高压辊磨机在铁山矿选厂中的应用

宗冀超

（河南安钢集团舞阳矿业公司）

目前，随着节能减排、绿色环保理念不断深入人心，国内铁精矿生产成本越来越高［1-2］。高压辊磨机作为超细破设备，可实现“多破少磨”，降低能耗，提高破碎效率。在实际选矿生产中，磨矿作业能耗最高，高压辊磨机的使用可大大降低磨矿能耗［3-5］。舞阳矿业公司铁山矿原矿品位低，选矿比高，为了进一步降低精矿成本，提高原矿利用率及破碎效率，铁山矿选厂使用高压辊磨机+磨前预选对选矿工艺进行改造。

1 高压辊磨机工作原理

高压辊磨机主要由给料仓、调节阀门、传动机构、辊轴承、动辊、定辊、定辊电机、动辊电机、液压装置等构成。高压辊磨机是以“层压破碎”原理工作的高效节能碎磨设备，其破碎本质是通过高位料仓里矿石的自重压力强制给入高压辊磨机的两辊之间，通过2 个辊子间的挤压实现破碎。高压辊磨机的高位给料仓内的矿石，通过可调节给矿量的给料器给入高压辊磨机的破碎腔，挤满破碎腔的物料在2个辊子的相对转动和料柱自身重力的双重作用下被挤压，达到粉碎并在颗粒内部形成微裂纹，从而形成大量的粉矿和易碎颗粒。高压辊磨机工作原理见图1。

2 高压辊磨机在选矿生产中的应用

高压辊磨机是近年利用最多的一种新型破碎设备。在国外，高压辊磨工艺已广泛应用于金、银、铜、铅、锌、铁、钼、石灰石等矿物的碎磨工艺中。在国内，马钢集团南山矿业有限公司首次将该设备引入，此后国内首钢集团曹妃甸选厂、马钢集团凹山铁矿、福建马坑矿业、攀枝花白马铁矿等选矿厂都相继采用了高压辊磨工艺。高压辊磨工艺具有适应性强、噪音小、污染少等多种优势，节能优势尤其显著，其应用前景十分广阔。

高压辊磨机的主要优点：①产品粒度细，与圆锥破碎机排料粒度相比，在P80相同的情况下，细粒级含量明显提高；②高压辊磨后的物料内部产生大量微裂纹，磨矿功指数明显降低；③采用高压辊磨机进行破碎，辊磨作业能耗可低至1～2 kWh/t。

高压辊磨工艺有其适应性，适应与否主要受矿石硬度、供矿粒度、含泥量、选别工艺等影响，最终需通过试验确定。硬度小、破碎磨矿性能好的矿石采用高压辊磨机的优势不明显，反之，高压辊磨机的优势就非常明显。

3 高压辊磨机在铁山矿的应用

铁山矿矿石品位低，由于矿体夹层多，采出矿石品位只有20%～23%，采矿废石混入率较高，矿石贫化较严重，选矿比达5 t/t，生产出的铁精矿成本高。经试验研究，应用高压辊磨机配合磨前预选对现有生产工艺进行改进，可有效提高入磨矿石品位及选矿厂生产能力，实现多碎少磨。

3.1 原矿多元素及铁物相分析

铁山矿原矿化学多元素及铁物相分析结果见表1、表2。

由表1、表2 可知，原矿全铁品位25.26%，磁性铁品位16.65%，其他有用元素含量都较低，杂质硫、磷含量也较低，碱比0.30，属于酸性铁矿石；原矿中的铁主要以磁铁矿的形式存在，其次为硅酸铁和赤、褐铁矿，碳酸铁、黄铁矿和磁黄铁矿含量都较低。

3.2 铁山矿原破碎工艺流程

铁山矿原破碎工艺采用传统的三段一闭路流程，在粗碎和中细碎后设置干式磁选抛尾，抛除部分混入的废石，破碎产品-12 mm 进入磨选。由于采矿过程中废石混入率较高，虽在破碎过程中进行了干式抛尾，但入磨产品中依旧混有未抛除的废石，设备利用率低。原破碎流程见图2。

