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磁鐵礦石預選工藝的優(yōu)化研究及實踐

　隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，對鐵礦石的需求量迅速增長，所以貧鐵礦石得以大量開采，同時由于先進的采礦技術(shù)及大型采掘設備的應用，也部分造成了采出礦石的貧化率上升，從而降低了原礦品位。

　　為節(jié)能降耗，降低選礦加工成本，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，許多選礦廠都應用了預選技術(shù)，在礦石進入磨礦作業(yè)之前將混入礦石中的巖石剔除。磁鐵礦石的預選，廣泛采用磁滑輪和大塊磁選機，我國應用預選技術(shù)的大中型磁鐵礦石選礦廠已有20余家，都取得了非常顯著的經(jīng)濟效益。

　　磁滑輪或大塊磁選機預選作業(yè)中，由于受各方面因素的影響，選別產(chǎn)品中在一定程度上都存在礦石、廢石相互混雜的現(xiàn)象。該拋棄的廢石混入預選精礦中，增加磨礦費用；應予回收的礦石混入尾礦中，則造成礦產(chǎn)資源的浪費，兩方面都直接影響選礦廠的經(jīng)濟效益。如何優(yōu)化預選工藝，改善預選作業(yè)的分選效果，實現(xiàn)該丟早丟、充分回收，以達到經(jīng)濟效益的最大化，成為擺在我們面前的一個課題。

　　1、經(jīng)濟合理的回收界限

　　所謂回收界限，就是礦石應被回收的最低品位 aj,（或與之相對應的礦粒中的磁鐵礦百分含量αij），即高于此界限的礦石要回收，而低于此界限的要拋棄?；厥战缦奘穷A選作業(yè)中的非常重要的工藝參數(shù)，回收界限的確定應遵照經(jīng)濟合理的原則，礦石是否應予回收利用，應視其加工成本是否超過礦石本身的價值而定，成本小于價值就應回收利用。無論這些低品位的礦石是否被回收利用，采礦、運輸、破碎等費用均已付出，所以應依據(jù)后續(xù)磨選作業(yè)的加工成本與礦石本身價值相等的原則確定：

　　式中，aj為預選回收界限，%;C為礦石的磨選成本，元/t原礦；盧為濕選精礦品位，%;P為鐵精礦價格，元/tε為濕選金屬回收率，%.

　　在等式右邊各參數(shù)中，精礦品位β基本不變，精礦價格P在一定時期內(nèi)也基本上為定值。因此p-,P可以參考生產(chǎn)實際取定值。隨著入磨品位的降低，礦石可磨性變差，導致磨選成本有所升高，但為計算方便，仍可參考生產(chǎn)實際將c取為定值。值得注意的是，金屬回收率ε是原礦品位α的變量，ε隨a的降低而降低，a越低，對ε的影響就越大。濕選金屬回收率不能參照正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)取值，而應由低品位礦石根據(jù)試驗確定。同時也應注意到，近幾年隨著鐵精礦價格的大幅上揚，回收界限也應相應降低。

　　2、影響預選分選效果的主要因素

　　回收界限更多地對于單個礦粒而言的。在生產(chǎn)實踐中，由于受多種因素的影響，回收界限比較容易模糊：部分應予回收的礦石有被拋棄，造成金屬流失；還有部分該拋棄的廢石混入預選精礦中，增加磨選費用。

　　2.1礦石粒度對分選效果的影響

　　任何一種選礦設備都有其適于選別的礦石粒度。在確定的選礦設備和工藝條件下，給礦粒度是影響選別效果的主要因素之一。對于給定的磁滑輪或大塊干式磁選機（包括轉(zhuǎn)速等參數(shù)），回收磁性礦粒所需比磁力F磁是隨礦粒粒度的變化而變化的，粒度越大，所需的比磁力F磁也就越大，礦粒的磁鐵礦含量也應越高。假定磁滑輪恰能回收磁鐵礦含量為αcj粒度為d的礦粒，設d1

　　2.2水分對分選效果的影響

　　礦石的水分主要來自井下開采夾帶的水分以及露天存放滲入的雨水。礦石含水時，礦粉、礦泥或相互粘結(jié)，或粘附在大塊礦石上，造成了磁性礦石和非磁性礦石混雜，給分選帶來了困難。礦石間的這種粘著力隨礦石含水量增加及礦石粒度的減小而增大。當粘著力超過一定值時，就難以實現(xiàn)分選。一方面，小塊粉狀磁性礦石粘附在大塊廢石上，被甩到廢石中；另一方面，小塊粉狀廢石粘附在大塊礦石上進人預選精礦。

