庙沟铁矿应用塔磨机与淘洗机进行提铁降硅工艺改造

李金朋　张成龙　张润身　席江伟　董麦亭

(1.河北钢铁集团矿山设计有限公司；2.河北钢铁集团矿业公司庙沟铁矿)



庙沟铁矿应用塔磨机与淘洗机进行提铁降硅工艺改造

李金朋1张成龙1张润身2席江伟2董麦亭1

(1.河北钢铁集团矿山设计有限公司；2.河北钢铁集团矿业公司庙沟铁矿)

摘要庙沟铁矿为满足高炉冶炼对铁精粉质量的高要求及解决现有工艺流程中存在的淘洗机给矿粒度粗未完全实现单体解离且处理能力无法达到生产要求、分级设备能力不足等问题，在前期磨选工艺不变的情况下，通过应用先进工艺设备塔磨机与全自动淘洗机对现有磨选工艺进行了工艺改造。改造结果表明：改造后工艺使铁精矿综合铁品位由65.2%提高到66.00%以上，SiO2含量由7.8%降低到6.5%以下，大大提高了矿山的整体经济效益和抗风险能力。

关键词铁精矿塔磨机全自动淘洗机提铁降硅工艺改造

目前，庙沟铁矿铁精矿SiO2含量高达7.8%，不能满足集团公司对铁精矿质量的要求。因此，通过对原工艺流程的考察，针对流程中存在的问题，利用先进工艺设备，在保证铁精矿产品质量及不降低铁精粉产量的条件下进行了提铁降硅工艺改造。通过试验研究，确定以塔磨机与全自动淘洗机联合应用，以实现提铁降硅的目的。改造后，获得了满意的试验指标，经济效益显著。

1矿石性质

庙沟铁矿矿石属鞍山式磁铁石英岩，主要金属矿物为磁铁矿，细粒不均匀嵌布，结晶粒度一般在0.01～0.15 mm。脉石矿物主要为石英和铁闪石。矿石中有害成分含量较低，磷含量一般小于0.05%，硫一般小于0.15%，矿石的氧化程度很低，均为原生矿。矿石硬度为12～14。原矿铁物相分析和原矿化学多元素分析结果见表1、表2。

表1原矿铁物相分析结果

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表2原矿化学多元素分析结果

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2工艺现状及存在的问题

2.1现有工艺流程

庙沟铁矿现有工艺流程为3段磨矿、细筛与旋流器联合分级、全自动淘洗机精选的工艺流程。现工艺流程见图1。

图1　庙沟铁矿现有工艺流程

2.2现工艺流程存在的问题

(1)淘洗机给矿粒度粗，未完全实现单体解离，淘洗机给矿粒度分析结果见表3，单体解离度分析结果见图2。

表3　淘洗机给矿粒度筛析结果

由表3可知，淘洗机给矿-0.074 mm粒级含量为88.10%，-0.045 mm粒级含量为39.96%，粒度较粗。

图2　0.045～0.074 mm粒级偏光显微镜图像

由图2可见，0.045～0.074 mm粒级存在大量连生体，铁与石英并未完全实现单体解离，这是铁精矿品质低，SiO2含量高的根本原因。

(2)庙沟铁矿现分级设备能力不足。通过流程考察，发现庙沟铁矿现有分级设备总给矿量约为288 t/h，分级设备考察具体结果见表4。

表4　分级设备考察结果

由表4可知，筛分设备总能力为165 t/h，由于设备老化导致筛分效率过低，流程中每小时有123 t矿量在流程中循环，严重影响后续工艺，且生产运行费用较高。

(3)淘洗机处理能力无法达到生产要求，且淘洗机尾矿浓度太低。

3试验研究

3.1塔磨机试验

2013年9月，美卓公司对庙沟铁矿磁铁矿进行了专业罐式磨机可磨性试验，以确定磨到-0.044 mm 90%时所需的Vertimill磨机的比能耗。罐式磨机试验台由1台尺寸为203 mm×254 mm并以76%临界速度旋转的钢罐组成。专业罐式磨机可磨性试验执行时需要使用重量为15.9 kg且具有给定直径的钢球作为研磨介质。首先对所需固体成分浓度中的固体和液体配比进行计算，然后分别将固体和水加入适用于每个罐式磨机试验的磨机中。使用磨机对材料进行研磨并保持规定的时间，然后将混合物丢弃。脱水干燥后再次将矿石进行缩分，以便确认来矿的粒度分布。达到期望产品粒度规范要求之前应持续重复进行上述操作步骤，研磨能量曲线见图3。

