郑家坡铁矿选矿厂生产工艺技术改造实践

罗凌云（五矿矿业昌邑郑家坡铁矿有限公司，山东 昌邑 261313）

1 前言

五矿矿业昌邑郑家坡铁80万t/a选矿厂设计选矿工艺为：井下矿石经三段一闭路破碎和磁滑轮两段干选工艺，-12mm干选精矿经两段磨矿（最终磨矿细度为-0.074mm占80%）三次磁选，生产出含铁65%的磁铁矿精矿。该选厂从设计、建设到生产仅用1年多的时间，由于设计比较仓促，施工过程出现许多不符合实际要求的问题，为了赶工期尽快投产，边施工边修改设计方案、边调试边整改，边生产边改造工艺流程，自2008年底开始，该选厂整改不合理之处多项。2009年6月16日重载联动试车。7月22日开始试生产，8月18日开始连续生产，目前生产的铁精矿品位达到设计品位65%左右，台时处理量在45t/h,尾矿品位6.3%左右，精矿水份低于10%，磁滑轮后回收率80%以上，供矿系统小时供矿量约130t左右。在较短时间调整到上述指标，创造了“边调试、边生产、边改造、保任务、创高效”的奇迹。

2 工艺流程改造前的状况和存在问题

改造前生产工艺流程见图1。

2.1 破碎系统

（1）皮带漏斗设计落差大，生产过程中矿石对皮带、溜槽、漏斗底部冲击严重，磨损快且噪音大、粉尘多，工作环境恶劣。

图1 郑家坡铁矿选厂生产工艺流程图

（2）破碎筛分系统实际生产能力没有达到设计指标,具体表现为：①4#皮带运力不够，经常压皮带，4#皮带成为破碎筛分系统提高能力的瓶颈。②圆振筛下物料粒度偏大，超过设计-12mm，致使磨机处理能力降低。粗破碎机为PE750×1060颚式破碎机，排矿口调到100mm,中碎机为PYS-B（1321）标准圆锥破碎机，排矿口调到50mm，细碎机为HP400，排矿口调到20mm，使用筛网为30mm×30mm。③中细碎缓冲料仓容积小，起不到缓冲料仓作用，达不到细碎机挤满给矿要求，从高处落下的矿石几乎可以全部通过破碎腔的开口侧,这样对圆锥破碎机设备损害较大，造成调整环不正常跳动，导致主机架和调整环接触面损坏，衬板磨损不均，达不到挤压破碎效果，排矿粒度没有达到要求，对球磨机工艺影响很大，磨矿给矿粒度大，球磨机负荷大。④中、细碎机除铁设施需要完善。

2.2 陶瓷过滤机部分

三段磁选排矿浓度在40%～45%，而陶瓷过滤机要求给矿浓度为60%以上，因浓度达不到要求，过滤机生产能力约为0.5t/（m2·h）,生产能力低，过滤溢流量大。设计选用两台陶瓷过滤机，负荷率95.5%，一台备用，但没有考虑陶瓷过滤机需要洗车。从运行情况看，每转5.5～6小时必须进行洗车2小时，如其中一台出现问题，磨矿系统就受到影响甚至停车，陶瓷过滤机没有备用，陶瓷过滤机成为制约选矿厂提高产量的瓶颈。所以必须提高过滤机给矿浓度。

2.3 磨矿系统

（1）磨矿两个系列、两组旋流器组、两个精矿泵池都是一对一配置，如其中一组泵或旋流器、溢流型球磨机同时在不同系列出现问题，就会造成双系列停产。溢流型磨机负荷不足，设计负荷率86.5%，但实际生产中负荷率不足50%，造成能耗和材料备件的极大浪费。

（2）二、三段磁选机与陶瓷过滤机配置不合理，具体为:①磁选机与陶瓷过滤机一对一配置，不能互换连通。一旦过滤机有故障或洗车，只能停止相应的二、三段磁选机组，操作麻烦。②设计选用两台陶瓷过滤机，负荷率95.5%，一台备用，但没有考虑陶瓷过滤机需要洗车。从目前运行情况看，每转5～6小时必须进行洗车，如其中一台出现问题，磨矿系统就受到影响甚至停车。如果陶瓷过滤机有能力处理2组磁选机的精矿给料量，有必要实现3组磁选机与3台陶瓷过滤机配置，实现陶瓷过滤机一台运行，一台洗车，一台备用。

2.4 旋流分级系统

流程考查发现，二段再磨分级系统作业效率低是影响最终分选指标的关键，存在的主要问题包括：①二段磨矿浓度低、波动大。②旋流器作业不稳定，给矿压力、给矿量很不稳定，造成分级效率低、底流浓度不能保证、合格粒级不能有效分离，铁矿物在旋流器底流中的反富集现象严重。③旋流器给矿点较多，造成系统波动大。

