ZCLA选矿机湿式预选和睦山选厂磨前产品工业试验与生产实践

钱士湖 陆 虎 李明军 张 伟 张贵灿 杨松付

（马钢(集团)控股有限公司姑山矿业公司，安徽马鞍山243181）

粗粒预选抛尾是铁矿山降低选矿成本的有效手段。目前，铁矿石的磁选预先抛尾工艺有干式抛尾工艺和湿式抛尾工艺，干式抛尾粒度范围一般较宽，上限粒度一般可在300～10 mm；湿式预选由于设备方面的原因，上限粒度通常不超过6 mm，能够对30～0 mm物料进行湿式磁选的预选设备尚未见报道［1-2］。

ZCLA选矿机综合了磁选机、离心选矿机、摇床等多种选矿设备的特点，是一种复合力场的永磁选矿设备，可对粒度为30～0 mm物料进行湿式预选。粗粒尾矿的及时抛出，可明显提高入选品位，为改善最终精矿指标创造条件；降低后续磨选作业的处理量，可降低磨选成本；减少细粒尾矿的生产、处理、输送与储存量，可降低尾矿处理成本；所抛出的粗粒尾矿经分级处理，有望成为建筑用碎石和建筑用沙，为企业增加利润增长点［3-4］。

改造前，马钢和睦山选矿厂磨矿作业处理以高压辊磨机开路辊压产品为主的粉矿（20～0 mm），入磨前未设置磁选预先抛尾作业，这主要是由于该产品较潮湿，且有少量辊压饼，矿石分散性不好，不适合采用干式磁选抛尾；同时由于没有性能稳定可靠的、适合20～0 mm物料分选的湿式磁选设备，导致大量已单体解离的脉石矿物进入磨矿作业［5-6］。

为了探索和睦山选矿厂磨前产品实现湿式预选的可能性，采用ZCLA选矿机对现场磨前产品进行了抛尾试验。

1 ZCLA选矿机的结构与分选原理

ZCLA选矿机的结构与分选原理示意见图1。造浆后的待选物料从给矿槽1给入分选筒2，分选筒在由磁系及固定装置4产生的非均匀磁场内（分选空间）旋转，磁性矿物颗粒受到磁力和重力的联合作用，吸附在分选筒的内壁上，并随分选筒的旋转提升至分选筒顶部的无磁区，并在自重和卸矿水的冲刷下落入磁性矿物收集溜槽3，然后自流至磁性矿物接矿斗5；非磁性矿物颗粒则在重力分力和矿浆流的作用下沿分选筒内壁自流至非磁性矿物接矿斗6，从而实现磁性矿物颗粒和非磁性矿物颗粒的分离［7］。

2 原碎矿—干式预选工艺流程与分析

和睦山选矿厂原碎矿—干抛工艺流程为三段一闭路破碎—中碎产品中的大块（50～20 mm）和细碎产品中的块矿（20～12 mm）分别干抛—高压辊磨机开路破碎流程，见图2。

矿山生产初期（2013年前）和睦山选矿厂所处理的矿石是以磁铁矿为主的磁赤混合铁矿石，因此，原设计干抛工艺为弱磁选+强磁选组合的预选工艺。2013年后，随着赤铁矿占比的不断减少，强磁选作业回收赤铁矿的意义越来越小，实际充当了磁铁矿的扫选回收作业。

由于小块干抛精矿开路辊压过程会产生大量新的、已单体解离的脉石矿物，且细碎系统产品的-12 mm粒级中也存在已单体解离的脉石矿物。因此，入磨矿石中存在相当数量的废石，这部分废石进入磨选系统会降低磨选系统的效率，影响最终精矿质量。表1为入磨粒度筛析结果。

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从表1可以看出，入磨矿石+12 mm、+5 mm粒级产率分别达8.43%和37.12%，显然，常规湿式磁选设备难以处理这种粒度分布很宽的矿石；铁仅在+12 mm粒级有富集现象。

3 ZCLA选矿机工业试验

湿式粗粒预选试验采用ZCLA950-2000型ZCLA选矿机，分选筒表面磁场强度为304 kA/m，试验过程中可调的工艺参数分别为处理量、给矿浓度、分选筒倾角和转速等，试验对这些参数进行了逐一研究。

3.1 处理量试验

对于一定规格的ZCLA选矿机来说，在其他工艺参数一定的情况下，处理量决定了料层厚度，也就必然影响分选效果。因此，进行处理量试验很有必要。处理量试验固定分选筒转速为7.0 r/min、倾角为15°，给矿补加水量为150 m3/h，试验结果见表2。

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由表2可知，在给矿品位相近的情况下，处理量增大，抛尾产率和精矿品位均降低，精矿铁回收率升高，这与磁铁矿贫连生体较少抛出有关。综合考虑，确定后续试验的处理量为150 t/h。

