中关铁矿选矿厂磨矿工艺优化

张义坤 王 征 李彦科 谢安铭 刘 聪

（河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司）

国内选矿厂磨矿工艺采用一段自磨、二段球磨的实例较少，该工艺一般适用于矿石硬度低的矿山，具有代表性的如中关铁矿、北洺河铁矿、南洺河铁矿等［1-4］。邯邢地区矿石硬度较软，但在生产过程中有些矿石及掺杂的岩石硬度很高，自磨机排出的大粒级进入球磨机后会吐出顽石，吐出的顽石中磁性矿品位较高，需要解决顽石和球磨机磨矿效率低的问题。为此，以中观铁矿为例，通过考察研究相关工艺和设备，进行了筛上物选别及筛上物对辊破碎试验，以提高磨矿效率，降低顽石量，达到磨矿的预期效果。

1 中关铁矿现状

中关铁矿位于河北省沙河市上关村，矿石总储量9 489.21 万t，平均铁品位45%，矿石类型以原生磁铁矿石为主，局部见有氧化矿石，原矿产量200 万t/a。目前，中关铁矿选厂采用两段磨矿（一段自磨开路，二段球磨闭路，最终磨矿细度-0.074 mm70%）连续弱磁选流程。全厂设尾矿浓缩池1 座，选用φ30 m 中心传动浓缩机1 台。浓缩池底（输送浓度40%～45%）尾矿浆由尾矿砂泵站输送至尾矿车间脱水至含水率≤20%的滤饼。滤饼由汽车运至尾矿临时堆场，待井下具备充填时取用。

2 自磨工艺及存在的问题

2.1 自磨工艺概况

该矿采出矿石在井下粗破碎，破碎后由主井提升至地面进行大块干选，干选矿石进入自磨机。磨选流程采用阶段磨矿、阶段选别流程，即自磨—一段磁选—二段球磨—二段磁选—脱硫浮选，精矿脱硫浮选采用一段粗选二段扫选流程，预留钴硫浮选作业场地。

矿石自磨工序后增加一段磁选作业，自磨机排矿后经湿式直线筛筛分，筛下物进入一段磁选，选别后精矿进入旋流器分级，筛上物经大倾角皮带机直接进入球磨机再磨，实现提前抛尾，减少二段磨矿的入磨矿量，节约选矿成本。

一段磨矿选用φ6.7 m×2.6 m 自磨机2 台，二段磨矿选用φ3.2 m×4.5 m 溢流型球磨机2 台；弱磁选采用CTB-1230永磁筒式磁选机12台，浮选分别选用20 m3和8 m3浮选机各8 台，过滤选用80 m²真空过滤机4台。

2.2 自磨工艺中存在的问题

中关铁矿原矿矿石硬度变化较大（矿石普氏硬度6～10），部分矿石硬度高，同时矿石中存在夹岩，岩石硬度相对更高。自磨机排矿产品中大颗粒多，粒度最大25 mm，该部分粒级矿石进入球磨机后造成球磨机吐顽石量大，且顽石中含有一部分较高铁品位矿石。虽然试生产期间，对自磨机排矿口进行了改造，将圆筒筛改为自返筛，将+10 mm的绝大部分物料返回自磨机体内进行再磨，但较硬的物料即使返回自磨机体内，也会迅速被排出。经测算，自磨机给矿台时量为157 t/h，直线筛筛上物（≥3 mm）约15 t/h，物料进入球磨机后，球磨机顽石吐出量约7 t/h。球磨机产生的顽石很难处理，且污染现场环境，卫生工作量大。顽石需通过临时皮带输送至厂房外，顽石中磁性矿占比很大，为避免资源浪费，将顽石进行选别后，磁性矿堆存至矿石临时堆场，再通过上料系统进行再磨，该问题对生产造成了一定的不利影响，急需解决。

3 优化措施

3.1 球磨前增加预选装置

3.1.1 球磨前预选方案的确定

经现场考察及分析研究，自磨机排矿的筛上物中非磁性矿占比较大，若将该部分非磁性矿在进入球磨前将其抛出，可减少有效降低球磨机负荷及顽石吐出量。试生产期间，通过Q=kd2最小试验量公式，确定了直线筛筛上物取样量，对直线筛筛上物输送至皮带机上的物料进行多次取样，并采用磁铁块进行了小型干选试验，确定干选后精矿产率约50%，平均铁品位40%，干选后尾矿产率约50%，废石铁品位小于3%。通过按不同取样量进行多次半工业干选试验，确定在球磨前增加预选装置方案可行［5-6］。

具体改造方案为将筛上物进球磨机前的输送皮带机头更换为磁滑轮将废石抛出（图1），磁场强度选择400 mT，通过废石皮带输送至厂房外，厂房外设废石子仓储存；磁性矿进入球磨机，可有效减少进入球磨机的大颗粒物料（图2）。

3.1.2 增加球磨前预选装置后的效果

增加球磨前预选装置后，球磨机吐顽石量明显减少。在相同的工况下，进入球磨机的大颗粒物料由原来的15 t/h 降至7 t/h，球磨机吐顽石量由原来的7 t/h减少至3 t/h。改造后。顽石量虽明显减少，但仍有3 t/h 的顽石量，生产中仍难以处理该部分顽石，需进一步研究解决。

3.2 球磨前增加破碎工艺

3.2.1 球磨前增加破碎方案的确定

因筛上物料硬度很高，进入球磨机很难磨碎，增加1套破碎设备解决该问题。经查证分析，对辊破碎机体积小，投资少，安装简单，适合处理硬度较高的物料。在处理量较小且矿石硬度较大的工况下，使用对辊破碎机较为适宜［7］。为此，将大倾角皮带下试样送至郑州市恒星重型设备有限公司进行对辊破碎机破碎试验，选用设计处理能力13～35 t/h、粒度1～20 mm 可调的2PG-610×400型对辊破碎机。试验结果表明，经对辊破碎机调整的产品粒度为1～5 mm，处理能力为5～15 t/h，完全满足现场生产需求。

根据对辊破碎机的工作原理（图3），如果物料中掺杂铁器等异物，将使对辊造成损伤，易加速磨损或产生设备故障，故在筛上皮带机中间增加1 台除铁器（图4），将筛上物料中的铁器拣出，保护对辊破碎机。

具体改造方案为在筛上物料输送皮带机中间合适位置安装1 台RCDY（C）-6.5 型除铁器，将大倾角皮带机头部抬高900 mm［8］，预留出安装对辊破碎机的空间，将对辊破碎机安装至大倾角皮带机头轮下方，大倾角皮带上的物料进入对辊破碎机进行破碎，破碎后的物料直接给入球磨机给矿小车，进入球磨机进行研磨（图5）。

3.2.2 增加球磨前破碎工艺后的效果

物料经对辊破碎机破碎后，产品粒度≤5 mm再进入球磨机研磨，球磨机排矿端的绞笼筛筛缝尺寸6～7 mm，故进入球磨机后不会再排顽石，物料在二段球磨中进入闭路循环，有效解决排顽石问题的同时，磁性顽石最终研磨成生产要求的细度，提高了精粉产量，增加了经济效益。

4 结 语

中关铁矿选厂磨矿工艺经改造后，球磨机不再吐顽石，大大减少了现场卫生及设备维护量，球磨机处理能力及磨矿效率大幅提高，磨矿细度明显提高，从而提高了自磨机处理量，大大降低了生产成本。非磁性物料作为废石抛出后，可作为石子产品进行销售，经济效益显著。