李純陽(yáng)，段風(fēng)梅，馬藝聞，王長(zhǎng)艷，郭小飛

(1.鞍鋼集團(tuán)鞍千礦業(yè)有限責(zé)任公司，遼寧 鞍山 114051； 2.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 遼寧 鞍山 114051)

流程考察作為診斷和評(píng)判選礦生產(chǎn)流程運(yùn)行狀況的一個(gè)主要方法，越來(lái)越受到礦山企業(yè)的重視。蔣文利[1]對(duì)赤鐵礦選礦工藝流程進(jìn)行了研究與探索，實(shí)現(xiàn)了赤鐵礦選礦工藝流程進(jìn)一步優(yōu)化，尾礦品位降低2.49%，提高了選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益；王泰存[2]、劉志斌[3]、王麗娟[4]分別對(duì)鉛鋅礦、多金屬礦、銅硫礦選礦生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行了考察和分析，為分析提高選礦廠生產(chǎn)指標(biāo)提供了技術(shù)依據(jù)。磁鐵礦生產(chǎn)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于近十年來(lái)對(duì)鐵礦石需求的迅猛增加，造成富礦越來(lái)越少，貧、細(xì)、雜和難選已成為目前鐵礦石選礦重點(diǎn)研究和解決的問(wèn)題。加之鐵礦石價(jià)格大幅度下跌，導(dǎo)致許多中小型鐵選礦廠虧損停產(chǎn)。為探求企業(yè)盈利突破口，從全面考察和診斷生產(chǎn)工藝流程入手，對(duì)流程結(jié)構(gòu)合理性的考察、分析，特別是對(duì)各作業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究，與實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比，查明磨、選工藝流程在生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，為生產(chǎn)流程能夠在合理、高效的條件下運(yùn)行提供可靠依據(jù)顯得尤為重要。本文對(duì)遼寧某礦業(yè)公司的選礦廠現(xiàn)有生產(chǎn)流程存在的諸如磨選流程冗長(zhǎng)、中礦再磨磨機(jī)利用率低、部分磁選設(shè)備技術(shù)參數(shù)不合理，而導(dǎo)致的生產(chǎn)過(guò)程中間循環(huán)量過(guò)大等嚴(yán)重影響生產(chǎn)問(wèn)題進(jìn)行了考察分析，對(duì)重點(diǎn)作業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比研究，并提出了改進(jìn)方法，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)提高選礦生產(chǎn)指標(biāo)，降低成本,進(jìn)而提高企業(yè)效益的目的。

1　 礦石性質(zhì)

1.1　礦石成分分析

原礦礦石多元素化學(xué)成份分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可以看出：①礦石中可回收的主要組分是鐵，其品位為23.82%，礦石中TFe/FeO的比值為1.59，堿性系數(shù)(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)為0.09;②選礦中，需排除或降低的脈石組分含量較高的是SiO2，次為Al2O3、CaO和MgO，四者合計(jì)含量達(dá)61.02%。有害雜質(zhì)磷的含量較低，僅為0.067%，硫含量稍高，為0.14%，選礦過(guò)程中需要注意硫的走向。

1.2　鐵礦石中鐵的物相分析

原礦礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　礦石的主要化學(xué)成分

表2　礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果

從表2可以看出，礦石中鐵主要以?xún)煞N形式產(chǎn)出：一是賦存在磁鐵礦中，所占比例為58.44%，加上分布在假象赤鐵礦中的鐵，合計(jì)為61.21%，該值即為采用單一弱磁選工藝分選時(shí)鐵的最大理論回收率；二是呈含鐵硅酸鹽類(lèi)礦物產(chǎn)出，分布率達(dá)37.11%，這部分含鐵礦物在弱磁選過(guò)程中將隨同其他非磁性礦物一起進(jìn)入尾礦。

