梅山降磷系統工藝優化

符 生

(南京梅山冶金發展有限公司礦業分公司)

隨著冶金工藝日新月異的發展，原材料鐵精粉的質量直接決定著鋼鐵企業產品的性能以及相應產品的競爭力。冶金新工藝的實施，對鐵精礦的質量提出更高的要求。降磷作業是梅山選廠主產品鐵精礦質量控制最關鍵的工序之一，工序選別的效果直接決定著產品的市場競爭力，同時該工序也屬于拋尾作業，降磷尾礦鐵品位的有效控制是全面提升選礦金屬回收率的有力保證。目前梅山煉鋼生產要求鐵精礦的含磷量小于0.25%，隨著市場日趨激烈的競爭，如何優化鐵精礦的質量，成為主要問題。為此，經考察分析，針對流程中存在的問題，通過工藝優化，有效提高了金屬回收率，有效控制了鐵精礦產品的含磷量，獲得了滿意的效果。

1 礦石性質分析

1.1 鐵礦礦物組成

梅山鐵礦石中主要有用礦物為磁鐵礦、菱鐵礦、假象赤鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等;主要脈石礦物有白云石、方解石、磷灰石、石英、黏土礦物等。其有害雜質磷灰石與磁鐵礦、碳酸鹽類礦物和長石伴生，嵌布粒度較細。由于磷灰石與含鐵礦物嵌布密切，磷灰石與鐵礦物在選別流程中呈同步富集狀態。鐵物相分析結果見表1，入磨礦主要礦物組成含量見表2。

由表2可知，梅山鐵礦選礦廠的入磨礦礦物組成比較復雜，主要為磁鐵礦、假象赤鐵礦、含鎂菱鐵礦，另外還有少量鏡鐵礦、褐鐵礦。黃鐵礦作為附屬礦物進行綜合回收，用作硫酸廠的原料。脈石以鐵白云石為主，次為透輝石、石榴石、綠泥石、磷灰石、石英、長石，以及少量陽起石、方解石、玉髓、高嶺石、鋯石等［1］。

表1 鐵物相分析結果 %

表2 入磨礦主要礦物含量 %

1.2 各種礦物解離特性與磨礦細度的關系

為探求梅山鐵礦各礦物的解離特性，梅山選礦廠進行了大量的磨礦細度試驗，用來進一步研究磨礦細度與礦物解離度的關系。其中主要鐵礦物、磷灰石和脈石礦物解離度見表3。

表3 鐵礦物、磷灰石和脈石礦物解離度 %

由表3可知，磨礦細度越高，礦物解離越充分，當磨礦細度為－0.074 mm 70%時，鐵礦物基本解離;但磷灰石單體解離度很低，即使磨到 －0.074 mm 100%，單體解離也只有38.3%，與鐵礦物連生達42.0%，較容易帶進鐵精礦［2］，影響鐵精粉質量。

2 梅山鐵礦原礦磷賦存狀態及相應分布

2.1 磷礦物的物相

質磷礦物為典型含氟磷灰石，其化學結構式為Ca5(Cl，F，OH)(PO4)3，呈立方柱狀、針狀，自形粒度完好，浸染或團塊狀分布，塊狀假赤鐵礦-磁鐵礦石中居多，也分布于碳酸鹽礦物及少量硅酸鹽礦物中，粒度以0.01 mm為主。含 CaO為56.57% ～58.33%，平 均 為 57.65%，P2O5為 39.56% ～41.84%，平均為41.31%，F為0～2.62%，平均為0.95%，C為10.00% ～0.36%，平均為0.09%。從磷礦物的物相分析來看，即使磨礦細度達到－0.074 mm 100%，最多只能解離出38.3%的磷灰石，剩下的大多數仍包裹于碳酸鹽和氧化鐵礦物中，給選別造成了很大的困擾。

2.2 磷礦物基本特性

礦石中磷灰石分布狀態主要以菱鐵礦和鐵白云石為主，其次為磁、赤鐵礦，少量賦存在硅酸鹽礦物中，磷灰石粒度分布見表4。

表4 磷灰石粒度分布

由表4可知，磷灰石的嵌布粒度比較細，－0.026 mm粒級含量達到 89%，－0.019 mm 的粒級含量為72.6%，提高磨礦細度也難以使其充分解離，這說明磁重選預選已經將粗的磷灰石基本剔除。

3 梅山鐵礦降磷工藝流程簡介

梅山鐵精礦的鐵品位為59%，其中含磷低于0.25%。梅山鐵礦石含磷品位在0.4%左右，且分布極不均勻，梅山煉鋼工程投產后，要求鐵水含磷≤0.25%，燒結礦含磷≤0.16%，鐵精礦含磷≤0.25%。重磁預選后的精礦進選礦磨浮車間，經兩段球磨閉路磨礦和分級，采用浮選的方法進行脫硫，脫硫后的鐵精礦則送入降磷系統，經弱磁1次粗選1次掃選、高梯度強磁1次粗選1次掃選，生產出最終鐵精礦和尾礦?，F行降磷工藝流程見圖1。

