尖山铁矿磁重选工艺提质降硅工业实践

郭 鹏 王建中

(太钢矿业分公司尖山铁矿，山西 太原 030300)

0 引言

尖山铁矿属鞍山式沉积变质类型贫磁铁矿床，矿石主要由磁铁石英岩及少量赤铁石英岩组成，脉石矿物主要为石英，含量为40%～50%[1]，选厂磨选系统采用阶段磨矿-阶段磁选-细筛再磨再选-反浮选+磁选柱联合精选工艺流程[2]，输出精矿全铁品位67.5%，SiO2含量6%。反浮选工艺可以达到满意的精矿质量指标，但随着国家环保标准快速升级，该工艺固有的矿浆加热及药剂添加导致的环保压力日益凸显[3]，为实现铁精矿提质降杂、规避环保风险，兼顾降低生产成本，实施了高效磁重选工艺替代反浮选工艺改造。

1 磁重选工艺流程

综合考虑前期磁重选工艺提质降硅试验研究成果、尖山选厂生产实践、选区地形、设备设施等因素，确定了工艺实施路线。YZ新系列淘洗机除中矿处理外维持原状，LMNX旧系列四磁精矿通过新增淘洗机选别。新旧系列淘洗精矿混合后送至原浮选搅拌槽，淘洗中矿分别由主厂房东、西通过自流管送至选厂2#浓缩机，浓缩机底流通过底流泵扬送至再磨再选系统，经浓缩磁选机选别后，进入球磨机磨矿，球磨排矿自流至-2 m矿浆池，然后泵送至旋流器组分级，其沉砂自流入球磨机形成闭路，旋流器溢流进入双连筒磁选机分选，精矿、尾矿自流进入-2 m矿浆池，精矿泵送至浮选搅拌槽，尾矿泵送至选厂1#浓缩机。原反浮选系统停用，改造前和改造后的主要工艺流程，见图1和图2。

图1 原反浮选工艺流程

图2 现磁重选工艺流程

2 工业试验

2.1 淘洗机工作原理

淘洗机是一种电磁式低弱磁场磁重选选矿设备。它特殊的励磁和供水机制可以充分利用磁团聚又能高效分散磁团聚，能够分出矿泥、单体脉石，并且当磁场和旋转上升水速调整适当，还能分选出连生体，特别是贫连生体，从而提高精矿品位。工艺水流由底部切向给入，在选别区域内形成螺旋上升的均匀水流。淘洗机具有独特磁系设计，多种磁场叠加，使淘洗机分选腔内水平方向磁场分布均匀，垂直方向形成磁力向下连续、复合的磁场。给矿由顶部给料器给入分选腔中部、散开后进入选别区，达到单体解离的磁性铁矿物在连续向下的磁力、重力联合作用下，磁力+重力作用大于上升水流冲击作用，结成“磁链”悬浮下行，由底部的精矿管排出形成精矿。由于水平方向磁场均匀，在磁场作用下，磁链不能左右运动，磁性矿物不会向桶壁“团聚”。矿物中的脉石等杂质分布在磁链周围，有效避免机械夹杂和磁性包裹，脉石矿物和连生体受上升水流冲击力作用大于磁力+重力作用，随水流上行由溢流槽溢出经溢流管流出形成中矿。

在磨矿系列不变的情况下，旧系列淘洗机运行台数不得随意改变。取样为每2小时1批，每批取3次(间隔10分钟/次)，整点取样完毕，取样时间为整点提前20分钟开始(如13：40、15：40)。调整该淘洗机参数时按取样时间提前40分钟调整(如13：00、15：00)，且每次只能调整一个运行参数。围绕淘洗机主次给水设定、底流浓度设定、溢流设定、场强设定等重要操作参数进行了多水平试验，共采集淘洗原、精、尾样品各25批，记录了淘洗选别条件参数，试验指标如下：

图3 全自动淘洗磁选机工作原理示意图

表1 2.0 m淘洗机试验指标汇总(质量分数) /%

表1 2.0 m淘洗机试验指标汇总(质量分数) /%

产物TFeSiO2浓度高均低高均低高均低淘洗给矿67.35 66.83 65.70 ///55.31 53.97 52.23 淘洗精矿69.00 68.16 67.50 5.87 4.95 4.20 69.04 65.61 61.98淘洗中矿16.60 12.44 10.00 ///1.50 0.90 0.67