图3　研磨能量曲线

由图3可见，该矿石由-45 μm 36.1%磨到 -45 μm 96.6%时所需的磨机的比能耗为9.8 kWhr/(m·t)。

3.2精矿旋流器分级试验

据2013年5月，威海市海王旋流器有限公司提供的《河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿铁精矿富集旋流器试验报告》可知，旋流器试验结果见表5。

由表5可知，当试验给矿细度为-45 μm 63.8%、浓度约为40%、给矿品位为63.2%时，经过连续两段旋流器后，溢流混合后产率为42.44%，细度为-45 μm 63.8%；通过连续2段旋流器分级，可将合格粒级产品分离，减少入磨矿量。

3.3淘洗机试验

对庙沟铁矿选矿车间2段1#淘洗机进行为期10 d的试验，试验结果见表6[1]。

由表6可知，淘洗机精矿品位偏低，尾矿品位偏高，精矿产率为93%，因此确定现有淘洗机处理能力无法达到生产要求；淘洗机尾矿浓度太低，直接用磁选机扫选回收率太低，需对尾矿进行浓缩，浓度提高到30%左右，再进行下一步选别。

4改造措施

通过试验及考察，此次改造的思路为在现有工艺流程中，在3磁精矿处设置细磨，使用淘洗机作为最终精矿把关设备，实现提铁降硅。具体改造措施如下：

(1)将原工艺流程中2段磨矿和3段磨矿的2台MQY3254球磨机合并作为2段磨矿，在3磁精矿处新增1台塔磨机作为3段磨矿，保证磨矿产品细度，实现单体解离。

表5　旋流器试验结果

表6淘洗机品位试验结果

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(2)1段淘洗增加2台型号为CH-CXJ24000的淘洗机，2段淘洗增加1台型号为CH-CXJ32000的淘洗机，以满足工艺需要。

(3)入塔磨机前，采用1组FX350-GX-B×4旋流器组与1组FX250-GX-B×12旋流器组两段旋流器连续分级。

(4)增加1台KMLZ-500/55斜板浓密机处理淘洗机尾矿，斜板浓密机底流经过中矿磁选后，返回2段旋流器，解决主厂房空间狭小问题的同时保证回收率。

改造后工艺流程见图4。

图4　庙沟铁矿改造后工艺流程

5改造效果

(1)工艺改造于2015年1月完成并投入运行，成功实现了河北钢铁集团矿业有限公司首台塔磨机设备在铁矿山的应用，现塔磨机设备已连续运转近1 a时间。

(2)通过塔磨机与全自动淘洗机联合应用，解决了给矿粒度粗单体解离度不够的难题，得到了品位为66.00%以上，SiO2含量6.5%以下的合格铁精矿，实现了提铁降硅。

(3)改造后2015年6—11月份生产数据见表7。

6结语

(1)庙沟铁矿针对难磨贫连生体结晶粒度细，现有磨矿条件下很难达到单体解离，在流程中恶性循环的问题，首次引进非金属矿山应用较多的塔磨机设备，解决了磨矿能力不足及超细磨矿的问题。

(2)根据选厂现状，应用新技术、新设备成功实现了铁精矿提铁降硅，最大限度的提高了矿产资源的利用率和利用水平。

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(3)塔磨机+全自动淘洗机工艺通过生产运行检验，具有明显优势，同时使企业取得了良好的经济效益，也降低了后续高炉炼铁的冶炼成本。

参考文献

[1]刘桂红，王爱东，李德兴，等．庙沟铁矿铁精矿提铁降硅工艺研究[J]．河北冶金，2013(3):5-8．

(收稿日期2015-12-15)

李金朋(1985—)，男，助理工程师，063700 河北省唐山市滦县。