酒钢桦树沟铁矿石智能分选机预选抛废试验研究①

郭 忆，边立国，展仁礼

（甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 钢铁研究院，甘肃 嘉峪关 735100）

酒钢镜铁山铁矿为一大型沉积变质铁矿床，有用矿物主要包括镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿及少量的磁铁矿，脉石矿物主要有石英、碧玉、重晶石及少量铁白云石，是国内典型的弱磁性难选铁矿石，被称为“镜铁山式”铁矿石［1－2］。由于铁矿采矿时不可避免会混入一定比例的废石，酒钢镜铁山矿桦树沟矿区井下开采时废石混入比例为13%左右。酒钢选矿厂修建在距矿山78 km的冶金厂区，镜铁山矿每年输出的900万吨铁矿石全部采用火车运输，选矿处理时－15 mm粉矿采用磨矿⁃强磁选工艺，＋15 mm块矿采用焙烧⁃弱磁选工艺。＋15 mm块矿利用鞍山式竖炉还原焙烧，焙烧矿中的废石经磁滑轮干式选别后抛出，采用皮带输送至废石专用堆场堆存，截至目前，酒钢冶金厂区已堆存选矿废石约1 000万吨，在酒钢冶金厂区形成了三座废石山，给废石堆存及环境保护造成压力。因此，预先从矿石中抛出废石，将其留在矿山上，不随矿石一同下山进入选矿流程，可以实现公司废石减量化的目标，减轻废石堆存和环保压力，节约运输及焙烧成本。

智能分选技术是一种基于X射线透射与AI智能运算的分选技术，具有识别准确度高、分辨精度高及工艺流程短等特点，多用于贵金属、有色金属矿的分选［3－5］。但鲜有X射线透射智能分选技术用于铁矿石预选抛废的实例，本文系统考察了该技术对铁矿石预选抛废的效果。

1 试验设备

试验所用设备为XNDT－104智能分选机，由北京霍里思特科技有限公司制造并提供，主皮带宽度1.6 m，运行速度3 m／s，可处理－120＋10 mm粒级矿石，处理能力60～120 t／h。设备工作原理如图1所示。铁矿石通过振动给料器被平铺后给入到主皮带末端，由于皮带运转速度远大于矿石接触皮带时水平方向的瞬时速度，矿石间距被拉大，实现矿石分散排布；矿石随皮带向前移动，当矿石从射源下方经过时，射源激发出的扇面形X射线穿透矿石，被皮带下方的接收器接收，接收器以X射线穿过矿石时的衰减程度来表征矿石铁品位的高低，并将信号传输至电脑，电脑利用AI智能算法与设定的参数进行对比，判定其为矿石或废石，并将位置信息反馈至喷吹执行系统，通过高速气流精准喷射高品位铁矿石或低品位废石，使其改变飞行轨迹落入不同矿仓。

图1 XNDT⁃104智能分选机工作原理

2 试样性质

试验所用矿样为酒钢镜铁山桦树沟矿区铁矿石，将井下采出的铁矿石破碎至－100 mm，筛分成15～50 mm和50～100 mm两个粒度分别开展智能预选抛废试验。铁矿石化学多元素及物相分析结果分别如表1和表2所示。从表1～2可以看出，镜铁山桦树沟铁矿石品位34%左右、SiO2含量25%左右，主要铁矿物为赤褐铁矿（镜铁矿）、菱铁矿，少量磁铁矿、硅酸铁及硫化铁，15～50 mm和50～100 mm两个粒度铁矿石品位及矿物组成基本相似。

表1 铁矿石化学多元素分析结果（质量分数）／%

表2 铁矿石物相分析结果

3 试验结果与分析

3.1 预选抛废条件试验

分别对桦树沟铁矿石15～50 mm和50～100 mm两个粒级铁矿石进行智能预选抛废条件试验，设定不同抛废率，每次试验用矿样500 kg左右，考察抛废率与精矿品位、尾矿品位、铁回收率之间的关系，结果如表3所示。从表3可以看出，无论是15～50 mm粒级还是50～100 mm粒级铁矿石，通过智能分选机预选抛废处理都呈现出相同的规律，抛废率由低到高变化时，精矿品位缓慢升高，尾矿品位大幅升高，铁金属回收率则呈缓慢降低趋势，综合分析最佳抛废率为13%左右，此时可以取得尾矿品位10%以下、铁回收率96%左右、预选粗精矿铁品位提高3.6个百分点以上的指标，说明XNDT－104智能分选机对桦树沟铁矿石具有较好的分选效果。

表3 智能预选抛废试验结果

3.2 预选抛废稳定试验

酒钢镜铁山矿桦树沟矿区井下开采时废石混入比例为13%左右，说明预选抛废率13%左右时，即可使酒钢镜铁山矿桦树沟铁矿石恢复到地质品位。为了进一步考察该智能分选机对桦树沟铁矿石的适应性和智能预选抛废试验结果的稳定性，开展了扩大给矿量、延长设备运行时间的稳定试验，试验矿量为15～50 mm粒级铁矿石4 t、50～100 mm粒级铁矿石4.5 t，目标抛废率13%。稳定试验结果如表4所示。从表4可以看出，抛废率13%左右时，稳定试验能够取得尾矿品位小于10%、铁回收率大于96%、预选粗精矿铁品位提高3.6个百分点以上的指标，试验结果稳定、数据可再现，说明利用该智能分选机可以实现酒钢镜铁山桦树沟铁矿石的有效预选抛废、提高铁矿石输出品位。

表4 桦树沟铁矿石智能预选抛废稳定试验结果

3.3 抛出废石性质分析

为了进一步研究抛出废石的物理、化学性质，取15～50 mm粒级铁矿石预选抛废稳定试验抛出的废石进行化学多元素分析和XRD分析，结果分别如表5和图2所示。从表5和图2可以看出，经过智能预选抛出的废石中主要矿物为石英、云母、钠长石等，仅含有少量磁铁矿、菱铁矿，综合分析没有继续选铁的价值，可以考虑机制砂或作为混凝土骨料使用。

表5 智能预选抛出废石化学多元素分析结果（质量分数）／%

图2 废石XRD图谱

4 结 论

1）智能预选抛废试验结果表明，15～50 mm和50～100 mm两个粒级铁矿石采用XNDT－104智能分选机预选抛废，最佳抛废率均为13%，此时可以取得尾矿品位小于10%、铁回收率大于96%、预选粗精矿铁品位提高3.6个百分点以上的指标，试验结果稳定、数据可再现，说明利用该智能分选机可以实现酒钢镜铁山桦树沟铁矿石的有效预选抛废、提高铁矿石输出品位。

2）X射线透射智能分选技术具有识别准确度高、分辨精度高及工艺流程短等特点。采用X射线透射智能分选技术对酒钢镜铁山桦树沟铁矿石进行预选抛废取得良好效果，可为该技术在铁矿石领域推广应用提供技术支持。