中鋼山東礦業有限公司蒼山鐵礦磨選工藝改造

權土生 王偉杰 趙亞妮

(中鋼山東礦業有限公司)

中鋼山東礦業有限公司蒼山鐵礦位于山東省臨沂市蘭陵縣魯城鎮，其礦石硬度大、品位低，磨選難度較大。原設計中的破碎流程為3段1閉路加干選，選別工藝為階段磨礦、階段選別加濕式預選流程，但存在磨選系統處理能力小、礦石過磨、磨礦成本高、鐵精礦水分高、鐵精礦和尾礦分離差等問題，影響礦山生產成本和銷售效益。為此，針對存在的這些問題，通過設備引進和工藝改造解決了現有技術難題，提高了精礦質量及金屬回收率，有效降低了生產成本。

1 礦石性質

蒼山鐵礦礦石主要有用組分為磁鐵礦，礦石工業類型屬強磁性鐵礦石，礦石中硅酸鹽礦物含量較多。對原礦進行鐵物相分析和化學多元素分析，結果見表1、表2。

表1 原礦鐵物相分析結果 %

表2 原礦化學多元素分析結果 %

由表1、表2可知，鐵礦物以磁性鐵為主，其次是硅酸鐵和碳酸鐵，赤褐鐵礦含量極少，因此可采用單一磁選的方法對該礦石進行選別，但由于硅酸鐵和碳酸鐵含量之和占全鐵比例達到28.86%，這必將導致尾礦品位偏高，即金屬回收率偏低。

2 選礦工藝流程簡介

蒼山鐵礦設計破碎流程為3段1閉路加干選，選別工藝為階段磨礦、階段選別加濕式預選流程。采出礦石經井下破碎或由汽車運到粗碎車間緩沖倉，再由倉下ZKG2000×6000重型振動給礦機給入1臺PE1215顎式破碎機進行粗碎。兩處粗碎產品給入1號皮帶機運至中碎緩沖倉，再由倉下振動給礦機和2號膠帶機給入1臺HP500標準圓錐破碎機進行中碎。中碎產品經4號膠帶機轉至篩分緩沖倉，倉下3臺振動給料機分別給入3臺2YK2660圓振動篩進行篩分，篩上產品經5號膠帶機磁滑輪干選后，廢石卸入廢石倉，產品經6號膠帶機給入細碎緩沖倉，再由倉下振動給料機和膠帶機給入3臺CH660短頭圓錐破碎機進行細碎。細碎產品由4號膠帶機返回閉路篩分，篩下產品(－12 mm)經8號皮帶機給到轉運站卸入9號皮帶機再給入10號皮帶機卸入粉礦倉。篩下合格礦石(－12 mm)經8臺XZG4電動振動給料機給入11#、12#皮帶機先給入2臺YCTS-1230中磁場濕式磁選機進行磨前預選，尾礦給入2臺YK1836振動篩脫水后，2～10 mm石子由16號皮帶機運到主廠房外，精礦給入1段2臺φ3.6 m×6.0 m球磨機進行1段磨礦。1段磨礦為2臺φ3.6 m×6.0 m球磨機與φ610旋流器組組成閉路磨礦。2段磨礦為2臺φ2.7 m×4.0 m球磨機與φ610旋流器組組成閉路磨礦。2段磨礦產品給入2臺YCMC-1230永磁筒式磁選機、2臺YCMC-1030永磁筒式磁選機進行2段精選，磁選精礦經2臺GPT-72盤式真空過濾機過濾后由12#、13#皮帶機卸入精礦貯槽外運。磨選系統工藝流程見圖1。

圖1 蒼山鐵礦磨選系統工藝流程

3 選礦工藝中存在的問題

(1)磨選系統處理能力小。隨著近年碎礦系統設備的更新改造，其處理能力已達300萬t/a，磨選系統迫切需要擴大處理能力。

(2)礦石過磨。鐵精礦全鐵品位為65%，其平均細度為－0.074 mm 91.92%，造成有用礦物的過磨，導致礦物活性高，在選礦過程中形成金屬流失，使金屬回收率降低。

(3)磨礦成本高。礦石硬度系數平均為20.6，屬Ⅱ級極堅硬巖石，過磨造成選礦成本偏高，處理量降低，難以擴大選礦能力和降低選礦成本。

(4)鐵精礦水分高。鐵精礦的細度和水分是正相關關系，同等條件下，細度越高真空過濾機脫水負荷越重。鐵精礦細度高容易造成過濾機濾布堵塞，頻繁更換濾布，不但增加了工人的工作強度而且影響生產進度，每年因鐵精礦轉運晾曬而造成拋灑等不必要的損失，增加了選礦成本，同時給鐵精礦銷售工作帶來影響。

