塔磨机在西部某微细粒磁铁矿选矿设计中的研究与应用

黄 新

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000;2.金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000;3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000)

塔磨机是在20世纪50年代发明的一种高效磨矿设备。自发明以来被广泛应用于有色金属、金和非金属矿物的细磨，节能效果显著［1-4］。最近十几年塔磨机逐渐在铁矿细磨中开始应用，国外应用较早，我国起步较晚，据报道，我国先后有湖南、河北某铁矿采用国产小型塔磨机细磨粗精矿，用于铁精矿提质降杂;四川某铁矿采用大型进口塔磨机细磨铁精矿，满足铁精矿长距离管道输送对粒度的要求。

我国铁矿资源较为丰富，截至2011年底铁矿石查明资源储量约744亿t，其中大部分是需要选矿的贫铁矿，约占铁矿总储量的98%;而微细粒复杂难选贫铁矿约占铁矿总储量30%。目前，我国铁矿选矿厂用于细磨设备主要是常规球磨机，采用常规破磨工艺及设备时，当最终磨矿粒度小于75μm时，其能耗占选矿厂总能耗的70%左右;当粒度小于45μm时，这个比例将达到85%以上。因此，磨矿设备的合理选择是选矿厂节能降耗的关键。

1 矿石性质

试验矿石主要工业铁矿物为磁铁矿，含量约为27.38%，其次为褐铁矿、赤铁矿，含量分别为5.45%、 1.24%。主要脉石矿物为石英、黑云母，两者含量约占铁矿石50%，其它脉石含量较少。矿石主要化学成分见表1，铁物相分析见表2。

表1 原矿化学多元素分析Table1 Multielement of run ofm ine ore chem ical analysis %

表2 原矿铁物相分析Table2 Iron Phase of run ofm ine ore analysis%

工艺矿物学研究表明，矿石构造较为复杂，主要为块状构造和层状构造，其次为脉状构造、浸染状构造和角砾状构造。矿石结构主要为条带结构、粒状结构、脉状结构等。经对原矿－200目和－325目不同磨矿细度产品进行解离度分析，结果表明磁铁矿解离效果较差，当磨矿细度为－200目50%时单体解离度为48.18%，继续磨至－200目85%时单体解离度也只有70.93%，这主要是磁铁矿嵌布粒度细小所致，因此若想取得较好铁矿物单体解离，必须进一步进行细磨，在磨至－325目98%时单体解离度可达91.66%。

2 选矿试验

2008年12月，中钢集团马鞍山矿山研究院采用常规磨矿工艺，对矿石进行了工艺矿物学研究、实验室流程试验和扩大连选试验。2012年7月，采用塔磨机磨矿工艺进行了流程试验。为了降低磨矿能耗，对试样进行了破碎产品(75～40 mm)干式抛尾和高压辊磨产品(3～0 mm)湿式抛尾，得到粒度3～0 mm、产率65.83%、铁品位30.76%、铁回收率90.03%的粗精矿，本文以此物料作为磨选原料进行讨论。

2.1 常规磨选试验

从磨矿粒度试验知，一段磨矿粒度－0.076 mm占60%，最终磨矿粒度－0.043 mm占90%选矿指标最佳。经过实验室流程试验和扩大连选试验，常规磨选工艺流程见图1，试验指标见表3。

2.2 塔磨试验

从塔磨机磨矿粒度试验知，在最终磨矿粒度为－0.038 mm占90%时，选矿指标最佳。进行了一段磨矿为球磨、二段为塔磨和全塔磨的磨矿流程试验，试验流程见图2，试验指标见表4、表5。

图1 常规磨矿试验流程Fig.1 Flowsheet of conventional grinding test

表3 常规磨矿试验结果Table3 Conventional grinding test results %

图2 塔磨试验流程Fig.2 Tower m ill test flowsheet

表4 全塔磨试验结果Table4 The whole tower m ill test results %

表5 一段球磨二段塔磨试验结果Table5 Second stage using tower m ill and first stage ballm ill grinding test results %

从表4、表5知，采用塔磨机作为细磨设备，选别指标明显优于常规磨矿。全塔磨和一段球磨、二段塔磨的指标差别不大。

3 磨选工艺流程设计与设备选型

3.1 磨选工艺流程与指标的确定

设计的常规磨矿和塔磨工艺流程见图1和图2，设计计算指标见表3和表5。选矿工艺流程设计的条件为:处理原矿300万t/a(磨选为197.49万t/a)，原矿铁品位22.49%。其他参数依据设计规范和相关试验结果选取，并以此参数进行磨矿设备选型与比较。

3.2 磨矿设备的选择

根据球磨和塔磨的磨矿粒度试验并通过计算确定了三种磨矿工艺流程的磨矿设备，磨矿设备选型见表6。

表6 磨矿设备选型表Table6 Grinding equipment type selection table

从表6看出，在全塔磨流程中，一段磨矿需要5台M－1500塔磨机，与一段球磨+二段塔磨流程相比，不但投资大，而且磨选系列不匹配，不能实现分期建厂。因此，以一段球磨+二段塔磨和常规三段磨矿流程进行磨选流程比较。

3.3 磨选流程比较

一段球磨+二段塔磨(方案Ⅰ)和常规三段磨矿(方案Ⅱ)工艺可比部分(磨选)主要技术经济指标比较见表7。

表7 磨选工艺主要指标比较表Table7 Grinding processmain technical Indexes com parison tab le

从表7看出，磨选工艺的设备数量、重量、装机功率和单位能耗方案Ⅰ均优于方案Ⅱ;虽然方案Ⅰ比方案Ⅱ多投资1882万元，但方案Ⅰ比方案Ⅱ可节约成本2.56元/t原矿，约三年可收回增加的投资。

4 应用

2012年6月，中钢集团马鞍山矿院工程勘察设计院有限公司完成了该矿的《选矿厂初步设计》，设计规模为300万t/a原矿，目前，工程项目已进入施工图设计阶段，选矿厂原则工艺流程见图3。

5 结论

(1)与常规三段球磨工艺相比，采用一段球磨、二段塔磨工艺获得的最终磨矿粒度更细，精矿品位可提高3个百分点，回收率降低2个百分点。结合后续炼铁能耗，虽然精矿回收率有所降低，但总体能耗大幅度降低。

图3 选矿厂原则工艺流程Fig.3 Princip les process flowsheet of concentrator

(2)一段球磨、二段塔磨工艺比常规三段球磨工艺磨选可比部分多投资1 882万元，但每吨矿石的磨选可比制造成本降低2.56元，3 a可收回增加的投资。

［1］ 葛之辉，曾云南，赵保坤.选矿过程自动检测与自动化综述［J］.中国矿山工程，2006，35(6):37-42.

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