李 林

（1.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院；2.釩鈦資源綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

隨著礦山開采的不斷進(jìn)行，攀枝花礦區(qū)已進(jìn)入中深部開采階段，開采邊界品位日益降低，資源量逐年下降，礦區(qū)資源保供壓力日益凸顯，公司面臨礦石資源短缺和環(huán)境治理雙重壓力［1-4］，因此，適時、有序開發(fā)利用攀西某大型排土場廢石資源，并進(jìn)行深度綜合利用符合資源減量化、無害化利用策略，對延長礦山服務(wù)年限，建設(shè)綠色生態(tài)礦山具有重要意義。

1 排土場廢石資源化利用現(xiàn)狀

1.1 排土場廢石資源概況

攀鋼密地選廠于1970 年建成投產(chǎn)，1980 年全廠16 個系列全部投入運(yùn)行，建廠初期選廠設(shè)計的入選TFe 品位31.5%，工業(yè)邊界TFe 品位23%。根據(jù)2008年《攀枝花尚難利用礦研究報告》，TFe 品位20%～23%的極貧礦石成功實(shí)現(xiàn)了高效分選；2012 年底選廠又建成年處理量1 000 萬t 規(guī)模的表外礦預(yù)先拋尾生產(chǎn)線，確保了TFe 品位15%～20%、-40 mm 表外礦的高效干式預(yù)選拋尾。而堆存在某大型排土場的2012 年前堆存的TFe 品位20%以下的表外礦及TFe品位15%以下的廢石則處于待開發(fā)狀態(tài)。

1.2 排土場廢石資源利用現(xiàn)狀

隨著選礦工藝技術(shù)及設(shè)備的不斷進(jìn)步，堆存在排土場的廢石具備了開發(fā)利用的價值。近年來，排土場的廢石處于零星開發(fā)狀態(tài)，主要外委加工合格鐵鈦精礦，以彌補(bǔ)本部礦區(qū)資源量的不足。生產(chǎn)實(shí)踐表明，排土場廢石回收鐵鈦精礦技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的條件。

1.3 排土場廢石資源產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用必要性

攀西某釩鈦磁鐵礦主要有露天開采的朱蘭采場和地下開采的尖山采場，目前生產(chǎn)能力分別為1 350萬t/a 和150 萬t/a。朱蘭采場已開采50 余年，2020 年原礦處理規(guī)模1 500 萬t，此后產(chǎn)能將逐步衰減，2027年將減少到1 000 萬t/a，礦石需求缺口越來越大。為緩解攀枝花礦區(qū)資源保供能力，開發(fā)攀西某大型排土場的廢石資源非常必要。

2 排土場取石工藝

排土場設(shè)計容量3.0 億m3，占地面積約3.69 km2，截至2021 年底實(shí)際占用容積2.4 億m3。排土場采用覆蓋式排土，自上而下分為Ⅴ土、Ⅳ土、Ⅲ土、Ⅱ土和Ⅰ土5個臺階，標(biāo)高分別為1 372、1 348、1 310、1 270 和1 230 m。

為回收鐵路排土場排棄的低品位礦和混入巖石中的礦石，公司開展了朱蘭鐵礦鐵路排土場廢石資源綜合利用研究。廢石取石采用分臺階從上至下回采方式，多階段作業(yè)，設(shè)計階段高度12 m，采用2 m3液壓挖掘機(jī)和4.6 m3電鏟向60 t 自卸汽車鏟裝。計劃自2023 年1 月1 日開始取石，取石規(guī)模為2 000 萬t/a，服務(wù)年限為21 a。

3 選礦工藝

排土場廢石資源的主要有用礦物為鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，赤（褐）鐵礦少量，硫化礦物主要為磁黃鐵礦；脈石礦物主要為鈦輝石和斜長石。排土場代表性礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

從表1可以看出，礦樣有加工鐵鈦精礦的潛力。

特別是在幼苗在3葉期之前更要注意，因?yàn)榇藭r幼苗的下胚軸韌性差，抗逆性較弱，如遇高濕低溫環(huán)境，極易感染病害，如猝倒病、立枯病、根腐病的發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失，一般田間持水在75%左右為最佳。

3.1 礦樣干拋試驗(yàn)

礦樣（1 200～0 mm）按排土場內(nèi)部破碎—拋尾工藝流程（兩段一閉路破碎產(chǎn)品1 次磁選拋廢）進(jìn)行拋尾試驗(yàn)。

3.1.1 粒度試驗(yàn)