　　2.3給礦量對分選效果的影響

　　在討論粒度對分選界限的影響時，所考慮的僅僅是單層分選，即在圓筒表面僅存在一層礦粒。生產(chǎn)中由于給礦量的波動，有時是單層人選，有時是多層人選。多層人選時，由于磁場力HgradH隨距筒面距離的增大而降低，從而導致位于外層的磁鐵礦含量較高的礦?？赡苁艿捷^小的比磁力而被甩到尾礦中，而位于內(nèi)層的磁鐵礦含量較低的礦?？赡苁艿捷^大的比磁力而被回收到精礦中，也造成預選精、尾中礦石、廢石相互混雜。

　　2.4優(yōu)化磁鐵礦石預選工藝的途徑

　　通過分析礦石粒度、水分、給礦量等因素對磁鐵礦石預選分選效果的影響，我們不難得出優(yōu)化預選工藝、改善預選作業(yè)分選效果、實現(xiàn)該丟早丟充分回收、達到經(jīng)濟效益的最大化的途徑是：

　?。?）分級預選，以減少因礦石粒度差異而造成的損失；

　?。?）采用干濕聯(lián)合流程，以減少因礦石水分而造成的損失；

　　（3）加強掃選，盡可能單層分選，以減少給礦量對分選效果的影響。

　　3、金嶺鐵礦預選工藝不斷優(yōu)化的生產(chǎn)實踐

　　金嶺鐵礦是我國最早采用預選工藝的大中型磁鐵礦石選礦廠之一，隨著對預選工藝認識的提高，隨著磁選技術(shù)的發(fā)展，尤其是近年來釹鐵硼高磁能積磁性材料的應用為預選提供了高性能的工藝設備，金嶺鐵礦的預選工藝不斷得以優(yōu)化。

　　3.1歷史沿革

　?。?）一段電磁磁滑輪預選。1965年自行設計了咖l 030 mm×1045 mm水冷自冷電磁磁滑輪，其破碎預選流程為兩段一閉路干式磁選流程。原礦經(jīng)900 mm×1200l,'nm顎式破碎機破碎后進入預先篩分，篩上的礦石（14-200 him）經(jīng)干式磁選拋廢后進入φ1300 mm×1600 mill可逆錘式破碎機，細碎產(chǎn)品經(jīng)檢查篩分，篩下物與預先篩分篩下物合并為合格粉礦，篩上物返回干式磁選，廢石選出率大約在66%左右。

　?。?）干式磁選尾礦掃選。1976年，建成了充填破碎系統(tǒng)，在為采場提供充填料的同時，利用φl030mm×1045 mm水冷自冷電磁磁滑輪對破碎后的干式磁選尾礦（0-150 m/n）進行掃選，回收礦石產(chǎn)率約占干選尾礦的7%,回收礦石品位25%左右。

　?。?）兩段磁滑輪預選。1985年，利用咖750 mm×750 mill磁滑輪對檢查篩分的篩上物（14~50 mm）進行干式磁選，廢石選出率由66%提高到80%左右。1995年，因設備故障頻繁，拆除二段φ750 mm×750 mm永磁磁滑輪又恢復為一段磁滑輪預選。

　?。?）CTDGl010N磁選機的應用。φ1030 mm×1045mm水冷自冷電磁磁滑輪的應用為金嶺鐵礦帶來了非?？捎^的經(jīng)濟效益，但是進一步研究卻發(fā)現(xiàn)它也存在著一些問題：一是磁場力及其作用深度小，導致一部分磁鐵礦含量較低的礦石被甩到廢石中，造成金屬流失；二是磁極沿圓周方向同極性排列，不利于清除夾雜在磁性礦石間的廢石，影響精礦質(zhì)量；此外它結(jié)構(gòu)復雜，故障比較頻繁。

　　1998年，我們首先用價格法確定了預選拋廢作業(yè)經(jīng)濟合理的回收界限，其次是通過考察計算確定了適宜的計算粒級，并依此選擇設計了CTDGl010N型大塊干式磁選機。該磁選機磁感應強度選擇適當，磁感應強度由180mT提高至240 mT,降低了干選尾礦品位，實際拋棄廢石品位為6.6%,比使用電磁磁滑輪降低了1個百分點；磁系設計合理，磁極沿圓周方向異極性排列，因此而增加了磁翻**,減少了預選精礦中廢石的混入，改善了分選效果。

　　每年多拋廢石14130t.預選精礦產(chǎn)率提高了7.4個百分點，雖人磨品位有所降低，但總的鐵精礦產(chǎn)率提高了0.7個百分點，以當時的產(chǎn)量和價格計，年綜合效益100萬元以上。