3.3 铁山矿原矿破碎粒级筛析

铁山矿原入磨10～0 mm 样品粒级筛析结果见表3。

由表3 可知，原矿中10.0～5.0 mm 粒级产率最高，-5.0 mm产率很低。

4 高压辊磨机工艺在铁山矿的应用

4.1 改造后破碎工艺

铁山矿选厂引进了高压辊磨机，将破碎产品粒度放粗到25 mm，矿石经高压辊磨后，产品进入磨前预选抛废，废石经分级作为副产品外销，粗精产品进入球磨机磨选。改造后破碎工艺见图3。

铁山矿破碎工艺流程采用传统的三段一闭路破碎，采用高压辊磨机作为超细碎，对细碎后的矿石进行再次破碎，进一步实现多破少磨。通过高压辊磨机的应用，提高了矿石的可磨性，球磨机处理能力提高了1倍。在物料进行辊压操作后，明显提高了选别粒级的含量，破碎颗粒的直径大小均匀，高压辊磨机的应用减少了磨矿段数，工艺流程得到进一步简化，生产成本大幅度下降。

4.2 高压辊磨后入磨矿石粒级筛析

改造后入磨产品3～0 mm 粒级筛析结果见表4。

由表4 可知，入磨中3.0～1.0 mm 粒级产率很低，只有24.97%，-1.0 mm 粒级产率很高，占75.03%，较之前细粒级物料含量明显提高。

4.3 改造前后入磨矿石相对可磨度测定

相对可磨度是说明矿石相对磨矿难易程度的系数，测定方法一般为矿石新生成级别含量法。原破碎系统球磨机给矿作为标准样品，与高压辊磨3.0～0 mm 粒级为被测样品。将2 种样品分别破碎至2.0～0 mm 并筛除-0.15 mm 粒级，在相同磨矿条件下进行不同时间的磨矿试验，然后测定磨矿产品中新生成-0.074 mm 粒级含量并计算矿石的相对可磨度，试验结果见图4。

经计算，K55%=1.084，表示将现场球磨机给矿与高压辊磨机矿样均磨至新生成-0.074 mm55%时的磨矿时间比值，大于1说明高压辊磨机矿样比原球磨机给矿易磨。

4.4 铁山矿选厂选别工艺及技术指标

高压辊磨机在铁山矿选厂的成功应用，可将矿石处理能力由120 万t/a 提高到300 万t/a，铁精矿生产能力由35 万t/a 提高到60 万t/a。一段、二段磨矿细度分别为-0.074 mm55%，-0.074 mm85%，与原生产工艺相同，原有3 个磨矿系统只需开启1 个系列即可满足生产要求。改造后选厂工艺流程见图5。

5 经济效益分析

铁山矿选厂改造后破碎系统处理量300万t/a，磨选系统处理量240 万t/a，年产品位66.70%的铁精矿62.4 万t。改造后生产成本增加项为高压辊磨消耗等，单位变动成本合计增加102.80 元/t。生产成本降低项主要为破碎材料消耗、作业人员减少、材料消耗减少、电耗减少等，同时增加了废石收入。改造后选厂年节能降本、废石收入和人工成本节约合计2 569.69万元，其中废石收入810.13万元/a，经济效益显著。

6 结 语

通过高压辊磨机在铁山矿的应用表明，高压辊磨机可大大降低能源消耗，降低精矿成本，相比于传统破碎设备来说单机处理量大，噪声小，污染小，破碎后的物料颗粒大小均匀，细颗粒占比高，可使破碎后的物料内部产生微裂纹，从而大大减少下游磨选作业的能源消耗。对于低品位原矿，配合磨前预选工艺可大大降低选矿成本。随着社会的发展，节能减排，绿色发展，高压辊磨机工艺的众多优点为选矿业的碎磨工艺流程提供了新的思路，高压辊磨机工艺应用会越来越广泛。