1.3　礦物組成及含量

礦石肉眼下多顯灰白-灰黑色，具典型黑白相間的條帶狀構(gòu)造，質(zhì)地較為致密堅(jiān)硬。經(jīng)鏡下鑒定、X射線(xiàn)衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究表明:礦石的組成礦物種類(lèi)較為簡(jiǎn)單，金屬礦物主要是磁鐵礦，偶見(jiàn)少量金紅石零星分布；金屬硫化物為黃鐵礦，但含量很低；脈石礦物含量較高的是石英、黑云母和陽(yáng)起石，其次為長(zhǎng)石和方解石，其他微量礦物尚見(jiàn)磷灰石、榍石、黝簾石和鋯石等。其顯微鏡照片如圖1和圖2所示。

礦石的X射線(xiàn)衍射分析結(jié)果見(jiàn)圖3，表3列出了礦石中主要礦物的重量含量。

1.4　原礦中磁鐵礦嵌布粒度分析結(jié)果

礦石中主要目的礦物粒度組成及其分布特點(diǎn)對(duì)確定磨礦細(xì)度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響。采用顯微鏡對(duì)磁鐵礦的嵌布粒度進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖1　粒度不均勻的微細(xì)粒磁鐵礦(棕灰白色)呈中等稠密浸染條帶狀與脈石(G)交生，黑色～孔洞　反光

圖2　細(xì)脈狀金紅石(R)沿脈石(G)粒間斷續(xù)充填分布棕灰白色粒狀為磁鐵礦(M)　反光

圖3　礦石的X射線(xiàn)衍射分析圖譜

表3　礦石中主要礦物的含量

礦物含量/%礦物含量/%磁鐵礦20.3金紅石0.4黃鐵礦0.2石英/長(zhǎng)石32.7黑云母18.1陽(yáng)起石24.6方解石3.2其他0.5

表4　原礦中磁鐵礦嵌布粒度分析結(jié)果

由表4可知，礦石中磁鐵礦具有典型不均勻微細(xì)粒嵌布的特征，當(dāng)粒級(jí)為+0.074 mm，正累積分布率僅為53.63%。單純從嵌布粒度來(lái)看，欲使90%以上的磁鐵礦得到解離，選擇-0.037 mm部分占95%左右的磨礦細(xì)度較為適宜。

2　選礦工藝流程及取樣點(diǎn)布置

根據(jù)處理礦石中有用礦物嵌布極細(xì)的特性，選礦生產(chǎn)流程為一段閉路磨礦，二段開(kāi)路磨礦，階段磨選，中間產(chǎn)品再磨再選，尾礦回收再返回的工藝流程。

生產(chǎn)工藝流程圖及取樣點(diǎn)的布置見(jiàn)圖4。

3　選礦工藝流程考察內(nèi)容及結(jié)果分析

為分析工藝流程控制存在的問(wèn)題和評(píng)價(jià)流程合理性，進(jìn)行了全流程考察研究。

3.1　考察內(nèi)容

對(duì)一段、二段、三段球磨給礦、排礦、一段分級(jí)設(shè)備的溢流、返砂、二段分級(jí)設(shè)備細(xì)篩篩上、篩下產(chǎn)品進(jìn)行取樣、篩析、化驗(yàn)，查看分析各產(chǎn)品粒度及金屬分布情況，計(jì)算出磨礦效率、分級(jí)效率、返砂比。

3.2　結(jié)果分析

3.2.1一段磨礦、分級(jí)流程

該選礦廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 000 t/d，一段磨礦設(shè)備為MQG2436格子型球磨機(jī)，磨機(jī)臺(tái)時(shí)處理能力為37.38 t/d。

