梅山尾矿机制砂生产工艺改造及实践

严刘学

（宝武资源梅山矿业公司）

梅山铁矿为岩浆后期陆相火山—热液侵入型铁矿床，赋存于辉石闪长玢岩和安山岩侵入接触带中，矿物组成复杂，结构构造多样，矿石中含有硫、磷等对钢铁冶炼有害的杂质。原矿中主要铁矿物为磁铁矿、假象半假象赤铁矿、赤铁矿和菱铁矿，含有少量的黄铁矿、褐铁矿和含铁硅酸盐矿物，菱铁矿与菱镁矿存在完全类质同象，属于复杂难选混合铁矿石［1-3］。

梅山铁矿选矿工艺流程为提升原矿经二段中碎、磁重预选抛尾，预选抛废的尾矿中的粗粒级加工成建筑材料，高梯度强磁选微细粒尾矿称为重选尾矿，该部分微细粒级尾矿通过浓缩后输送至尾矿库堆存处理。预选精矿经细碎后给入两段闭路连续磨矿、磨矿细度约-0.074 mm65%，再经浮选脱硫、磁选降磷降硅生产铁精矿产品，高梯度强磁选尾矿称为浮选尾矿。

目前，浮选尾矿产量超过120万t/a，全部实现尾矿综合利用处理，根据尾矿粒度和品位差异，分别加工成机制砂、水泥铁质校正剂等产品，其中机制砂产品价格是水泥铁质校正剂产品价格的9倍。2020年尾矿综合利用加工生产机制砂8.06万t，为提高尾矿整体经济效益，对尾矿再选生产工艺流程进行了优化改造。

1 尾矿性质

降磷尾矿铁矿物主要由弱磁性的赤褐铁矿和菱铁矿组成，少量黄铁矿、磁铁矿，微量褐铁矿，属于难回收矿物。降磷尾矿铁矿物多呈连生体形态赋存在尾矿中，其中以赤褐铁矿和菱铁矿为主，脉石矿物主要为碳酸盐（白云石、方解石）、石英、长石、透辉石、石榴石和磷灰石等。降磷尾矿多元素分析结果见表1。

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2 尾矿粒度

降磷尾矿输送给入6#50 m浓缩机浓缩沉降，浓密机底流浓度31.82%，通过渣浆泵输送给入尾矿再选负倾角高频筛，从尾矿再选负倾角高频筛给矿取样进行尾矿粒度分析，尾矿粒度组成见表2。

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由表2可知，降磷尾矿大于0.15 mm粒级的比例为41.23%，对照铁尾矿砂GB/T 31288—2014对特细砂颗粒级配中要求150μm以上累计筛余90%～30%的参考，2020年降磷尾矿总量超过120万t，再选机制砂产量只有8.06万t，造成尾矿资源化综合利用中高附加值的机制砂产品未有效筛分选别，影响尾矿产品整体经济效益。

3 原生产工艺及存在的问题

3.1 原生产工艺

尾矿再选综合利用将6#50 m浓缩机底流通过100ZJ-I-A42渣浆泵输送给入尾矿再选厂房7管分矿箱，通过调整分矿箱调节锥阀均匀给入尾矿再选厂房7台1028负倾角高频筛［4-5］。原尾矿再选机制砂生产工艺见图1。

3.2 主要设备

负倾角1028高频振动细筛（图2）主要技术参数见表3。

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3.3 存在的问题

（1）处理能力不够。尾矿再选加工机制砂原设计产能7万t/a，随着原矿性质的变化，降磷尾矿呈现逐年增加的趋势，原设计的7台1028高频筛已不满足生产工艺处理能力要求。生产过程中倒逼浓密机溢流水跑浑，高频筛频繁出现筛上跑矿浆进入机制砂矿仓，造成机制砂含水含泥高，降低了机制砂产品质量，同时增加了岗位操作难度及工作量。