3 改造方案

3.1 解决皮带漏斗落差大易磨损和噪音问题

原矿受料仓下两个振动给料机、中碎下漏斗、2#皮带尾部漏斗，5#皮带尾部漏斗、岩石皮带尾部漏斗，因落差大，矿石对皮带冲击较大，皮带支架及托辊更换频繁，溜槽磨损快，噪音大，生产环境很恶劣，为解决上述问题，采用以下办法改造。

（1）在一号皮带尾部安装2台缓冲床。

（2）在中碎下矿漏斗、缓冲料仓、5#皮带尾部漏斗、7#皮带尾部漏斗内安装两个缓冲料角。在需安装缓冲料角的漏斗内横向安装两根22kg/m道轨，道轨上用螺栓固定300mm宽、δ=20mm的锰钢板作缓冲。

（3）在噪音大易磨损部位加装锰钢衬板，衬板下垫缓冲橡胶板，料仓和漏斗外加吸音板。中细碎缓冲料仓内制安锰钢衬板，钢板厚度δ=20mm，衬板规格400mm×400mm，每块衬板用磁力钻钻孔3个，用M18×110沉头螺栓固定，衬板与漏斗或料仓之间加垫缓冲橡胶板δ=8mm。同时外侧安装吸音板，用40×40角钢固定。

3.2 解决破碎筛分系统处理能力问题

本着多破少磨的原则，充分发挥细碎机作用，降低筛下物料粒度，将筛下物料控制在-12mm。

（1）提高4#皮带机的处理能力。4#皮带机宽度为1 000mm，而5#皮带机宽度为1 200mm,中细碎排矿均在4#皮带机上，而5#皮带机只输送圆振筛筛上矿石，4#皮带机矿量大但是皮带宽度小，5#皮带机矿量小皮带宽度反而大。要降低筛下物料粒度，同时满足细碎机挤满给矿要求，必须增加筛上返回量，在整个系统能力不降低的情况下，4#皮带运力不够的问题会更加突出，因此在系统调整前必须先解决4#皮带问题。采取两个措施：增加4#皮带拉紧装置配重；提高带速，更换减速机内部齿轮，将速比由50减少为40，带速1.25m/s提高到1.6m/s,运输能力提高28%，提高到400t/h以上，满足设计要求的348t/h。

（2）将圆振筛筛面更换为16mm×18mm筛板，材质为聚氨酯，控制筛分物料粒度。控制筛下物为-12mm,下料流利顺畅，筛分效率高。

（3）完成4#皮带改造后，可逐步调整三段破碎机排矿口，粗碎调整到95mm，中碎调整到25mm，细碎机调整到15mm，这就要求绝对不能有铁质进入中、细碎机。原2#皮带机上部安装一台除铁器，由于皮带上矿石堆积厚粒度大，只能除掉较大的铁块，部分小铁块还是进入筛分细碎系统，细碎机排料口调小后，一旦有小于通过中碎排料口而大于细碎排料口的铁质进入细碎机，就会损坏设备，因此还需在5#皮带上增加一台除铁器。采取上述措施后，既可保证破碎筛分系统处理能力，又可达到多破少磨的目的，提高磨矿系统处理量。

3.3 过滤机系统改造

（1）降低过滤机高度1m，保证高浓度矿浆自流，加高受料槽。3台过滤机下部所有管路、支架相应下降1m，改造卸矿漏斗。

（2）将过滤皮带机移位，使皮带中心与排料口对应。

（3）管道改造：现有三条三段磁选精矿卸矿管，更换为ϕ219mm陶瓷复合管，并实现1台磁选机对2台过滤机。

（4）刮板制作：改造后三磁精矿卸矿由冲洗水改为刮板卸矿，刮板利用现有冲洗水管，在水管上焊接宽150mm、长1.8m、厚4mm的钢板作为胶皮刮板的固定及支撑板，刮板皮子铺于支撑板上，皮子用扁铁固定。

（5）陶瓷过滤机原设计反冲洗用的是胶莱河水，由于水质差造成过滤器滤芯堵塞快，陶瓷滤板循环一周内得不到及时反冲洗，陶瓷板堵塞快，使用寿命短。为此增设了一个玻璃钢水箱，回收利用过滤机洁净的滤液水作为反冲洗环水用，增加两台管道泵和管道形成单独的反冲洗水系统，保证陶瓷过滤机返冲水压力连续稳定在0.1MPa,改善反冲洗效果，延长挂矿时间。