對(duì)球磨給礦進(jìn)行粒級(jí)篩析，篩析結(jié)果見(jiàn)表5。

圖4　生產(chǎn)工藝流程及取樣點(diǎn)的布置圖

表5　一段球磨給礦篩析結(jié)果表

粒級(jí)/mm產(chǎn)率/%負(fù)累計(jì)/%+283.64 100.00 -28+208.36 96.36 -20+1056.37 88.00 -10+814.55 31.63-8+52.73 17.09 -5+23.64 14.36 -2+0.0742.91 10.72 -0.074+0.0400.63 7.81 -0.0407.18 7.18 合計(jì)100.00

按D95計(jì)算的給礦粒度為-28 mm，其中-10 mm占31.63%，而-0.074 mm含量?jī)H占7.81%；一段磨機(jī)利用系數(shù)按處理原礦量計(jì)算2.67 t/(m3·h)，按新生成-0.074 mm計(jì)算為1.14 t/(m3·h)。磨機(jī)最大通過(guò)量為7.10 t/(m3·h)，低于12 t/(m3·h)，較為合適。分級(jí)量效率為69.06%。

結(jié)果表明一段磨礦、分級(jí)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，但入磨粒度(D95=-28 mm)較大，影響了磨機(jī)利用系數(shù)。

3.2.2二段及中間產(chǎn)品再磨效率

入磨細(xì)度開(kāi)路磨礦，52.81%(-0.074 mm)，排礦細(xì)度58.01%(-0.074 mm)，開(kāi)路磨礦，按新生成-0.074 mm計(jì)算與閉路磨礦沒(méi)有可比性，按入磨礦量計(jì)算為0.80 t/(m3·h)。雖然二段磨礦利用系數(shù)低有利于磨礦細(xì)度的提高，但過(guò)低會(huì)造成消耗增大。

再磨磨機(jī)按入磨礦量計(jì)算，利用系數(shù)偏高為14.86 t/(m3·h)。中間產(chǎn)品再磨的目的是提高細(xì)度，從磨礦效果看，入磨細(xì)度59.86%(-0.074 mm)，排礦細(xì)度60.31%(-0.074 mm)，磨礦效果甚微。

因此，中間再磨磨礦設(shè)備在能力匹配和中間循環(huán)量控制上存在問(wèn)題較為突出。

3.3　各作業(yè)產(chǎn)品指標(biāo)與試驗(yàn)指標(biāo)分析對(duì)比

實(shí)驗(yàn)室磁選試驗(yàn)用的設(shè)備為XCG磁選管，場(chǎng)強(qiáng)最大可調(diào)至2 000 Oe，每次選別重量20 g。

3.3.1分級(jí)溢流產(chǎn)品選別指標(biāo)

分級(jí)溢流產(chǎn)品選別指標(biāo)與實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表6。

表6　分級(jí)溢流產(chǎn)品選別與實(shí)際指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

一次磁選試驗(yàn)結(jié)果與生產(chǎn)指標(biāo)相比，回收率及產(chǎn)率指標(biāo)都比實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)高30%以上，精礦品位較生產(chǎn)指標(biāo)低8.38%，尾礦品位低4.02%。一段磁選應(yīng)該以?huà)伋鑫驳V品位低、回收率高為目的，進(jìn)行適度選別。所以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整作業(yè)條件，減少金屬流失。

3.3.2二次磁選指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

二次磁選(即二段球磨排礦)指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7可能看出，二次磁選精礦產(chǎn)率、回收率都高于試驗(yàn)結(jié)果，但精礦品位較試驗(yàn)結(jié)果偏低4.21%，尾礦品位高1.06%。主要是現(xiàn)場(chǎng)二磁作業(yè)的尾礦產(chǎn)率太低，作業(yè)產(chǎn)率3.62%，分選效果差。造成了進(jìn)入下道選別工序的礦量過(guò)大，導(dǎo)致中礦再磨、再選設(shè)備能力嚴(yán)重不足。