3.2 分选筒倾角试验

对一定浓度的矿浆来说，分选筒的倾角变化会影响料浆通过分选区的时间、矿浆层的厚度、磁性物料所受到的磁场力。因此，确定分选筒的倾角很重要。分选筒倾角试验固定分选筒转速为7.0 r/min，处理量为150 t/h，补加水量为150 m3/h，试验结果见表3。

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由表3可知，在给矿品位相近的情况下，分选筒倾角增大，抛尾产率和尾矿品位均提高，精矿铁回收率小幅下降，这与磁场力不足以捕获磁性矿物贫连生体有关。综合考虑，确定后续试验分选筒的倾角为15°。

3.3 分选筒转速试验

在矿浆体积相同的情况下，分选筒转速越大，矿浆层厚度越小，越有利于磁性物料的捕获，也有利于设备处理能力的提高；但转速过快会缩短磁性物料通过卸矿区的时间，不利于磁性物料的充分卸落，进而影响分选效果。因此，分选筒转速也是影响分选效果的重要工艺参数。分选筒转速试验固定分选筒倾角为15°，处理量为150 t/h，补加水量为150 m3/h，试验结果见表4。

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由表4可知，在给矿品位相差不大的情况下，提高分选筒转速，尾矿铁品位变化不明显，但精矿铁品位和抛尾产率均上升，精矿回收率小幅下降。综合考虑，确定后续试验分选筒转速为11.3 r/min。

3.4 矿浆浓度试验

矿浆浓度的高低决定着物料的分散程度和矿浆的流速，因而，对分选效果产生较大的影响。矿浆浓度试验固定分选筒倾角为15°、转速为11.3 r/min，处理量为150 t/h，试验结果见表5。

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由表5可知，在给矿品位相当的情况下，降低矿浆浓度，精矿铁品位、尾矿铁品位和抛尾产率均上升，精矿铁回收率下降，当矿浆浓度为47%时，可抛出产率达19.73%的尾矿，精矿铁回收率仍达93.82%。

进一步的研究表明，试验确定条件下的精矿磁性铁回收率高达98.65%，表明该设备对粒度为20～0 mm的磁铁矿石具有高效抛尾效果，适用于现场磨选给矿的湿式预选。

4 ZCLA选矿机应用效果分析

根据工业试验情况，在碎矿—磁选预选系统与磨选系统之间增设了ZCLA湿式粗粒预选及其配套系统（湿式预选设备为ZCLA950-2000型ZCLA选矿机）。从生产情况看，系统运行顺畅、平稳，ZCLA选矿机生产指标见表6。

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由表6可知：①给矿品位明显升高尾矿品位仅小幅上升，表明该设备对给矿铁品位波动的适应能力较强，系统具有较高的可靠性。②给矿品位从29.19%提高至37.64%，抛尾产率从29.72 2%显著下降至10.93 3%，表明该设备对低品位、高废石混入率矿石具有更高效的抛废能力。③无论给矿铁品位如何变化，磁性铁回收率均高达98%以上，表明该设备能有效控制磁性铁矿物的流失。因此，ZCLA选矿机是和睦山选矿厂磨前预选的理想设备。

5 结语

（1）马钢和睦山铁矿选矿厂入选矿石为磁铁矿石，受选矿技术与设备的制约，碎矿—干式磁选抛废系统产品入磨前未设置预选抛废系统，大量的废石进入磨选系统会导致磨选及其后续系统负荷大、生产成本高、产生的大量细粒尾矿增大了尾矿库的压力、影响了最终精矿品质的改善。

（2）采用ZCLA950-2000型ZCLA选矿机对碎矿—干式磁选抛废系统产品（20～0 mm）进行了湿式预选抛废工业试验，在分选筒倾角为15°、转速为11.3 r/min，处理量为150 t/h，分选矿浆浓度为47%情况下，处理铁品位为34.06%的矿石，可抛出产率为19.73%、铁品位为10.67%的废石，ZCLA精矿铁品位为39.81%、磁性铁回收率为98.65%，入磨铁品位提高了5.75个百分点。

（3）生产实践表明，ZCLA950-2000型ZCLA选矿机处理铁品位为29.19%～37.64%的矿石，抛尾产率可达10.93 3%～29.72 2%，磁性铁回收率高达98%以上。

（4）ZCLA950-2000型ZCLA选矿机对现场矿石铁品位波动的适应能力较强，对低品位、高废石混入率矿石具有更高效的抛废能力，能有效控制磁性铁矿物的流失，是和睦山选矿厂磨前预选的理想设备。

（5）和睦山铁矿选矿厂的ZCLA湿式粗粒预选及其配套系统运行顺畅、平稳、可靠，大量废石的及时抛出提高了入磨品位，减少了磨选及其后续系统的处理量，细粒尾矿的减少减轻的尾矿库的压力，降低了选矿厂的生产成本；同时，ZCLA湿选尾矿中筛分出的块状废石和粗砂可作为建筑用材出售，增加企业的销售收入，提高企业的效益。