（6）浸泡过滤板的草酸水温度必须保持在40～50℃，草酸洗车的功效才能完全发挥。原来是使用U型管电加热洗车水打到过滤机槽内，不能保温，为此安装了一台0.3t锅炉及供排水系统、供气系统,用水蒸气对过滤机槽内草酸水直接加热保温1小时，保证草酸浸泡陶瓷板去除表面堵塞杂质的功效，洗车时间由过去3～4小时减少到2小时，洗车效果良好，延长陶瓷板的使用寿命，根除了洗车难问题。

（7）对矿浆进行采样化验分析，与陶瓷板厂家合作研发适合该矿浆的陶瓷板微孔粒径和材质结构。

3.4 二段磨矿磁选系统优化改造

在现有流程不变的情况下，进一步优化二段磨矿、磁选系统和过滤系统，使两个系列能够互相连通，从而实现节能降耗和增加设备的备用率，降低职工劳动强度的目的。

（1）旋流器磁选机部分：①将现用旋流器溢流分矿箱下降，去掉旋流器溢流管。②将旋流器底流管接至分矿箱。③分矿箱下三根磁选机给矿管道去掉，分矿箱引出两根管分别于两台溢流磨机连接。④旋流器溢流槽分别引出两根管直接进入二道磁选机。

（2）溢流磨机与精矿池部分：①溢流磨机平台下制作分矿箱，两台溢流磨机排矿管接入分矿箱。②分矿箱分别向两个精矿池引一根管。

（3）磁选机与过滤机部分：①3台磁选机抬高1.1m。②制作分矿箱，将3台磁选机精矿管接入分矿箱。③分矿箱与3台过滤机连接管路。

实现了二段磨矿与旋流器组互联互通互换，在单系统任意环节设备出现故障时可任意组合配置生产，不会造成双系统停车。同时可以实现两个格子型球磨机对一台溢流型球磨机生产方式，由此达到节能降耗的目的。实现了磁选机与过滤机互联，生产方式任意组合，解决陶瓷过滤机无备用设备问题，降低过滤机的材料备件消耗。

3.5 旋流器分级系统改造

（1）调整旋流器分级作业的工况并增加相关自控配件，使两系列旋流器溢流产率达到60%～65%以上。旋流器的给矿压力0.08～0.10MPa；同时进料泵安装变频器，进料管安装压力表，实现进料压力的有效控制。泵池设液面自动控制装置，通过补加水等措施保证液面稳定，防止进料泵工作中“喘气现象”的发生，保证平稳给料。

（2）现行流程中将精矿过滤滤液和尾矿再选粗精矿均返回旋流器给矿，由于扫选磁选精矿中含有一种弱磁性非铁矿物，此种矿物相对硬度较大不易磨细，而且易与磁铁矿形成团聚，磁选机分选不完全，直接影响最终精矿品位，同时流量不稳定不利于旋流器作业条件的控制。扫选精矿直接排至主厂房西侧的三个小沉淀池，将滤液返回二段磁选，减少对旋流器作业的影响。

改造后工艺流程如图2。

4 工艺流程技术改造后效果

（1）实现了二段磨矿与旋流器组互联互通互换，在单系统任意环节设备出现故障时可任意组合配置生产，不会造成双系统停车。同时可以实现两个格子球型磨机对一台溢流型球磨机生产方式，由此达到节能降耗的目的。①节电效果：年节电量大约为1047 552kW·h,节约电费70万元。按年生产7万t铁精矿计算，成本单耗降低10元/t。②材料备件节约：减少一台溢流型球磨机的材料备件，四年一套磁性衬板60万元，其他副轴、齿轮、轴承、进出料端衬套、搅笼等备件为年费用为5万元，润滑油、钢球年费用为8万元。因此减少一台溢流型球磨机的材料备件相应费用约28万元。按年生产7万t铁精矿计算，成本单耗降低4元/t。

图2 尾矿再选精矿改造后工艺流程图

（2）实现了磁选机与过滤机互联，生产方式任意组合，解决陶瓷过滤机无备用设备问题，降低过滤机的材料备件消耗。

（3）操作简单，减少了工人劳动强度。

（4）扫选精矿不进入系统循环，使终精矿综合品位提高0.8%左右，尾矿品位由改造前7%降低到5.5%。扫选磁选精矿品位50%。扫选磁选精矿量改造前0.62t/h，改造后1t/h，按年20万t处理量计算，年创效约为42万元。

5 结语

郑家坡铁矿选厂生产工艺流程改造完成后，在保证原设计流程没有重大改变的情况下,不仅生产流程更流畅，同时流程也比原有流程稳定，生产指标也得到了改善，提高了最终精矿品位，降低了尾矿品位，提高了金属回收率，为企业取得了良好的经济效益。