　　3.2粉礦濕式預選

　　例如：預先篩分后的0~14 mm的礦石沒有經(jīng)過預選，同時經(jīng)過細碎又有一部分廢石解離出來。由于干式預選給礦粒度不均、水分大以及料層厚等原因，礦石中的廢石也沒有被充分脫除。根據(jù)貧化率推算，仍有1/3左右的廢石未能分選出來。近年來，由于釹鐵硼高磁能積磁性材料的應用，成功研制了濕式預選磁選機，磁選機分選區(qū)表面磁感應強度達到O.3 T以上，可以處理20-0 mm的礦石，為磁鐵礦石預選工藝的優(yōu)化提供了設備條件。

　　金嶺鐵礦礦石屬矽卡巖型多金屬磁鐵礦石，除生產(chǎn)主要產(chǎn)品鐵精礦外，還綜合回收銅、鈷金屬，這就必然使?jié)袷筋A選工藝相對要復雜一些。試驗室試驗研究表明，+2 mm以上各粒級磁選尾礦品位均低于或接近我礦濕選尾礦品位，金屬分布率很低，可作為合格尾礦拋出，而一2 In/n以下粒級磁選尾礦銅、硫、鈷品位均明顯高于精礦，此粒級必須回收利用。

　　根據(jù)試驗室試驗、半工業(yè)試驗結(jié)果，2002年金嶺鐵礦在入磨前增設一段濕式預選拋廢作業(yè)，粉礦經(jīng)磁選機預選，精礦直接進入球磨機，預選尾礦自流到振動篩篩分，其中2~14 mm粒級作為廢石拋掉，0.2mm粒級的預選尾礦送至分級機預先分級。粉礦品位44.73%,分級溢流品位47.90%,提高了3.17個百分點；預選拋廢品位5%,略低于濕選尾礦品位。由于及早拋掉了難磨的廢石，使球磨分級系統(tǒng)處理能力大幅度提高，由原來的38 t/h提高到46 t/h.

　　3.3干式磁選掃選的改進

　　2005年6月，對原有的充填破碎系統(tǒng)進行了改造，將掃選用的φ1030 mm×1045mm水冷自冷電磁磁滑輪改為CTDG0806N磁選機，磁感應強度由180mT提高至240mT,磁極沿圓周方向異極性排列，同時皮帶速度由1.6 m/s降低到1.0 m/s.由于磁感應強度高、帶速降低，回收礦石產(chǎn)率由原來的7%提高到9%,每年可多回收品位為26%左右的礦石5000 t.

　　通過近40年來的不斷改進，金嶺鐵礦的預選工藝得以逐步優(yōu)化，也取得了非常好的效果，2004年全礦圍巖混人量46.3萬t,通過預選選出廢石共41.6萬t,廢石選出率達到90%,礦石預選為金嶺鐵礦節(jié)約了大量的磨選費用。通過不斷加強掃選，也盡可能地保證了礦石的充分回收。

　　金嶺鐵礦預選工藝優(yōu)化的思路和已經(jīng)取得的成果，將為節(jié)能降耗、降低選礦加工成本、充分利用寶貴的礦產(chǎn)資源、提高經(jīng)濟效益產(chǎn)生巨大的影響，同時也將為同類型礦山的技術(shù)改造提供借鑒。

　　4、結(jié)論

　?。?）回收界限是預選作業(yè)中的非常重要的工藝參數(shù)，回收界限的確定應遵照經(jīng)濟合理的原則，以價格法確定。其中，濕選金屬回收率不能參照正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)取值，而應由低品位礦石根據(jù)試驗確定。同時，回收界限也應隨著鐵精礦價格的變動而適當變動，以求經(jīng)濟效益的最大化；

　?。?）受礦石粒度、水分、給礦量等因素的影響，磁鐵礦石干式預選不可避免地存在選別產(chǎn)品中礦石、廢石相互混雜的現(xiàn)象，分選效果不佳；

　?。?）結(jié)合金嶺鐵礦近40年來預選工藝不斷改進的生產(chǎn)實踐，提出了優(yōu)化磁鐵礦石預選工藝，確保該丟早丟、充分回收的途徑：

　?、龠x用高性能的分選設備；

　?、诜旨夘A選，以減少因礦石粒度差異而造成的損失；

　　③采用干濕聯(lián)合流程，以減少因礦石水分而造成的損失；

     ④加強掃選，盡可能單層分選，以減少給礦量對分選效果的影響。