3.3.3中礦再磨再選指標(biāo)對(duì)比

中礦再磨再選指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)對(duì)比結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表8。中礦再磨再選作業(yè)效果不理想，主要原因是中礦再磨磨礦效率低，連生體未達(dá)到單體解離；再選作業(yè)效果不理想，與試驗(yàn)結(jié)果相差懸殊，精礦產(chǎn)率與回收率分別相差58.61%、70.33%；磁選作業(yè)能力不足，導(dǎo)致再磨后中礦不能有效選別，尾礦品位高達(dá)38.70%，致使尾礦回收機(jī)回收精礦循環(huán)量太大，造成惡性循環(huán)。

3.4　綜合尾礦分析

終尾產(chǎn)品粒級(jí)篩析、金屬分布率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9。

表7　二次磁選指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)對(duì)比結(jié)果

表8　中礦再磨選別指標(biāo)與實(shí)際指標(biāo)對(duì)比

表9　終尾產(chǎn)品粒級(jí)篩析及金屬分布率結(jié)果

由表9尾礦篩析結(jié)果可以看出，-0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)率占63.22%，金屬分布率占65.74%，各粒級(jí)品位相差不大。

4　生產(chǎn)流程中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

1) 從整個(gè)流程看，生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)合理，但通過(guò)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行考察分析，部分作業(yè)沒(méi)有真正發(fā)揮其作用，如二次磁選拋尾過(guò)少，中礦再選分選效果甚微，有必要對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2) 一段球磨入磨粒度為28 mm，-10 mm僅占31.63%，多碎少磨是選礦生產(chǎn)節(jié)能降耗的有效途徑，適當(dāng)降低一段磨礦入磨粒度有利于節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。

3) 一段磨礦分級(jí)設(shè)備運(yùn)行良好，磨機(jī)利用系數(shù)按照新生成-0.074 mm計(jì)算為1.14 t/m3·h。

4) 二段球磨入磨細(xì)度52.81%(-0.074 mm)，排礦細(xì)度58.01%(-0.074 mm)；中礦再磨，入磨細(xì)度59.86%(-0.074 mm)，排礦細(xì)度60.31%(-0.074 mm)，球磨給礦、排礦中-0.074粒級(jí)含量變化小，磨礦效果甚微，但影響因素不同。二段磨礦入磨濃度過(guò)低，為69.67%，應(yīng)提高磨礦濃度，以改善磨礦效果；而中礦再磨應(yīng)從提高球磨排礦的選別效果，進(jìn)而減少給礦量方面進(jìn)行優(yōu)化。

5) 二磁作業(yè)分選效率低，精礦品位提高幅度低，應(yīng)從改善二段磨礦技術(shù)操作條件和優(yōu)化二磁設(shè)備場(chǎng)強(qiáng)技術(shù)性能上作進(jìn)一步試驗(yàn)。

6) 中礦再磨后的磁選作業(yè)選別效果差，作業(yè)回收率僅為23.67%，而試驗(yàn)結(jié)果回收率為94.00%；生產(chǎn)選別作業(yè)精礦品位低與尾礦品位僅高出1.30%。尾礦回收機(jī)給礦量約50%以上來(lái)自四次磁選尾礦。其原因是磁選設(shè)備場(chǎng)強(qiáng)偏低，中間產(chǎn)品循環(huán)量大造成再磨設(shè)備能力匹配不足，效率低下。通過(guò)調(diào)整磁選設(shè)備技術(shù)參數(shù)，能夠解決中間產(chǎn)品循環(huán)量大的問(wèn)題，同時(shí)也可提高再磨設(shè)備效率。

5　結(jié)　論

1) 定期對(duì)選礦生產(chǎn)流程進(jìn)行考察，診斷和評(píng)判選礦生產(chǎn)流程運(yùn)行狀況,有利于車(chē)間生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的提高。

2) 通過(guò)試驗(yàn)指標(biāo)與選礦主要設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，分析設(shè)備技術(shù)參數(shù)設(shè)置合理性，能夠優(yōu)化生產(chǎn)條件。