VTM 立磨机在庙沟铁矿细磨工艺中的应用研究

张润身，崔龙栓

（河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿，河北秦皇岛066000）

VTM 立磨机在庙沟铁矿细磨工艺中的应用研究

张润身，崔龙栓

（河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿，河北秦皇岛066000）

针对庙沟铁矿有用矿物嵌布粒度为0.04～0.07mm，现有细磨工艺很难达到90%的单体解离，而且处理能力不足的问题，对庙沟铁矿粗精矿进行了细磨工艺试验研究。最终确定前两段磨矿工艺不变，用一台VTM1500立磨机代替原有的两台MQY2736球磨机作为第三段磨矿工艺，结果提高磨矿产品细度44.49%，单体解离从87.6%提高到96.7%。该矿使用立磨机的同时对工艺流程进行了相应优化，解决了原流程循环量大的问题，磨机台时能力提高到8.3t/h。工业应用表明最终铁精矿品位由原来的65. 2%提高到66%以上，年增经济效益3024.05万元。

庙沟铁矿；立磨机；细磨工艺

我国铁矿床矿石类型多，赋存条件复杂，多组分共生铁矿石比重高，且有用组分嵌布粒度细，矿石采选难度大、效率低、产品质量差。处理该类矿石时，需要通过细磨使矿物达到单体解离，才能获得良好的技术指标。

近年来，立磨机以运行能耗低、容积利用率高、占地面积小，可靠性高、超细磨处理能力强、产品粒级范围窄，且适合大规模工业生产方式的新型超细磨设备，已满足了许多工艺流程的需要。传统球磨的充填率为40%左右，因工作原理不同，塔磨机的容积利用率远高于传统球磨机，其有效容积得到了充分的利用。

庙沟铁矿的细粒嵌布矿石-0.045mm含量占90%左右时，才能达到良好的单体解离，传统的细磨工艺很难达到单体解离，而且处理能力不足。庙沟铁矿2015年对原有流程进行改造后，通过实验研究确定在前两段磨矿工艺不变，在第三段磨矿采用一台VTM1500立磨机代替原有的两台MQY2736球磨机，2015年对原有流程进行改造后，实现了提铁降硅的目的。

1 原矿性质

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，其次为磁赤铁矿和假象赤铁矿，偶见黄铁矿和磁黄铁矿；脉石矿物主要为石英和铁

闪石-镁铁闪石，其次为透闪石和阳起石，局部有绿石和纤闪石等。矿石硬度为12～14，矿石中较粗磁铁矿多呈集晶体，与铁闪石紧密共生，呈条带状分布；较细磁铁矿多数分布在较粗磁铁矿颗粒周围，少数呈星点状散布在脉石矿物之中。原矿筛析单体解离度测定结果见表1。

2 立磨机的工作原理

立磨机的磨矿作用主要是在磨矿介质形成的一定压力下，通过磨矿介质磨削作用实现［1-2］。可利用能量有效研磨物料的同时保持物料原有的晶格形状。矿物颗粒直径变小，物料表面的裂纹变小；传统冲击破碎方法粉磨细粒级物料的效率变低，而表面磨削方法更为有效［3］。立磨机的工作原理见图1，低速旋转的搅拌螺旋运转过程中由于离心力、重力、摩擦力的作用造成粉碎介质与物料实现有序方式的运动循环和宏观上的受力基本平衡，蓝色箭头表示在搅拌螺旋内小于提升速度的物料螺旋式上升，红色箭头表示在在内衬与螺旋外缘间为粒度较大的物料螺旋式下降。然而在微观上由于其受力的不均匀性形成动态的运动速差、受力变化，造成物料被强力挤压、研磨以及物料之间的受力折断、微剪切、劈碎等终合作用。合格物料则是随输送介质上升，在进行内部分级后从立磨机本体上部自流溢出。

表1 原矿筛析铁矿物单体解离度测定结果

图1 立磨机内部磨矿工作原理图

3 立磨机实验室试验研究

3.1 矿样说明

实验室所用矿样为生产流程中进入三段磨矿前的二段旋流器沉沙部位的粗精矿，对其采集的矿样进行了烘干、混匀、筛分、化验分析等工序，得到了矿样粒度筛析结果，见表2。

由粒度筛析表2可知，试样-0.074mm含量为60.10%，试样-0.045mm含量为39.96%。

3.2 试验条件及细磨产品

立磨机磨矿工艺条件：实验室细磨设备为JM-260型立磨机，内径为260mm，有效容积为0.04m3，主轴转速140r/min，钢球重量70kg，其中刚就规格为Φ12mm和Φ20mm，配比为1∶1，磨矿浓度60%，球料比7∶1，磨料时间12min，共制备了50kg细磨产品，缩分后进行粒度筛分分析，结果见表3。

表2 入磨矿样粒度筛析结果

表3 细磨产品粒度筛析结果

从表3筛析结果可知，最终产品中+0.074mm粒级含量为0.42%，-0.045mm粒级含量为91.47%，-0.038mm粒级含量为86.35%。

通过试验可知对于庙沟铁矿的粗精矿使用立磨机进行细磨可以获得在给矿细度为-0.074mm含量占60%时，产品细度为-0.045mm含量占90%以上的技术指标，磨矿效果非常理想。

4 立磨机工业应用

庙沟铁矿通过对国内立磨机使用企业的考察发现，立磨机跟传统球磨机不仅工作原理不同，而且较传统球磨机节能30%～50%，球耗降低30%～50%，且运转部件少，维修保养工作少，设备运转率达到98%，使用效果非常理想。于是2015年庙沟铁矿针对第三段磨矿进行了工艺改造，由于改造前

