苍山铁矿选矿厂工艺扩能改造及生产实践

李跃武 姚耿

摘要：通过对苍山铁矿现行流程的分析与考查，结合相关试验研究和生产实践经验，提出流程优化和设备改造的技术措施。最终破碎流程改造方案确定为三段一闭路加干选，新增一台中碎；磨选流程确定为湿式预选加阶段磨矿、阶段选别流程，新增一台磨机和4台淘洗机。通过选矿厂扩能改造工程的实施和工业生产调试，选矿厂原矿处理能力由240万t/a提高到300万t/a以上，取得了良好的经济效益。

关键词：磁铁矿；流程考查；工艺改造；磁选

近年来铁矿石价格持续下跌，2015年至今国际铁矿石价格一直处于低位运行。铁矿石价格的持续下跌给国内铁矿企业造成巨大压力，利润空间不断被压缩，甚至危及部分矿山的生存[1] 。为了适应市场变化，增强企业抗风险能力，中钢集团苍山铁矿，以中钢矿业开发有限公司开展的“中钢矿业铁矿采选联合增产降耗关键技术与设备研发”项目为中心，结合自身实际，提出了通过对选矿厂扩能改造，实现降低成本、提高企业经济效益的发展思路。

1苍山铁矿矿石性质

1.1矿石多元素分析及铁物相分析

从原矿的物相分析和化学多元素分析结果可以看出：其铁矿物均以磁性铁为主，其次是硅酸铁和碳酸铁，赤褐铁矿含量极少。

（1）矿石的矿物组成、结构构造及嵌布特性

该矿选矿工艺的目的矿物主要为磁铁矿，其次为少量赤铁矿和极微量褐铁矿，碳酸铁主要赋存于含铁方解石，硅酸铁主要赋存于角闪石，两者约占全铁16.87%，这部分铁将随尾矿流失而影响铁的回收率。

铁矿石主要为层状构造，较少块状构造，后者主要见于围岩，另有少量脉状构造、角砾状构造。主要结构为条带状结构，其次为似斑状结构、粒状结构和包含结构，其它结构较少。

磁铁矿工艺粒度主要分布于0.01mm～0.05mm，分布率为46.01%，但在大于0.1毫米粒级中也分布有21.41%，粗细嵌布不均匀；主要脉石矿物角闪石和石英粒度略粗于铁矿物，在0.1mm以上分布率分别为46.80%和48.15%。

2 改造前工艺流程及主要选矿指标[2]

苍山铁矿设计处理原矿240万t/a，破碎流程为三段一闭路加干选，磨选工艺为阶段磨矿、阶段选别加湿式预选流程，选矿最终产品为铁精矿，精矿品位TFe65%，选矿综合金属回收率59.98%，精矿产率24.64%，总选矿比4.06，尾矿品位TFe14.18%，年产精矿59.12万t。改造器磨选工艺流程图如图1所示。

3 改造前选矿厂工艺设备处理能力考查与分析

3.1 破碎系统处理能力考查与分析

破碎预选系统按规定的取样规范在现场进行取样，主要破碎产品在每米皮带上所取的重量、取样时的皮带速度以及计算出的设备最大处理能力如表3所示。

由上表3可以看出，破碎系统能力的制约瓶颈为两台细碎，供矿系统原矿处理量为443.14t/h，换算为年处理原矿量为263.23万t/a。

3.2 磨矿系统处理能力考查与分析

为了考查磨选系统处理能力，按规定的取样规范在粗粒湿式预选机给矿皮带上进行取样，在每1米皮带上每次所取样品的重量如表4所示。

皮带输送量测定结果表明，粗粒湿式预选给矿皮带输送机的平均输送量为147.06t/h，换算为磨选系统单系列年粉矿处理能力为116.47万t/a，两个系列为232.94万t/a。

3.3系统处理能力考查结论

1 破碎系统

（1）重型振动给料机原矿处理量为288.82万t/a，实际生产运行时重振运行状态不佳，应对重型振动给料机进行更换。

（2）中碎圆锥破碎机原矿处理量为309.77万t/a，达到300万t/a原矿处理量，但富余量较小，扩能改造后没有进一步扩产的空间，应更换中碎圆锥破碎机。两台细碎圆锥破碎原矿处理量为263.23万t/a，不满足300万t/a原矿处理能力，应对细碎系统进行改造。

