨礦循環(huán)的最終產(chǎn)品，不合格粗粒級(jí)混進(jìn)分級(jí)溢流，勢(shì)必影響分級(jí)溢流的質(zhì)量，影響分選指標(biāo)。而且大量粗顆粒進(jìn)入溢流，導(dǎo)致返砂比小，僅為47.83%，與當(dāng)初設(shè)計(jì)的250%相差甚遠(yuǎn)。返砂比的大小對(duì)球磨機(jī)的生產(chǎn)率有著直接影響，較大的返砂比標(biāo)志著球磨機(jī)通過(guò)量大、通過(guò)速度快，物料在磨礦機(jī)中滯留時(shí)間短，有利于減少過(guò)磨，使更多的磨礦功用于粗顆粒的磨碎。

2.3.2 分級(jí)能力計(jì)算

按溢流中固體質(zhì)量計(jì)，每臺(tái)分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)能力Q為180 t/h，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4 可以看出，按照目前的溢流量和細(xì)度，分級(jí)機(jī)適宜的螺旋直徑為2.58 m，校核返砂量為1 210.14 t/h，遠(yuǎn)高于表3中的實(shí)際返砂量（86.10 t/h）。

根據(jù)一段分級(jí)設(shè)備處理能力校核結(jié)果，目前，選礦廠一段分級(jí)采用2FG-30φ3000 型高堰式雙螺旋分級(jí)機(jī)偏大，影響了分級(jí)效率的提高。

3 產(chǎn)品質(zhì)量分析

在現(xiàn)場(chǎng)選別流程中，一段磁選處理量最大，一段磁選拋尾產(chǎn)率為67.36%，總體單體解離度為54.80%；一段磨礦分級(jí)與一段磁選產(chǎn)品的品位分析結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5 可以看出，分級(jí)溢流的TFe 品位為12.50%、MFe 品位為6.83%，均低于沉砂的對(duì)應(yīng)品位，說(shuō)明分級(jí)機(jī)有反富集現(xiàn)象［8］；雖然一段磁選尾礦MFe品位僅為0.45%（鐵礦物單體解離度達(dá)到了54.80%），但由于該尾礦量大，因而鐵礦物流失不容忽視。

4 結(jié)論與建議

（1）某貧磁鐵礦石選礦廠的礦石礦物組成復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)、分布不均、可磨性差，屬難處理礦石。一段磨礦分級(jí)系統(tǒng)工作效率低，產(chǎn)品指標(biāo)未達(dá)到原設(shè)計(jì)值，需在查明原因的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改造。

（2）一段閉路磨礦系統(tǒng)由球磨機(jī)與雙螺旋分級(jí)機(jī)組成，磨礦濃度為80.73%，介質(zhì)充填率為45%，負(fù)荷率為86.04%，返砂比為47.83%，分級(jí)量效率為85.93%，分級(jí)質(zhì)效率為25.75%。磨礦濃度與介質(zhì)填充率均在合適范圍內(nèi)，但返砂比、分級(jí)質(zhì)效率過(guò)低。通過(guò)磨礦分級(jí)能力校核，發(fā)現(xiàn)螺旋分級(jí)機(jī)型號(hào)偏大，導(dǎo)致返砂比低，返砂量小，分級(jí)效果差，較多粗顆粒進(jìn)入到溢流中，降低了球磨機(jī)的處理能力和負(fù)荷率。

（3）分級(jí)質(zhì)效率低，溢流中混雜大量未單體解離的粗顆粒影響了一段磁選效果，導(dǎo)致一段磁選尾礦中有用礦物流失較嚴(yán)重。

（4）對(duì)于一段分級(jí)效率偏低的現(xiàn)狀，建議將螺旋分級(jí)機(jī)更換為水力旋流器，以提高分級(jí)效率，進(jìn)而增強(qiáng)一段磨礦能力，提高磨礦效率和選礦廠的生產(chǎn)能力；建議將一段磁選機(jī)更換為大包角、選別帶長(zhǎng)、選別效率高的磁選機(jī)，以提高磁鐵礦的回收率，降低金屬損失率。