4 降磷系統存在的主要問題

4.1 冷卻水質對選別效果的影響

圖1 梅山鐵礦現行降磷工藝流程

考慮到節約成本的需要，2007—2008年1月將原強磁使用的冷卻水管接通到循環水的水管，由于水中雜質太多，從而導致激磁線圈里面有部分堵塞，出水量小，嚴重制約了冷卻效果;在原礦磷低鐵高，需要提高電流的時候，其中強磁3、4、5系列卻不能打高。如果打高電流，這幾個系列設備冷卻水的出水溫度可達到70℃以上，為了避免線圈燒損，不影響生產，這種情況只有降低電流。由于電流的降低，大大降低了對部分弱磁性礦物的回收效果，從而使得尾礦品位不斷升高，嚴重影響了作業回收率。

4.2 棒介質堵塞、生銹、難以疏通對選別效果的影響

在強磁作業前，梅山選礦廠隔渣設備主要采用圓筒篩，主要預防棒介質被+2 mm的顆粒及雜物堵塞，1次該道工序尤其重要，棒介質一旦堵塞，不僅影響選別效果，同時也增加了棒介質的檢修頻次，影響生產成本。另外，棒介質生銹也會降低選別效果，梅山選廠棒介質生銹主要原因是循環水水質太差，水中含有腐蝕的化學成分，造成棒介質腐蝕。

4.3 磨礦細度控制不均、波動大對選別效果的影響

在磁選過程中，不管原礦含磷高低，給礦粒度都需達到標準。如果單體解離不充分，將使部分鐵金屬難以回收，導致尾礦含鐵量升高，同時含磷量指標也難以達標，最終導致產品質量不合格。

入選前的礦石粒度必須具備以下2個條件才能保證較好的選別效果:①目的礦物與脈石礦物最大限度地解離;②在礦物充分解離的前提下，合適的礦物粒度直接影響選別效果;礦物粒度過大、過細均不行，更不可“泥化”，因為每一種選別設備和工藝都有各自的上限和下限粒度要求，如果超過限度，那么選別指標將明顯變差，甚至使選別過程不能順利進行。

4.4 原礦含磷量對鐵金屬回收率的影響

由上述表4的數據可以看出，磷灰石單體解離度很低，與鐵礦物連生嚴重，達42.0%，其礦石性質導致了降磷系統將帶來一定的鐵損，降低鐵資源回收率，而且脫磷率無法提高。按處理脫硫鐵精礦220萬 t/a計算，降磷磷品位由0.436%升高到0.529%，則少產鐵品位為58.5%的精礦近6.74萬t，即當磷品位每上升0.01個百分點，降磷系統就會損失鐵精礦7247 t。

4.5 磁選機各部位的沖洗水對選別效果的影響

對強磁而言，精礦沖洗水的大小對金屬回收率也有一定的影響，強磁沖洗水過大，附著在介質塊上的礦粒被沖入尾礦槽內，造成金屬流失;反之，強磁沖洗水過小，使得吸附在棒介質上的礦物顆粒不能完全被沖下來，反復進入流程進行再選，降低了選別效率，也容易造成介質堵塞，影響了金屬回收率，降低了鐵精礦質量。

4.6 給礦濃度對磁選機分選指標的影響

磁選機給礦濃度的大小決定了礦漿流速、阻力，直接影響礦物顆粒的分選時間。給礦濃度高，礦漿流動速度慢，礦漿阻力就大，精礦中比較容易夾雜脈石，嚴重影響精礦質量。因此，保證充分的選別時間對回收率是非常有利的。

4.7 弱磁磁偏角和強磁電流對選別指標的影響

如果磁選機磁系的磁偏角過大，即偏向精礦卸礦端，精礦品位就會有所提高，尾礦品位也會升高，鐵金屬的損失也多;相反，如果磁選機磁系磁偏角過小，偏向尾礦端，精礦不能提升到應有的高度，導致精礦排不出，混入尾礦中，使尾礦品位大幅度升高，則大大降低了金屬回收率。電流高，鐵品位降低，回收率提高;電流低，鐵品位提高，回收率降低。

4.8 崗位操作人員的操作技能對選別指標的影響

在目前的生產操作中，部分崗位職工由于受自身技術能力、操作水平、崗位責任心、考核指標等因素影響，一旦遇操作條件變化或突遇設備問題時，應變能力較差，不能及時根據現場情況進行相應的調整操作，使得降磷作業達不到良好的分選效果。同時還會造成大量的精礦混入尾礦中，導致了尾鐵的升高，降低了金屬回收率。

5 提高降磷作業回收率的措施及效果

(1)改善水質。2008年初將原來通循環水的管道接通到清水后，水質干凈了，線圈里的雜質減少了，激磁電流相應地提高，原來電流最高只能達到500 A，目前可達到800～1000 A，提高了電流，降低了尾鐵品位，由24%以上降到了22%以下。在保證精礦含磷合格的前提下，最大限度地提高了金屬回收率。

(2)加強信息溝通，及時了解原礦含磷品位。原礦含磷品位每升高0.01個百分點，金屬回收率將下降0.38個百分點。因此，原礦含磷量成為降磷作業選別好壞的關鍵指標之一。梅山選礦重點圍繞提高磁重選預選拋尾的選別精度，提高入磨原礦的質量，杜絕廢石和不合格礦石進人精礦，堅持“能拋早拋，能收早收”的選別思路。

