凹山选厂三段磨选工艺优化研究
2021-06-30李美鲜
李美鲜
（马钢集团设计研究院有限责任公司）
马钢南山矿凹山选厂作为马钢主要原料基地之一，精矿质量的好坏直接影响冶炼的结果。凹山选厂目前处理高村采场铁矿石，该铁矿石属于难磨、难选贫细磁铁矿，全铁品位不到20%［1-2］。选厂采用三段一闭路破碎16～0 mm预选、高压辊磨机湿式闭路3～0 mm预选、阶段磨矿—弱磁选、三段磨选工艺，获得的铁精矿品位为61.84%，品位较低，被迫减产提质。
为提高铁精矿品位，通过在三段磨选引入立式塔磨机、淘洗机串联等新技术设备［3］，提高磁铁矿的单体解离度，实现细磨深选［4］，通过工艺优化，使铁精矿品位稳定在65%以上。
1 三段磨选工艺流程现状
凹山选厂三段磨选工艺数质量流程见图1。
通过取样、筛分化验得知，三段磁选生产精矿细度不足-0.074 mm60%，铁品位47.94%，远低于设计指标；三段磨矿压力增加，细度仅有-0.074mm 91.45%，解离不充分，铁精矿（淘洗精矿）品位只有61.84%；四磁尾矿和淘洗尾矿品位较低，金属流失少；淘洗机精选铁品位由58.15%提升到61.84%，提高了3.69个百分点，效果较好。
2 选矿试验
试验设备主要有试验室TGTM-5.5立磨机、ϕ350 mm×160 mm球磨机、T-GCT1006-400 mT高效磁选机、淘洗磁选机等。
2.1 试验方案
结合选厂三段磨矿结果，通过引入立磨机提高矿石的单体解离度，实现高效磨矿。有研究表明［5］，立磨机可有效减少矿石的过磨、欠磨，较球磨可节约电耗30%～50%，通过立磨与球磨试验对比分析两者区别。现场淘洗机精选效果明显，通过淘洗机串联进一步提高精矿品位。
2.2 立磨与球磨对比试验
2.2.1 立磨与球磨功耗对比
立磨给矿为现场取样，细度为-0.074mm58.96%，立磨能耗测定结果见表1。
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由表1可知，将三磁精矿磨至-0.074 mm 93%时，立磨功耗为5.2 kWh/t。
取样当天凹山选厂生产正常，当天白班1 610 t精矿，即134.17 t/h铁精矿，计算出三磁精矿的矿量177 t/h，定子电流110 A，功率因数0.99，单台球磨机功率1 131kW，计算出球磨机能耗12.77 kWh/t，立磨试验比生产球磨实际数据节约电耗59%。
2.2.2 立磨与球磨产品粒度组成对比
在3个不同磨矿细度条件下，立磨与球磨磨矿产品粒度组成分析结果见表2。
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由表2可知，在相同磨矿细度条件下，立磨排料产品中+0.045 mm和-0.01 mm粒级的含量均比球磨排料产品中该粒级的含量少，说明立磨出现的欠磨与过磨现象要明显好于球磨，立磨磨矿所产生的微细粒级量和次生矿泥量要明显小于球磨磨矿。
2.2.3 磨矿产品磁选对比试验
对立磨与球磨产品在不同磨矿细度条件下进行磁选对比试验，结果见表3。
由表3可知，在相同的磨矿细度条件下，立磨磨矿产品和球磨磨矿产品的选别指标均很接近，立磨磨矿产品在精矿产率、品位和回收率等方面略优于球磨磨矿产品的选别指标。
2.3 淘洗机串联试验
因三段磁选生产精矿在立磨磨至-0.074 mm93%时，经高效磁选后的精矿产品细度与实际生产中凹选四磁精矿产品细度相近，选取磨矿细度-0.074 mm93%，采用先立磨再磁选工艺制备一段淘洗机给矿样，进行淘洗机串联试验，试验结果见表4。
由表4可知，三磁生产精矿经立磨—磁选—淘洗机串联精选后，最终精矿品位达到65.49%，可获得符合要求的高标准铁精矿。
2.4 全流程试验
在条件试验的基础上进行全流程试验，试验数质量流程见图2。
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注：一段选别控制及选别磁场强度均为107.48 kA/m，上升水流400 L/h；二段选别控制及选别磁场均为95.54 kA/m，上升水流500 L/h。
由图2可见，全流程试验可获得全铁品位65.49%、产率70.48%、回收率96.32%的铁精矿，与现场精矿相比，全铁品位提高了3.65个百分点。
3 结 论
（1）凹山选厂三段磁选生产精矿细度-0.074 mm粒级含量不足60%，铁品位仅47.94%；最终铁精矿品位61.84%；现场三段磨矿细度达不到设计要求，为提高精矿品位，必须提高磨矿产品细度。
（2）从立磨与球磨对比试验可知，采用立磨机在磨矿细度-0.074 mm93%时，磨矿功耗为5.2 kWh/t，生产现场球磨机功耗为12.77 kWh/t；立磨机排料产品中+0.045 mm和-0.01 mm粒级含量均比球磨排料产品中该粒级含量少；立磨磨矿产品和球磨磨矿产品的磁选选别指标较为接近；可见采用立磨不仅节能，还可有效减少矿石的过磨、欠磨，磨矿效果较好。
（3）通过优化三段磨选工艺，使用立磨机替代球磨机，同时采用淘洗磁选机串联工艺进行精选，在磨矿细度-0.074 mm 93%的情况下，可获得全铁品位65.49%、产率70.48%、回收率96.32%的铁精矿。