（2）设备影响效率。生产运行中1028高频筛入料端受料胶板在矿浆的冲击下出现了磨损，比聚氨酯振动帽低2～3 mm。靠近给料端第1张筛网底部卡满大颗粒物料出现空隙，筛上机制砂通过缝隙进入筛下。拉钩板磨损、异型螺栓生锈造成拉钩板已无法卡住异型螺栓，导致筛网一直处于未拉紧状态而出现漏粗颗粒，造成筛上机制砂流失，影响机制砂生产效率。

（3）筛网成本高。随着处理能力的增加，1028高频筛使用的筛网在生产过程中不能长时间承受筛上厚料层，加上高频筛的筛网长度差异、柔性等问题，在安装时筛网无法紧贴筛面，靠近两端拉钩板位置的筛网会高于筛机或筛网易撕裂形成缝隙，造成筛上跑粗。筛网使用周期短，更换频率高，劳动强度大，生产备件成本高。

4 新生产工艺流程和设备

4.1 生产工艺优化

对原生产工艺流程进行优化改造，将尾矿浓缩机底流通过渣浆泵输送给入尾矿再选一体机旋流器，旋流器底流给入一体机1836高频筛，一体机旋流器溢流和一体机高频筛筛下汇总给入筛下泵池，一体机高频筛筛上产品为机制砂。优化后尾矿再选机制砂生产工艺见图3。

4.2 主要设备

尾矿再选一体机由旋流器和高频筛组合而成，一体机旋流器为NX35×2，一体机高频筛为LM1836（图4），旋流器及高频筛主要技术参数见表4、表5。

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4.3 设备布局优化

为了提高尾矿再选机制砂产量，8月开展了尾矿再选一体机代替原1028高频筛技术改造。优化前后尾矿再选厂房设备布置见图5。

技术改造过程中综合考虑尾矿再选生产组织和矿仓实际需要，将原处理重选尾矿的高频筛移位，重新设计分矿箱进行综合利用处理。由于制砂矿仓较小，将降磷尾矿新设计的3台一体机安装在原重选高频筛位置。3台一体机对应尾矿浓缩大井3台底流输送泵，基本满足生产过程2开1备工作要求。再选一体机旋流器溢流切换给入原1028高频筛。

5 生产实践

5.1 高频筛挡矿条组合

一体机高频筛筛面设置有2道25 mm挡矿条，生产调试过程中发现，挡矿条高度过低，影响高频筛处理能力增加，同时筛上物料含水含泥量高。挡矿条高度过高，会导致负倾角高频筛给料端出现筛面清洗水无法倒流，且机制砂产品水分高的问题。通过调试，将一体机高频筛挡矿条按照（40+25）mm组合，一体机高频筛筛分脱水效果最佳。

5.2 激振偏心轮角度

一体机高频筛激振偏心轮角度影响高频筛的振幅和振动频率，高频筛振动电机偏心块的角度原为70°，激振力偏高、振幅大，生产运行过程中筛面物料出现振动保护，筛面冲洗水出现“打转转”现象，筛分脱泥脱水效率低。振动电机偏心轮角度偏低，振幅偏低，筛上物料筛不透，达不到筛分效果。通过生产调试，将偏心角度调整到60°～65°，消除筛面振动保护，同时也满足振动筛分要求，保证筛上物料筛分效果，提高了筛分脱泥脱水效率。

5.3 旋流器沉砂嘴尺寸

一体机旋流器沉砂嘴尺寸为45 mm时，旋流器沉砂底流粒度组成见表6。

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由表6可知，沉砂嘴尺寸为45 mm时，旋流器底流即给入高频筛矿浆的粒级中+0.28 mm粒级累计产率27.93%，+0.15 mm粒级累计产率48.20%，-0.074 mm粒级占有率14.86%。