(3)優化強磁機棒介質的材質。強磁機是降磷工藝的核心設備，棒介質是強磁機的重要部件，生銹和堵塞都會削弱選別效果。同時隔柵篩的日常維護管理也非常重要，篩網破損應立即停機，篩網應每小時用膠管敲打清理，否則容易造成磁介質堵塞。

(4)根據原礦指標，及時調整并穩定磨礦細度。合理的磨礦細度既能提高鐵回收率，又能穩定鐵精礦含磷量。欠磨與過磨對鐵精礦質量都不利，如果欠磨，礦物粒度偏粗，無法使目的礦物達到充分單體分離，造成鐵精礦含磷偏高;如果過磨，礦粒質量過小，就會產生“過粉碎”，導致精礦流失生產成本增加。每2 h檢測磨礦細度，保證細度－0.074 mm粒級的含量控制在66%～76%，保證磷灰石的單體解離度。

(5)掌握設備運轉狀態。降磷工序主要設備有3種設備構成，16臺CTSφ1050 mm×2400 mm永磁筒式磁選機、8臺圓筒除渣篩和16臺SLon-1500立環脈動高梯度磁選機，分別對強磁性礦物和弱磁性礦物進行回收。良好的設備運行狀態直接決定選別指標的好壞，因此在生產操作過程中，應對設備以下三方面進行檢查:①磁選機液位控制閥是否調節自如;②圓筒篩篩網是否破損，出渣是否正常，篩網是否堵塞，篩網破損應立即停機，篩網每小時用膠管敲打清理;③強磁介質盒堵塞嚴重應立即停機。

(6)改善沖洗水的質量。及時用通條把管道疏通，管孔不堵塞、水量調節適中、噴水壓力均勻，保證介質塊和筒體表面沖洗干凈，不能讓精礦沖入選別槽、尾礦槽內。原礦磷含量大于0.45%時，適當增大強磁漂洗水量。

(7)根據礦石性質，通過調節吹散水大小來及時調節分選濃度。吹散水增大時，礦漿流速快，選別時間短，尾礦品位升高，現象是尾礦跑黑。吹散水減小時，礦漿不能充分攪拌開，礦粒易結團，造成尾礦品位低，精礦品位也低。每1 h檢測1次濃度，弱、強磁濃度控制在30% ±5%。如果濃度較大時:①加大稀釋水;②聯系上道工序加大補加水，并加大輸送量;③增開強、弱磁機。如果濃度較小時:①控制稀釋水;②減少開車磁選機系列。

(8)均勻給礦，穩定液位。按照目前的生產狀況，弱磁8個系列生產，強磁正常狀況下7個系列超負荷運轉。給礦均勻和磁選機槽體液位關系密切，通過調節絲桿閥和給礦閥，及時調節分礦箱的礦量，保證各開動系列給礦均勻，從而確保磁選槽體液位穩定。如果液位高，尾礦易混入精礦，影響產品質量;如果液位低，降低了礦漿的分選空間，影響金屬回收率。其調節標準為:弱磁兩側尾礦管排礦，中間尾礦閥調節液位，溢流管有少許溢流，強磁液位斗有少許溢流。

(9)調整磁偏角、強磁電流及脈動沖程。①弱磁磁偏角調節范圍為15°～20°，原礦含磷量大于0.45%時，弱磁磁偏角適當減小，提高精礦品質，反之適當增大;②鐵精礦鐵高、磷低時增大強磁電流，增加礦物回收，得到廠調指令及時調整;③調強磁機脈動沖程調節范圍為0～50 mm。調節標準為:原礦含磷大于0.45%時，調節沖程箱內的偏心塊，增大脈動沖程，增強分選箱內的礦漿沖刷，降低鐵精礦的含磷量。

(10)提高崗位人員的操作技能。降磷選別指標的好壞，主要取決于設備的運行狀態和生產過程中的適時調整，因此崗位操作人員的操作技能顯得格外的重要，應不斷提高崗位人員的操作技能，以保證產品質量，穩定生產。磁選過程的操作是在保證精礦質量的前提下，要盡量降低尾鐵品位。

6 結語

梅山選廠的降磷工藝很好地解決了梅山鐵精礦原來存在的硫、磷、黏三大難題，為梅山的生存和發展做出了重大貢獻。目前，梅山鐵礦隨著開采深度加大，原礦性質的變化，降磷工藝的參數也應隨之調整，工藝參數的合理性直接影響公司的生產效率、能耗、鐵金屬回收率、硫回收率以及鐵精礦、硫精礦質量，因此不斷優化崗位操作，對穩定生產，保證產品質量具有重大的現實意義。

［1］ 衣德強，劉安平，尤六億.梅山選礦降磷工藝研究及應用［J］.寶鋼技術，2003(1):13-17.

［2］ 張彥明，程 蔚，曲鴻魯.中強磁選機在掃選作業中的應用［J］.山東冶金，2000(5):4-5.