铜绿山选矿新系统磁选流程优化实践

程国柱

（大冶有色金属集团控股有限公司，湖北 黄石 435005）

1 引言

铜绿山选矿新系统于2014年底建成投产，设计生产规模4500t/d，设计工艺流程为：常规三段一闭路碎矿+一段闭路磨矿+先浮选选铜，后磁选选铁流程。该流程经过一段时间的生产调试，选铜指标基本能够达到设计要求，但选铁指标不太理想，尤其表现在铁精矿品位与设计指标之间相差较大（铁精矿品位设计为64%，而现场实际铁精矿品位只有60.20%），为了查找原因，对现有选铁流程进行了考查，并在现有设备的基础上，进行了不同流程的生产试验探索，提出了适宜选铁流程方案，将铁精矿品位由原来的60.20%提高到64%以上。

2 矿石性质

铜绿山铜铁矿床为大型矽卡岩矿床，铜矿物以黄铜矿居多，其次是黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿，再次是砷黝铜矿、闪锌矿。铁矿物主要是磁铁矿，占总铁含量的50%左右，其次是赤铁矿和褐铁矿，其它为硫化铁、硅酸铁、碳酸铁。脉石矿物主要有方解石、白云石、石英、玉髓、石榴子石、透辉石、金云母等，次钠长石、钾长石、蒙脱石、绿泥石、多水高岭石、石膏、重晶石等。

表1 原矿多元素化学成分分析结果

表2 铁物相分析结果

3 选铁工艺流程

选矿新系统设计选铁工艺流程为“一粗一扫，扫选精矿再磨再选”流程，粗选精矿和再磨再选精矿合并为铁精矿，扫选尾矿和再磨再选尾矿合并尾矿。粗选设备为2台CTB1245磁选机，磁场强度为0.16T；扫选设备2台CTB1245磁选机，磁场强度为0.35T；精选设备1台CTB1024磁选机，磁场强度为0.16T；扫选精矿再磨设备为MQY1530球磨机，分级设备为1台HGZS33-1207Z高频振动筛。流程图如图1所示。

图1 设计选铁工艺流程

4 生产运行指标

铜绿山选矿新系统经过调试后，选铁生产运行指标如表3。

表3 新系统选铁生产指标

从表3结果看：4～6月份，新系统铁精矿品位在59%～61%徘徊，平均品位为60.20%，与设计品位64%相比，还存在较大的差距。

5 磁选流程考查分析

2015年6月份，对铜绿山选矿新系统磁选流程进行了取样考查分析，结果如表4。

表4 选铁流程考查结果

流程考查结果分析：

（1）原矿铁品位22.58%，其中磁性铁含量为11.63%，非磁性铁含量为10.95%。

（2）粗选精矿产出率较高，达到了21.21%，说明大部分磁性矿物从粗选回收。

（3）扫选精矿产出率很低，仅为1.16%，导致磨矿负荷严重不足，基本处于空转状态。

（4） 铁精矿品位不达标，粗选铁精矿品位59.85%，精选为63.75%，混合铁精矿仅为59.92%。

（5） 扫选尾矿磁性铁含量0.89%，精选尾矿磁性铁含量为1.65%，总尾磁性铁含量为0.91%。

6 选铁工艺优化

6.1 粗选磁偏角优化试验

为了降低粗选精矿产出率，提高粗选精矿品位，对粗选作业进行了磁偏角调整试验。试验结果如表5。

表5 粗选磁偏角调整实验结果

从表5结果看，通过磁系偏角在-10°至5°调整，尾矿磁性铁基本在0.76%～0.87%之间，作业回收率均较好，但铁精矿品位在57%～60%范围之间，其中磁系偏角在-5°时，铁精矿品位60.44%为最高，品位有所提高，但提升不明显。

6.2 增大矿粒距磁级表面距离试验

为了降低粗选精矿产出率，提高粗选精矿品位，不增加新设备的条件下，在筒体基座处加垫片抬高磁选机，增大矿粒距磁级表面距离试验。试验结果如表6。

表6 粗选磁滚筒垫片实验结果

从表6结果看，粗选筒体加垫片后，铁精矿品位为60.56%，较不加垫片品位提高0.12%，提升幅度较小。

6.3 流程结构优化试验

在调整磁偏角、抬高磁选机滚筒效果不明显的情况下，现场在原有设备基础上，进行了流程结构优化试验。

6.3.1 一粗一扫，扫选精矿再选流程

取消磨矿分级作业，将原有扫选精矿直接进新系统精选作业。具体流程如图3，试验结果如表7。

图3 一粗一扫+扫精作业流程

表7 一粗一扫+扫精流程实验结果

从表7可以看出，粗选铁精矿品位为60.32%，扫选精矿品位为59.42%，扫精精矿品位为61.06%，粗选和扫精精矿合并后，品位为60.48%。由于扫选产率较小，扫精作业不能满负荷运转，精矿未能富集，导致精矿品位没有明显提升。