一体机旋流器沉砂嘴尺寸为55 mm时，旋流器沉砂底流粒度组成见表7。

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由表7可知，沉砂嘴尺寸为55 mm时，旋流器底流+0.28 mm粒级累计产率34.77%，+0.15mm粒级累计产率54.82%，-0.074 mm粒级占有率15.74%。

综合考虑，生产过程中尾矿粒度的变化，一体机旋流器沉砂嘴尺寸为45 mm和55 mm底流中-0.074 mm粒级占有率接近。旋流器沉砂嘴尺寸大，能提高旋流器的处理能力，为此旋流器沉砂嘴选择55 mm。

5.4 高频筛筛板尺寸

一体机高频筛有6×6排尺寸为300 mm×600 mm的筛板，入料端3排筛板为0.50 mm，出料端3排筛板为0.20 mm，一体机筛上机制砂的粒度组成1见表8。

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由表8可知，一体机高频筛筛板组合入料端3排筛板0.50 mm，出料端3排筛板0.20 mm，机制砂粒级中+0.28 mm粒级累计产率53.44%，+0.15 mm粒级累计产率71.65%，-0.074 mm粒级占有率4.78%。

入料端3排筛板为0.50 mm，出料端3排筛板为0.30 mm，一体机筛上机制砂粒度组成2见表9。

由表9可知，一体机高频筛筛板组合入料端3排筛板0.50 mm，出料端3排筛板0.30 mm，+0.28 mm粒级累计产率50.77%，+0.15 mm粒级累计产率67.69%，-0.074 mm粒级占有率3.85%。

6 改造效果

（1）质量改善。尾矿再选使用一体机改造后，机制砂产品质量明显改善，解决了高频筛筛面跑水、跑矿问题，杜绝了矿浆进入机制砂矿仓。再选机制砂产品检测结果见表10。对照检测标准，再选机制砂产品属于特细砂，石粉含量控制达到Ⅱ类标准。

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（2）产量提升。2020年尾矿再选机制砂产量8.06万t，平均每月产量6 717 t。尾矿再选一体机技术改造后，尾矿再选机制砂产量平均达3.58万t/月。改造后彻底解决了原生产工艺流程处理能力不足、高频筛筛面频繁跑浆、岗位操作难度大、劳动强度大的问题，一体机高频筛采用的筛板结构有效杜绝了原筛网易破损造成机制砂流失的问题，提高了生产工艺的稳定性，经济效益显著。

（3）效益核算。尾矿再选一体机生产工艺技术改造投资300万元，改造后预计筛网成本每年节约45万元。尾矿再选机制砂产量增加会导致后序陶瓷铁尾砂产量下降，目前机制砂平均销价80元/t，陶瓷铁尾砂平均销价12元/t。技改后每年机制砂产量达42万t，每年机制砂增加销售收入3 360万元。

7 结论

（1）尾矿再选一体机旋流器生产调试表明，增加旋流器沉砂嘴尺寸能提高旋流器处理能力，旋流器沉砂嘴尺寸选用55 mm，底流中-0.074 mm粒级占有率为15.74%，满足设计要求。

（2）再选一体机高频筛筛面挡矿条高度选择（40+25）mm组合，高频筛筛分脱水效果最佳。高频筛激振偏心轮偏心角度调整到60°～65°，可消除筛面振动保护，保证筛上物料筛分效果，提高了高频筛筛分脱泥、脱水效率。

（3）再选一体机高频筛筛网按入料端3排筛板0.50 mm，出料端3排筛板0.30 mm布局，筛上物料粒度组成中，+0.28 mm粒级累计产率50.77%，+0.15 mm粒级累计产率67.69%，-0.074 mm粒级占有率3.85%，满足机制砂市场产品质量要求，再选机制砂产品属于特细砂，石粉含量控制达到Ⅱ类标准。

（4）梅山铁矿尾矿再选机制砂工艺技术改造优化了尾矿综合利用产品机构，提高了尾矿机制砂产量，每年新增机制砂销售收入3 360万元。