某选矿厂选矿工艺改造及生产实践

白天运 高柏年 魏国祥 苏 俊 仲 江

(1.甘肃省金塔营盘宏运矿产开发有限公司;2.甘肃省地矿局第四地质矿产勘查院)

某选矿厂选矿工艺改造及生产实践

白天运1高柏年2魏国祥1苏 俊1仲 江1

(1.甘肃省金塔营盘宏运矿产开发有限公司;2.甘肃省地矿局第四地质矿产勘查院)

某铁矿随着生产规模扩大，入选矿石性质发生变化，原单一的弱磁选选矿工艺已满足不了生产的需要。在分析矿石工艺矿物学的基础上，对选矿工艺进行技术改造。通过改进分级设备、更新磁选设备、强化脱泥等措施对原选矿工艺流程进行改造，最终确定阶段磨矿—分段磁选—强化脱泥镜磁分选的工艺流程。生产实践中获得了铁品位为63.64%、回收率为17.35%的磁铁精矿和铁品位为60.61%、回收率为65.12%的镜铁精矿，达到了改善生产指标的目的。

镜铁矿 磁铁矿 选矿流程 工艺改造

某选矿厂建成于上世纪80年代末，工艺流程设计简单。近年来，随着公司改制后生产规模扩大、矿床采掘地点变化，入选的王许黑山铁矿石由单一磁铁矿石变为磁铁矿-镜铁矿混合矿石，矿物嵌布粒度细、铁品位较低、结构构造复杂。原选矿工艺流程相对落后，已满足不了生产指标的要求。为了延长该矿山寿命，继续合理开发利用该铁矿，选矿厂坚持理论和实践相结合[1]，从2012年开始对选矿工艺进行技术改造。经过不断的努力探索，最终确定了目前阶段磨矿—分段磁选—强化脱泥镜磁分选原则选矿工艺流程，明显提高了铁回收率，稳定了铁精矿品位。生产实践结果表明，工艺改造后选矿厂生产指标得到改善，产品质量合格，达到国内先进水平。

1 矿石性质分析

对原矿进行化学多元素分析及铁物相分析，结果分别见表1和表2。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

元素TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3MnO含量34.284.1641.461.340.785.560.05元素TiO2BaOSPK2ONa2O烧失含量0.562.170.490.031.530.141.43

表2 原矿铁物相分析结果 %

由表1可知，该矿石铁品位为34.28%。酸性脉石矿物SiO2含量达41.46%，碱性脉石矿物Al2O3、CaO等含量较低；有害元素硫、磷含量较低，分别为0.49%、0.03%。

由表2可知，矿石中铁主要以镜铁矿形式存在，占69.46%，其次为磁铁矿，占21.56%，两者合计占91.02%。可见，磁铁矿和镜铁矿是回收的主要目的矿物。此外，还有少量的铁以碳酸铁和硫化铁的形式存在，分布率合计不足3%，含量低，回收难度大，考虑企业的生产成本和利润，暂不考虑对这部分铁进行回收。硅酸盐是主要脉石矿物，含铁2.18%，铁分布率6.36%，属于铁的合理损失，将会对回收率产生不利影响。进一步研究发现，矿石中的镜铁矿由赤铁矿变种而来，增加了分选难度。

磁铁矿呈团聚粒构成铁质条带或呈单粒产出，粒度主要为0.05～0.25mm，部分大于0.25mm，少量小于0.05mm。块状磁铁矿则多为微细粒磁铁矿的集合体，呈定向排列，片理状构造非常明显；镜铁矿型矿石以鳞片变晶结构为主，铁矿物粒度细微，粒径为0.05～0.25mm。在深部绿泥石片岩中见有密集浸染状或半块状黄铁矿，含少量磁黄铁矿；脉石矿物主要为石英，其次为闪石、白云母、电气石等。

2 原选矿工艺流程与存在的问题

2.1 原选矿工艺流程和选矿指标

原选矿工艺流程为单一弱磁选工艺：矿石经2段1闭路破碎1段闭路磨矿，再经2段弱磁选获得铁精矿，选矿指标见表3。

表3 工艺改造前选矿指标 %

产品产率品位回收率精矿36.4061.4265.18尾矿63.6018.7834.82原矿100.0034.30100.00

2.2 存在的问题

王许黑山铁矿前期主要采选东矿段的磁铁矿石，随着东矿段资源量的减少和矿床开发难度增大，可采出的单一磁铁矿逐年减少，入选矿石变成以磁铁矿-镜铁矿混合矿石为主，入选矿石性质发生变化，原选矿工艺流程已不适应实际生产的需要。存在的主要问题有：

(1)磨矿细度较粗。原流程为1段磨矿，细度为-0.074mm占60%左右，该细度下选别的铁精矿品位为60%左右，影响铁精矿的品位。

(2)精矿铁品位低。造成精矿品位偏低的原因主要是矿石中的磁铁矿、镜铁矿物粒度细微，未充分单体解离。镜下观察原产出铁精矿产品中尚有部分铁矿物以连生体和包裹体形式存在，充分印证了单体解离度不够的结论。铁精矿品位较低，无法满足目标市场的需求，给销售环节带来困难。

(3)矿石性质改变较大，对镜铁矿的选别能力有待提高。王许黑山铁矿石中磁铁矿和镜铁矿所占比例波动较大，随着入选矿石中弱磁性矿物的增加，必须增设强磁选系统。

(4)尾矿品位高、铁回收率低。由于矿体围岩蚀变强烈、风化程度高，采出的矿石泥化严重。加上镜铁矿含量增加、原流程无脱泥程序，致使大量矿泥在流程中循环、积累，从而导致尾矿铁品位高、粗矿铁回收率低。另外，磁选机退磁、规格小、选别效果不理想也是影响精矿品位偏低的因素。