6.3.2 一粗一扫，粗、扫选精矿合并再精选流程

停用新系统精选机，将粗选和扫选精矿合并，通过管道输送至老系统精选机进行一次精选。具体流程如图4，试验结果如表8。

图4 一粗一扫一精作业流程

表8 一粗一扫一精流程实验结果

从表8可以看出，粗选精矿品位为60.45%，扫选精矿品位为58.37%，两者精矿合并到老厂房精选后品位达63.57%，精矿品位达到计划要求。但存在流程区域跨度大，管线长，不利于人员操作看管，同时增加矿浆泵电能消耗，增加生产成本。另外老厂房精选设备陈旧，精选尾矿磁性铁含量偏高，达2.445%，金属损失较高等不利因素。

6.3.3 一粗一精流程

将扫选磁选机滚筒与粗选磁选机滚筒对调，原扫选机改为粗选，原粗选机改为精选,两台粗选精矿合并进一台精选机精选。具体流程如图5，试验结果如表9。

从表9可以看出，通过场强0.35T粗选，铁精矿品位为59.90%，尾矿磁性铁含量为0.745%，经场强0.16T精选后精矿品位为65.04%，总尾矿磁性铁含量为在0.798%。精矿品位得到大幅度的提高，同时尾矿磁性铁含量也得到较好的控制,并且流程得较大程度的简化。

图5 一粗一精作业流程

表9 一粗一精流程实验结果

表10 装机功率对比

6.3.4 不同流程结构的装机功率比较

原设计流程及流程结构优化后装机功率分析结果见表10。

从表10可以看出，通过对流程进行不同结构优化调整后。装机功率由199.5kW/h减少至55.5kW/h，流程配置简化后，设备得以减少，能耗大幅度降低。

6.3.5 流程改造生产指标分析比较

由于原设计“一粗一扫，扫选精矿再磨再选”流程，粗选精矿产出率较高，达到了21.21%，精矿品位为59.85%，没有达到优选选出一部分合格铁精矿设计目的，同时扫选精矿产出率很低，仅为1.16%，导致磨矿负荷严重不足，基本处于空转状态。

2016年1月，将原流程中精选磁选机和磨机撤掉，原扫选磁选机滚筒与粗选磁选机滚筒对调，两台粗选精矿合并一台精选机进行精选。原粗选滚筒和扫选对调后，粗选场强为0.35T，精选场强为0.16T。磁选流程改造实施前后铁精矿品位、磁尾磁性铁含量等生产指标分析如表11所示。

表11 改造前后指标对比

改造实施前后指标分析：

（1）改造“一粗一精”流程后，生产中铁精矿品位由60.20%提高至64.14%，达到设计出厂要求；

（2）由于原设计流程扫选和精选产率较小，且浓度低，矿浆流速快，筒体精矿卸矿不彻底等不利因素，导致扫选和精选尾矿磁性铁含量分别达到0.89%和1.65%，流程改造后，解决了上述不利因素，粗选和精选尾矿磁性铁含量分别控制在0.745%和1.539%。生产运行一年来看，最终总尾矿磁性铁含量由0.902%降低至0.791%，尾矿磁选铁含量得到较好的控制；

（3）从生产成本分析来看，流程改造后，装机功率由199.5kW/h减少至55.5kW/h，流程配置简化后，设备得以减少，备品备件材料成本大幅度降低。

7 经济效益测算

7.1 提高铁精矿品位产生的效益测算

磁选流程优化改造后，2016年实际生产铁精矿品位为64.14%，与调试初期新系统铁精矿品位60.20%相比，铁精矿品位提高3.94%。按年产铁精矿24万t，精矿品位每提高1%，销售价提高10元/吨计算，增加利润：24万t×3.94%×10元/t=945.6万元/年

7.2 节约材料成本

原流程球磨衬板钢耗10万/年，钢球消耗25万/年，高频筛网10万/年，其它备品备件及检修费用20万/年，合计65万元/年，改造后此项成本可节支。

7.3 节约电耗成本

设计磁选流程装机容量为199.5kW，优化改造后装机容量为55.5kW，按功率因素0.8，设备运转率90%，电价0.66元/kWh计算，节约电耗成本：（199.5-55.5）×0.8×24×365×90%×0.66=59.95万元/年。

7.4 年创经济效益

提高选铁技术指标和节约成本消耗，年创效为：945.6+65+59.95=1070.55（万元/年）。

8 结语

（1） 由于原设计“一粗一扫，扫选精矿再磨再选”流程，粗选精矿产出率较高，精矿品位为59.85%，没有达到优选选出一部分合格铁精矿设计目的，同时扫选精矿产出率很低，导致磨矿负荷严重不足，基本处于空转状态，因此确定改造为“一粗一扫”流程，将原粗选滚筒和扫选对调后，粗选场强为0.35T,精选场强为0.16T。

（2）改造后，生产中铁精矿品位可达64.14%，满足设计出厂要求，并且通过粗选强力回收，总尾矿磁性铁降低为0.791%，，铁尾磁性铁得到较好的控制。

（3）结构流程改造后，确定选用2台CTB1245作为粗选，1台CTB1245作为精选，流程配置简单化，人员便于操作看管，设备减少，能耗大幅度降低，仅年节省电能费用达59.95万元，生产备件材料成本可节约65万元。（4）改造后年经济效益预测：提高铁精矿品位产生年效益为945.6万元，节约材料成本65万元和电耗成本59.95万元，年创效可达1070.55万元，真正达到节能降耗，提质增效目的。