从上表可知：淘洗精矿TFe可高达69%，SiO2平均达4.95%。淘洗精矿浓度可达61%～69%之间。

表2 2.0 m淘洗机主给水条件试验指标(质量分数) /%

表2 2.0 m淘洗机主给水条件试验指标(质量分数) /%

淘洗给矿淘洗精矿淘洗中矿TFe浓度TFeSiO2浓度TFe浓度产率主给水66.85 54.63 67.95 5.49 66.01 13.35 1.25 2.01 20.00 66.81 53.72 68.16 5.32 65.21 12.12 0.82 2.41 25.00 66.57 53.97 68.14 5.30 65.61 12.10 0.90 2.80 30.00 66.75 54.38 68.32 5.12 66.15 12.43 0.79 2.81 35.00 65.70 52.71 68.50 4.95 65.13 16.60 0.85 5.39 38.00

表3 2.0 m淘洗机次给水条件试验指标(质量分数) /%

表3 2.0 m淘洗机次给水条件试验指标(质量分数) /%

淘洗给矿淘洗精矿淘洗中矿TFe浓度TFeSiO2浓度TFe浓度产率次给水66.56 53.98 68.11 5.34 65.42 12.32 0.92 2.78 20.00 66.98 53.93 68.44 4.99 66.52 13.01 0.78 2.63 22.00

由表2和表3可知，在给矿条件较为稳定的情况下，随着主、次给水设定值的升高，淘洗精矿TFe呈升高、SiO2下降的趋势；而淘洗中矿TFe品位呈升高、浓度呈下降的趋势。

表4 2.0 m淘洗机底流浓度条件试验指标(质量分数) /%

表4 2.0 m淘洗机底流浓度条件试验指标(质量分数) /%

淘洗给矿淘洗精矿淘洗中矿TFe浓度TFeSiO2浓度TFe浓度产率底流设定66.88 54.63 68.18 5.28 65.53 12.15 1.05 2.32 63.066.73 54.00 68.15 5.34 66.51 12.54 0.91 2.55 65.066.28 53.32 68.00 5.49 64.64 11.45 0.82 3.04 68.0 66.42 53.78 68.30 5.20 64.07 13.02 0.78 3.40 69.0

由表4可知，在给矿条件较为稳定的情况下，随着底流设定值的提高，淘洗中矿TFe品位呈升高趋势，同时中矿浓度显著下降、中矿产率显著提升。

通过以上试验，得出SiO2控制中值5.5%～6.5%操作参数，见表5、表6。

表5 2.0 m淘洗机SiO2控制中值5.5%～6%操作参数

表5 2.0 m淘洗机SiO2控制中值5.5%～6%操作参数

开动台数底阀设定值底流设定值/%主给水设定/%三系列→开5台四系列→开6台10 00065～7038～45溢流设定值/%给矿TFe/%给矿浓度/%水压/MPa次给水设定/%3.8～4.265.3±0.3>550.32～0.3515～20固定磁场/Oe循环磁场/Oe补偿磁场/OeSiO2/%中矿TFe/%1 600～1 9001 500～1 8001 400～1 7005.5～6.019～13

表6 2.0 m淘洗机SiO2控制中值6%～6.5%操作参数

表6 2.0 m淘洗机SiO2控制中值6%～6.5%操作参数

开动台数底阀设定值底流设定值/%主给水设定/%三系列→开5台四系列→开6台10 00065～7030～38溢流设定值/%给矿TFe/%给矿浓度/%水压/MPa次给水设定/%3.5～4.065.3±0.3>550.32～0.3515～20固定磁场/Oe循环磁场/Oe补偿磁场/OeSiO2/%中矿TFe/%1 500～1 8001 400～1 7001 300～1 6006.0～6.517～11

2.4 再磨系统250 mm操作参数优化试验

要稳定中矿再磨再选精矿TFe品位达到60%以上，SiO2含量小于13.5%，应使再磨后连生体充分单体解离，闭路分级粒度-0.045 mm含量达到95%左右，因此围绕旋流器溢流粒度，进行了调试试验。