（3）圆振筛原矿处理量为276.52万t/a，不满足300万t/a原矿处理能力，根据厂房结构布置，筛分车间北侧尚有空间安装一台圆振筛，加装一台圆振筛后筛分系统处理原矿量为414.78万t/a，满足300万t/a原矿处理能力。

因此，供矿系统300万t/a扩能改造项目应对中细碎系统进行改造，且在筛分厂房加装一台原规格2WYA 2665双层圆振动筛，并对重型振动给料机进行改造或更换。

2 磨选系统

磨选系统流程考查结果表明，现有流程结构原矿处理量为258.82万t/a，不满足300万t/a处理能力要求，因应对磨选系统进行工艺优化及改造，建议增加一台MQY3254球磨机。

4 选矿厂工艺扩能改造

常规的碎磨流程为三段一闭路破碎加上两段或三段磨矿流程。该流程技术成熟可靠，属于通用的工艺流程，流程比较简单，实践经验多，如果采用进口设备，破碎最终产品-12mm中细级别-5mm含量在60%以上，大大降低了磨矿功耗。

根据现场实际情况，本次常规改造方案破碎系统采用1台HP500圆锥破碎机作为中碎，中碎HP500选择标准超粗腔型（STD EC），紧边给料口间隙335mm。原有的中碎CH660改变腔型后（CX改为F） 与另两台共同作细碎设备，改造后细碎为3台CH660圆锥破碎机，在筛分车间北侧加装一台原规格2WYA 2665双层圆振动筛。

磨矿系统新增一台MQY3254球磨机（装机功率800 kW）做二段磨矿，配套Φ500×6旋流器组；在二段磨矿选别系统引入淘洗磁选机。二次磁选精矿直接进入淘洗磁选机，去掉原有三次和浓缩磁选机。扩能改造后工艺流程图如图2所示。

苍山铁矿选矿厂扩能改造調试完成后，选矿厂于2015年10月份满负荷生产运行，圆满实现了预期目标，取得了良好的经济效益。

5 选矿厂扩能改造效果评价

5.1 扩能改造前后选矿厂处理能力对比

注：2014年上半年磨选系统小时处理能力为155.63t/h，较流程考查时的147.06t/h提高了5.5%，主要原因是2014年上半年选矿厂根据所实际情况对供矿振动筛筛网进行了调整，并对钢球级配进行了调整。

由表7可知：选矿厂扩能改造后供矿系统处理能力由2014年上半年的393.87t/h，提高到扩能改造后的552.74t/h，提高40.33%；磨选系统处理能力由2014年上半年的155.63t/h，提高到扩能改造后的195t/h，提高25.3%。

扩能改造完成后，供矿系统年处理原矿量为328.33万t/a，磨选系统年处理原矿量为343.2万t/a。达到300万t/a扩能改造要求。

5.2 扩能改造效益分析

注：2015年10月份由于选矿厂政策性限产，供矿系统作业率为57.37%，磨选系统作业率为73.2%，因此扩能改造后2015年10月份原矿处理量较低，仅为22.84万t。

由表8可知，扩能改造后选矿厂选矿成本由扩能改造前的98.39元/t降低至83.02元/t，每吨降低15.37元。扩能改造后选矿厂年产精矿73万吨，每年可节约选矿加工费1122.01万元。

6 扩能改造后问题及建议

（1）选矿厂扩能改造后出现一段磨机频繁涨肚，二段磨机“吃不饱”的问题，主要原因为一段球磨机循環负荷高，单位容积的小时通过量过大。建议在一段设置旋流器底流粗选作业，降低一段磨矿分级回路中不必要的负荷量，并缓解一段分级的反富集现象。

（2）二段旋流器分级效率底，底流夹细、夹精矿严重。建议将二段分级机改为多锥形旋流器，并增加二段磨机排矿淘洗磁选作业，有利于克服二段分级的反富集现象，可大大减少旋流器底流夹细、加精矿的问题，对于减少二段磨矿分级回路的不必要的负荷量、提高处理能力具有重要作用。

参考文献：

[1]张艳飞， 陈其慎， 于汶加，等. 2015-2040年全球铁矿石供需趋势分析[J]. 资源科学， 2015， 37（5）：921-932.

[2]姚耿， 司不知， 刘彬. 全自动淘洗磁选机在中钢苍山铁矿的应用[J]. 现代矿业， 2015（6）：192-193.

（作者单位：中钢集团山东矿业有限公司）