粒度試驗(yàn)固定干選機(jī)磁場強(qiáng)度為398.09 kA/m、筒體轉(zhuǎn)速為32 r/min，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2 可以看出，粒度變化對產(chǎn)品指標(biāo)影響較小。綜合考慮，確定干式預(yù)選拋廢的粒度為-70 mm。

3.1.2 筒體轉(zhuǎn)速試驗(yàn)

筒體轉(zhuǎn)速試驗(yàn)固定干選機(jī)磁場強(qiáng)度為398.09 kA/m、分選粒度為-70 mm，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，提高筒體轉(zhuǎn)速，粗精礦產(chǎn)率、鐵鈦回收率下降，品位總體上升。綜合考慮，確定筒體轉(zhuǎn)速為33 r/min。

3.2 干拋粗精礦選鐵工藝

排土場干拋粗精礦選鐵工藝流程見圖1。

3.3 選鐵尾礦選鈦工藝

選鐵尾礦選鈦工藝流程見圖2。

4 排尾工藝

4.1 破碎-干拋廢石處理工藝

排土場廢石破碎—干拋后的低鐵鈦廢石部分外銷，其余采用汽車+推土機(jī)聯(lián)合作業(yè)工藝堆存在排土場固定渣場。

4.2 排土場廢石干拋粗精礦磨選尾礦處理工藝

排土場廢石經(jīng)干拋—磨選回收鐵鈦精礦后的細(xì)粒尾礦采用分級+濃縮+壓濾工藝處理，粗砂作為建材骨料外銷，細(xì)尾經(jīng)壓濾后進(jìn)行干堆，回水返回鐵鈦磨選作業(yè)。排土場廢石經(jīng)干拋—磨選回收鐵鈦精礦后的細(xì)粒尾礦處理工藝流程見圖3。

5 結(jié)語

（1）攀西某大型排土場廢石資源鐵、鈦品位較高，TFe、TiO2品位分別達(dá)14.25%和5.83%，主要有用礦物為鈦磁鐵礦和鈦鐵礦。

（2）廢石在破碎至-70 mm 的情況下，采用筒式干式磁選機(jī)拋尾（磁場強(qiáng)度398.09 kA/m、筒體轉(zhuǎn)速32 r/min），可拋出近30%的低鐵鈦廢石，鐵品位提高1.5 個百分點(diǎn)左右、鈦品位提高0.6 個百分點(diǎn)左右，鈦磁鐵礦和鈦鐵礦得到了有效的富集。

（3）干拋粗精礦經(jīng)設(shè)置預(yù)先篩分（篩孔寬5 mm）的高壓輥磨機(jī)閉路細(xì)碎系統(tǒng)處理，再進(jìn)行一段閉路磨礦、兩段弱磁粗選，粗精礦經(jīng)旋流器與球磨機(jī)組成的二段閉路磨礦系統(tǒng)磨礦、兩段弱磁精選，精礦經(jīng)細(xì)篩與球磨機(jī)組成的三段閉路磨礦系統(tǒng)磨礦、一次精選機(jī)精選、一次淘洗機(jī)精選、精選機(jī)與淘洗機(jī)尾礦合并掃選后返回細(xì)篩流程處理，淘洗機(jī)精礦經(jīng)脫水、過濾獲得最終鐵精礦。

（4）選鐵作業(yè)總尾礦經(jīng)濃縮、細(xì)篩脫粗、強(qiáng)磁選，強(qiáng)磁選精礦經(jīng)設(shè)置旋流器與細(xì)篩聯(lián)合預(yù)先檢查篩分的磨礦系統(tǒng)磨礦，弱磁選除鐵、濃縮，螺旋溜槽重選、反浮選脫硫、鈦精礦帶式過濾機(jī)過濾獲得最終鐵精礦。

（5）干拋后的低鐵鈦廢石部分外銷，其余采用汽車+推土機(jī)聯(lián)合作業(yè)工藝堆存在排土場固定渣場；回收鐵鈦后的細(xì)粒尾礦采用分級+濃縮+壓濾工藝處理，粗砂作為建材骨料外銷，細(xì)尾經(jīng)壓濾后進(jìn)行干堆，回水返回鐵鈦磨選作業(yè)。

（6）現(xiàn)場廢石資源經(jīng)過產(chǎn)業(yè)化工藝處理，一方面提高了礦產(chǎn)資源的綜合利用率，另一方面較好地實(shí)現(xiàn)了大宗固廢的資源化、減量化、無害化處理，經(jīng)濟(jì)與社會價值巨大。