(5)产能低。年处理10万t的生产规模不能满足公司改制后的中长期发展目标。

3 选矿工艺改造方案

根据入选矿石性质和实际存在的问题，在对同类矿山进行考查[2-5]和探索试验的基础上，最终具体实施的改造方案如下：

(1)磨矿设备改造。实验室小型磨矿细度试验确定最佳磨矿细度为-0.043mm占90%，需对原磨矿分级作业进行局部改造。将短筒型球磨机替换为长筒型球磨机，增加2段、3段磨矿。1段磨矿使用的磨机由原2台φ1 500 mm×3 000 mm格子型球磨机改为4台φ2 100 mm×3 600 mm格子型球磨机，为保证产能，又加装1台φ2 400 mm×5 000 mm格子型球磨机；2段、3段磨矿分别由3台φ2 100 mm×4 500 mm棒磨机、2台φ2 400 mm×5 000 mm棒磨机完成。

(2)改进分级设备。对流程进行现场考查，发现细筛分级效率不高的主要原因是，采用高频细筛和静压给矿旋流器对2段磨矿进行分级，效果不理想。使用水力旋流器进行分级试验，结果表明：单头静压水力旋流器分矿比例均匀，采用动压给矿多头水力旋流器与2段磨矿构成闭路磨矿分级系统效果较好。

(3)原2段弱磁选改为3段。为提高铁回收率，弱磁粗选磁场强度由238.85 kA/m增加到318.47 kA/m；弱磁精选磁场强度由 119.43 kA/m改为131.37 kA/m；新添加的尾矿回收机磁场强度为398.01 kA/m，用来集中回收粗、精磁选尾矿，减少尾矿铁的损失。

(4)应用磁重分选器脱泥。三段磨矿使细粒级物料含量增加，含泥量高会严重影响分选效果，造成磁选尾矿铁损失增加。为强化脱泥、提高磁选效果，探索出与磁选配套的磁重分选器，降低了SiO2含量，提高了铁精矿品位。

(5)高梯度立环强磁选机选别镜铁矿试验结果表明：弱磁选尾矿矿浆经周期式脉动高梯度立环强磁机选别回收镜铁矿，指标较好。因此引进SLon-2000强磁机构成2段不同磁感应强度的强磁选，1段磁感应强度为1.1 T，2段磁感应强度为0.7 T，效果明显。

(6)给料机、球磨机、矿浆泵加装了变频器，以控制电机转速，保持设备平稳运行，节约电量，降低生产成本。

(7)配备2台φ30 m高效浓密机，所有尾矿浓密后排放，溢流水回收使用，再结合分段供水保持水压恒定。

改造后的选矿工艺流程图见图1。

4 工艺改造后生产实践效果

工艺流程改造后，不但将原每年10万t的产能扩大到100万t，而且经过调试，各个环节间配合更加合理，选别指标更好。采用阶段磨矿—分段磁选—强化脱泥镜磁分选的原则工艺流程，既降低了磨矿的能耗，也避免连续磨矿所造成的过磨；分选效果更好的强磁工艺的应用既得到了较高的选别指标，又实现了低成本选矿的目的；采用阶段磨选在节能的同时，提高了精矿铁品位，稳定了生产指标。工艺流程改造后，实际生产中选矿指标见表4。

图1 王许黑山铁矿生产工艺流程

表4 改造后生产指标 %

5 结 语

(1)某铁矿选矿厂在对新入选矿石性质进行分析的基础上，通过实验室流程探索试验与生产实践相结合，对原选矿工艺进行改造，最终确定阶段磨矿—分段磁选—强化脱泥镜磁分选的工艺改造方案。

(2)采用阶段磨矿、螺旋分级机和水力旋流器分级，保证了磁选给矿细度和磁选指标；新研发的磁重分选器有效地强化了脱泥，消除了3段磨矿产生的矿泥，改善了铁矿物磁选的分选环境，稳定和提高了精矿品位；高梯度立环强磁选机对弱磁性镜铁矿进行分选，弱磁扫选保证了磁铁矿的回收并提高精矿铁的回收率。

(3) 生产实践表明：改造后的选矿工艺流程设备使用少，流程较简单，便于操作维护，生产指标稳定，经济效益好。磁重分选器无需动力，实现了节能降耗。该脱泥专利设备与磁选相配合，是处理嵌布粒度细微、易泥化、品位较低等难选铁矿石的有效手段之一。该改造方案为同类工艺改造提供了参考。

[1] 孙炳泉.近年我国复杂难选铁矿石选矿技术进展[J]. 金属矿山，2006(3)：11-13.

[2] 高柏年，王海平，曹树雄，等.固体废弃物中回收磁铁矿的研究[J].矿冶工程, 2008，28(6):48-50.

[3] 白晓鸣.大孤山选厂选矿技术改造探析[J]. 金属矿山，2005(3)：34-36.

[4] 饶宇欢.SLon磁选机在司家营铁矿的应用[J].现代矿业，2010(3)：116-118.

[5] 李玉红，卢荣富，李 宏，等.大冶铁矿选矿厂技术改造[J]. 金属矿山，2009(4)：178-200.

2015-01-02)

白天运(1967—)，男，董事长，工程师，735300 甘肃省酒泉市金塔县新华路397号。