后三段磨矿的通过矿量不变，始终是为110～120t/h左右，为了确定引进立磨机的规格型号，庙沟铁矿针对目前的矿石性质进行了不同磨矿粒度时的磨矿能耗关系试验，试验曲线见图2。

图2 磨矿能耗变化曲线

从试验曲线中可以看出，在磨矿产品-0.045mm含量达到90%时，磨矿能耗为9.8kW·h/t，通过计算可知需要引进的立磨机功率为1078～1176k W·h，因此确定引进美卓公司的一台1120k W·h的VTM1500立磨机。

前两段磨矿工艺不变，用一台VTM1500立磨机代替原有的两台MQY2736球磨机作为第三段磨矿，日常生产时添加钢球规格为19mm，添加总量为127t。给矿方式为下部喂料，采用该种给矿方式可令给入物料较上部喂料在筒体内磨矿时间长2倍，溢流矿浆效果更好，能耗利用率提高。工业应用结果表明利用VTM立磨机可以充分提高磨矿产品细度，最终铁精矿实现单体解离。改造前后立磨机和球磨机排矿产品的粒度分析对比见表4。改造前后最终铁精矿产品单体解离度对比见表5。

表4 立磨机与球磨机产品粒度分析对比表

表5 改造前后最终铁精矿产品单体解离度对比表

由表4、表5分析结果与优化前铁精矿相比可知，在原矿性质波动不大的情况下，采用立磨机作为细磨设备，选别指标明显优于常规球磨机，通过使用立磨机可以将磨矿产品-0.045mm含量由原来的43.71%提高到88.2%，最终铁精矿产品单体解离度由87.6%提高到96.7%，有利于后续的选别过程有效的分离出更多的连生体和单体脉石。

5 改造效果

目前该立磨机设备已经连续运转一年时间，生产指标稳定。改造前后三段磨矿使用立磨机和球磨机最终精矿选矿工艺主要指标对比情况见表6。

由表6可知，三段磨矿改造后在入磨原矿性质比较稳定的情况下，半年生产期的铁精矿平均品位由65.27%提高到66.27%，精矿产率由37.85%提高到43.53%，台时处理量由47.93t/h提高到56.23t/h，各项主要选矿指标都有显著提高，效果明显。

6 经济效益

庙沟铁矿工艺改造项目建设投资约6365.52万元，该项目在服务期内，新增成本为3567.92万元/a。改造后新增销售收入为7600万元/a，其中SiO2含量降低了1.3%，每吨精矿新增销售收入为65元，共计5200万元/a；精矿品位提高了1%，每吨精矿新增销售收入为30元，共计2400万元/a。由此计算，该项目达产达标后利润总额为4032.07万元/a，上缴所得税1008.2万元/a，净利润为3024.05万元/a，投资回收期约为2.1a。

表6 改造前后最终精矿主要指标对比表

7 结 论

1）庙沟铁矿使用VTM立磨机代替溢流型球磨机的工艺成功的将磨矿产品细度（-0.045mm）提高40%左右，达到单体解离，精矿品位提高到66%以上，每年可创效3024.05万元。

2）使用立磨机的同时对工艺流程进行了优化，解决了原流程循环量大的问题，磨机台时能力得到释放，平均每台球磨机提高8.3t/h。

3）立磨机相比常规球磨机具有能量利用率高、研磨效果好、避免过磨、介质消耗低、充填率高、安装使用维护简便、作业率高等优点，能够确保矿物在选别作业前达到充分的单体解离，是细磨设备发展的趋势。同时，该矿所用立磨机采用下部自流喂料的方式在国内也是首次，工业应用效果良好，在同类矿山中具有推广借鉴意义。

［1］ 严金中.立磨机磨矿原理的探讨［J］.矿业工程，1988，18（1）：27-30.

［2］ 皮斯J D.提高细粒级矿物回收率的浮选流程设计［J］.国外金属选矿，2006（9）：29-30.

［3］ 周宏喜，卢世杰，何建成.立磨机磨矿机理研究［J］.中国矿业，2014，23（5）：146-148.

Application of the VTM vertical grinding mill on fine grinding in Miaogou iron ore mine

ZHANG Run-shen，CUI Long-shuan
（Miaogou Iron Mine，Hebei Iron and Steel Group Mining Co.，Ltd.，Qinhuangdao 066000，China）

Based on the 0.04～0.07mm dissemination size of useful minerals，difficulty to achieve 90% monomer dissociation by the existing process and insufficient processing power，it was conducted to carry out the study of the fine grinding process of MiaoGou iron ore.It was finally determined to use a VTM-1500 vertical grinding machine instead of the original two MQY2736 ball mill grinding as the third paragraph on the basis of the original first two paragraphs grinding process to improve 44.49%grinding fineness and monomer dissociation reach to 96.7%from 87.6%，which could indicates that the final iron concentrate grade was increased to over 66%from 65.2%with 30.2405 million yuan increasing economic benefit every year.At the same time，the vertical grinding machine could optimize process flow，solve the problem of large amount circulation，and increase 8.3 t/h of treatment capacity.

Miaogou iron ore mine；vertical mill machine；fine grinding process

TD453

A

1004-4051（2016）09-0127-04

2016-01-22

张润身（1968-），男，河北张家口人，高级工程师，主要从事选矿方面管理工作；崔龙栓（1988-），男，河北衡水人，助理工程师。E-mail：1015539284 @qq.com。