(5)鐵精礦和尾礦分離差。尾砂中二氧化硅含量高達62%，尾礦和鐵精礦不能充分分離，造成鐵精礦中二氧化硅含量偏高，影響銷售。

4 CH-CXJ30000型全自動淘洗磁選機簡介及技改措施

4.1 CH-CXJ30000型全自動淘洗磁選機工作原理及特點

新型CH-CXJ30000型全自動淘洗磁選機工作原理為［1］:礦漿給入后在中心筒中上部進入磁場區域，磁性礦物在固定磁場、循環磁場和補償磁場的共同作用下，以磁鏈形式懸浮下行，而脈石礦物會保持原有重力，給予與礦物沉降方向相反的上升水，當礦物受到的沉降力小于受到的水力時礦物上升從設備上部溢流出來，當礦物受到的沉降力大于受到的水力時，礦物下沉從下部排放出來，實現了不同礦物的分離。其3種磁場共同作用使選別區域形成一個均勻向下的背景磁場，能防止磁鏈發生團聚和形成磁空洞，通過磁場的高低變化實現脈石和磁性礦物的充分分離。改變了以往用磁場永磁產生恒定磁場為電磁系作為可調節磁場，通過控制磁場、排礦口大小和上升水3個要素來提高精礦品位，提高選別效率。

選別筒內形成自下而上連續的背景磁場，礦粉進入選別區形成磁鏈均勻懸浮，受向下磁場力、重力以及上升水流合力作用，下行形成精礦［2］。磁鏈受螺旋上升水流作用，其連生體部位被切斷，混雜的連生體以及周圍的脈石向上排出，形成尾礦。

全自動淘洗磁選機的特點是:磁場設計使其具有強大的脫硅、提精功能，固定磁場用于控制跑尾，循環磁場控制精礦品位，補償磁場形成均勻磁場背景防止中心“磁空洞”;采用全自動化程序控制，適應礦量波動，有效防止溢流跑黑現象;“磁懸浮”技術實現了設備的大型化，工作穩定，且操作簡單。

4.2 改造措施

針對工藝流程中存在的問題，對原工藝3次磁選后的精礦增加了CH-CXJ30000型全自動淘洗磁選機，其產生的尾礦直接返回1段、2段球磨的排礦渣漿泵池形成閉路。改造后磨選系統工藝流程見圖2。

圖2 改造后磨選系統工藝流程

5 改造效果

中鋼集團山東礦業有限公司蒼山鐵礦于2014年9月底安裝了2臺全自動淘洗磁選機，經生產調試與使用，取得了良好的效果，未使用全自動淘洗機前9個月和使用全自動淘洗機后3個月生產指標數據對比結果見表3。

表3 使用全自動淘洗機前后生產指標對比結果

由表3可知，使用全自動淘洗磁選機后，在入選原礦品位相當的情況下，磨礦細度由－0.074 mm 91.92%降為 －0.074 mm 79.57%，系統處理能力由153.00 t/h 提高至 175.7 t/h，提高了 22.70 t/h，提高產能效果明顯;并且鐵精礦品位由65.24%提高至65.62%，提高了0.38個百分點，精礦水分由10.33%降低至9.91%，降低了0.42個百分點;同時尾礦品位有所降低，綜合作業率和金屬回收率有所提高。

由于使用新型全自動淘洗磁選機，其磨礦細度低，精尾分離效果好，解決了礦石過磨問題，減少了金屬流失，綜合尾礦有所降低，提高了金屬回收率。鐵精礦中二氧化硅含量降低，提高了鐵精粉的品質。

6 經濟效益分析

(1)磨選節約費用。淘洗磁選機運行后磨選系統作業效率提高了14.77個百分點，噸精礦磨礦成本降低了7.72元，2015年公司計劃生產精粉73.35萬t，可在1a內收回投資，企業年可節約成本約500萬元。

(2)鐵精礦增加銷售收入。由于淘洗工藝流程尾礦閉路循環，所以淘洗過程不會產生磁鐵礦損失，淘洗前后精礦品位和精礦量成反比，因此精礦品位由65.24%提高到65.62%，提高了0.58個百分點，對應精礦量減少了0.58個百分點，因此年減少精礦產量0.4254萬t，減少收入約255.24萬元;而按公司向外銷售的精粉合同約定，合格精粉品位每提高0.1個百分點，銷售價格提高2元，因此鐵精礦單價提高7.6元，此項年增加收入約554萬元，綜合年增加銷售收入約300萬元。

7 結語

中鋼山東礦業有限公司蒼山鐵礦通過工藝改造，大幅節約了磨選成本，增加了鐵精礦銷售收入，在投入1a之內即可收回投資成本，每年直接增加經濟效益800多萬元，提高了精礦質量及金屬回收率，降低了生產成本，經濟效益顯著。

［1］ 張潤身.高效淘洗磁選機在某選礦廠的工業試驗及應用［J］.礦山機械，2011，39(1):133-135.

［2］ 趙福剛.淘洗磁選機在我國鐵礦選別中的應用［J］.現代礦業，2013(12):155-157.