表7 250 mm操作参数优化试验数据 /%

表7 250 mm操作参数优化试验数据 /%

产物-0.074 mm-0.045 mm浓度返砂比分级量效率 分级质效率给矿95.3168.4632.99溢流99.2692.4111.23254.2238.2131.39沉砂93.5758.9973.35

由表7可知:

(1)淘洗中矿浓缩并经旋流器分级后，溢流-0.045 mm含量可达到92%左右；要保证溢流粒度，旋流器溢流浓度应低于12%；同时，旋流器沉砂浓度可稳定在70%以上，为磨矿创造了条件。

(2)旋流器给矿浓度应调整至30%左右，操作中应注意足够的补加水，给料渣浆泵频率应控制在45 Hz左右。

(3)闭路分级的循环负荷控制在250%～300%之间；因分离粒度较细，反富集现象较严重，-0.045 mm分级质效率只有30%～35%。

2.5 再磨再选工艺相关操作参数优化

表8 再磨再选工艺相关操作参数

2.6 试验结论

1)SiO2含量为8%～8.5%的弱磁精矿通过磁重选工艺选别后，可以实现提铁降硅的目的，SiO2含量可降低至5.5%～6.5%，精矿TFe品位可以达到67%～68%。

2)磁场强度、上升水量对淘洗精矿品位、精矿产率和金属回收率有显著影响；通过对淘洗工作参数的调整，可以满足用户对铁精矿粉质量的要求。

3)磁精矿经过磁重选工艺选别后的中矿，主要是分选出低品位高硅连生体，品位大致在11%～19%之间；经过再磨再选工艺后，可获得铁品位>60%、SiO2含量≤13.5%的铁精粉。

3 工业生产指标

表9 2.0 m淘洗机现场生产指标(质量分数) /%

表9 2.0 m淘洗机现场生产指标(质量分数) /%

给矿品位精矿品位SiO2尾矿品位精矿产率作业回收率65.6067.585.9214.6296.6699.26

由生产数据可知，磁重选工艺投用后，精矿质量指标完全满足用户需求，同时作业回收率达到99.26%。

3.2 再磨再选工艺现场生产数据

表10 再磨再选工艺现场生产指标(质量分数) /%

由现场数据可知，在给矿品位较低的情况下，经过再磨再选后，可以获得较好的精矿指标，精矿TFe品位为64.8%，SiO2含量为8.56%。

4 应用效果

4.1 生产指标提升及降本效益

磁重选工艺运行后，选厂各项指标显著改善，输出精矿SiO2指标满足用户需求，同时作业回收率较反浮选工艺提高0.51个百分点，综合回收率显著提高；同时因反浮选工艺停用，工序成本显著降低。据测算，年可降低生产成本约1 300余万元。

表11 磁重选工艺较反浮选工艺指标进步情况 /%

4.2 社会效益

磁重选工艺替代反浮选工艺后，促进了企业绿色环保发展，社会效益也很显著。

1)精矿过滤滤液水质有显著改善：滤液PH值 、氨氮、总氮、总铁、SS、COD指标满足排放要求。

2)减少了大气排放污染：因与浮选工艺配套的35蒸吨循环流化床锅炉停用，减少排入大气主要污染物SO2为38.0 t/a，氮氧化物为16.6 t/a，颗粒物为4.75 t/a。

3)减少了原调节管道输送矿浆PH使用的硫酸用量，降低了危化品的安全管理风险。

5 结语

SiO2含量为8%～8.5%的弱磁精矿通过磁重选工艺选别后，可以实现提铁降硅的目标，SiO2含量可降低至5.5%～6.5%，精矿TFe品位可以达到67%～68%；磁重选中矿经过再磨再选后，可获得铁品位>60%、SiO2含量≤13.5%的铁精粉，提高了选矿综合回收率。磁重选工艺替代反浮选工艺后，促进了企业绿色环保发展，为尖山铁矿绿色环保、优质稳产、降本增效奠定了坚实基础，同时为国内其他弱磁精矿应用浮选工艺提质降杂的企业绿色升级及降本增效提供了可资借鉴的经验。