某铁矿石干磨干选新技术研究

王鹏 胡泽武 孙建新 刘贺民 王帅 朱海峰

（1.中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司；2.莱歇研磨机械制造（上海）有限公司；3.河北省绿色智能矿山工程设计技术创新中心）

内蒙古西部某铁矿因缺水而将选矿厂建在距采场60 km处，运输费用高，经济效益差，为摆脱困境，拟引进先进选矿技术，将60 万t/a产能扩建为120 万t/a。研究人员经过工艺矿物学研究和工业试验，提出了干磨干选新技术方案，在采矿场建设干磨干选设施，可减少选矿厂扩建投资，降低选矿费用，提高经济效益。干磨干选新技术的推广应用可使因缺水而未能开采的铁矿资源得到利用，也可使选矿厂节约水资源，提高经济效益和环保效果。

1 工业试验矿石性质

矿样取自内蒙古西部某铁矿，粒度12～0 mm，质量160 t，矿石主要化学成分及铁物相分析见表1、表2，矿石中磁铁矿的粒度分布见表3。

由表1～表3 可知，矿石为贫矿，全铁含量为29.03%，主要杂质SiO2含量21.85%，CaO 和MgO 含量分别为15.63%和6.57%，有害元素S 含量较高，为0.68%，P含量较低，为0.041%。矿石中的铁主要赋存在磁铁矿中，分布率64.28%，硅酸铁次之，分布率为25.59%，还有一定量的碳酸铁，分布率为6.13%。矿样磁铁矿嵌布粒度很细，-0.043 mm 占71.08%，-0.02 mm占38.07%。选矿厂的生产实践表明，该矿样12～0 mm不适宜磁选抛尾。

2 工业试验系统及试验流程

2.1 工业试验系统

工业试验在莱歇研磨机械制造（上海）有限公司的工业试验系统进行，核心设备为立式辊式磨（以下简称辊式磨）和在辊式磨上部配置的多级颗粒分选机，多级颗粒分选机对粉磨后的铁矿石进行多种粒级分选，系统还配套有收尘、输送和磁选机等设施，矿石处理能力为5～15 t/h，磁选机磁场强度280 kA/m，工业试验系统设备关系见图1。

2.2 工业试验流程

工业试验过程为铁矿石由给料胶带机1 给入辊式磨2 并被粉磨至不同粒级，磨矿过程中由辊式磨2底部的风环将10～2.5 mm 的粗颗粒矿石从辊式磨2内分离出来，经粗粒胶带机4、粗粒给料机6给入粗粒磁选机9，抛尾后的粗粒精矿由返料胶带机23、斗提24 和给料胶带机1 返回辊式磨2，尾矿作为合格建筑砂经胶带机12 输送至堆场。位于辊式磨2 上部的多级颗粒分选机3 将由风力输送的铁矿石颗粒按粒级2.5～0.16 mm 中颗粒、1.5～0.1 mm 细颗粒和0.1 mm以下铁矿粉分离，中颗粒由中粒胶带机5、中粒给料机7给入中粒磁选机10，抛尾后的中粒精矿由返料胶带机23、斗提24 和给料胶带机1 返回辊式磨2，尾矿作为合格建筑砂经胶带机13 输送至堆场；细颗粒由细粒螺旋输送机15、细粒给料机8 给入细粒磁选机11，选出的细粒精矿由返料胶带机23、斗提24和给料胶带机1 返回辊式磨2，尾矿作为合格建筑砂经胶带机14 输送至堆场；经过多级颗粒分选机3 分离出中颗粒及细颗粒后，剩余粒级的物料即为铁矿粉。

铁矿粉由风力从多级颗粒分选机3 输送到旋风收尘器18，95%以上的铁矿粉由旋风收尘器18收集，剩余的小部分超细铁矿粉经主风机19进入布袋收尘器20收集。主风机19为辊式磨2和多级颗粒分选机3 内不同粒级的铁矿石物料提供足够的风量和压力，并将经过旋风收尘器18的大部分风循环送回辊式磨以实现风路系统的循环平衡，循环平衡多余的少部分风送到布袋收尘器20，经布袋除尘器风机21 送到烟囱22达标排放。旋风收尘器和布袋收尘器收集的铁矿粉由螺旋输送机16和17输送至铁矿粉仓。

2.3 取样方法

工业试验开始后每10 min 取样1次，检测旋风收尘器收集的铁粉矿，铁矿粉细度达到预定值时，停止磨矿系统参数调节并维持稳定磨矿运行。为获得粗、中、细矿石颗粒磁选作业原矿、精矿、尾矿铁品位，在磨矿细度达到预定值且系统给矿量和产出量平衡后各点开始取样，每0.5 h 取样1 次。同时每0.5 h取磁选前的粗、中、细矿石颗粒各10 kg，形成综合样进行磁选试验，以优选磁选机型号及磁选作业参数。磨矿结束后，将旋风除尘器和布袋收尘器收集的不同细度铁矿粉均化，每份取50 kg作为干选试样。

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3 试验结果与分析

工业试验共开机6 次，处理量为10.4～11.7 t/h，共磨矿122.9 t。

3.1 磨矿过程的抛尾

磨矿过程分离的粗、中、细3 种窄级别矿石颗粒由280 kA/m磁选机分别进行1次磁选，其原矿、精矿、尾矿品位采样化验结果均值见表4，抛尾率见表5。

由表4、表5 可知，在工业试验系统磨矿过程中，粗、中、细矿石颗粒尾矿磁性铁平均品位分别为3.00%，1.13%，1.39%，总抛尾率为11.26%，为控制尾矿磁性铁品位低于1%，需通过选矿试验优化磁选机型号、速度等参数。

3.2 粗、中、细粒尾矿粒度

粗粒尾矿主要粒径为10～2.5 mm，可作为建筑碎石。中粒尾矿粒度组成（表6）满足建筑细砂要求。细粒尾矿粒度组成（表7）满足建筑细砂要求。

3.3 铁矿粉干选试验矿样准备

工业试验磨出了3种不同细度的铁矿粉，粒度组成见表8，取样进行铁矿粉干选试验，以确定铁矿粉适宜的磨矿细度及铁矿粉干选设备。

注：铁矿粉1、铁矿粉2、铁矿粉3 全铁品位分别为31.06%，30.76%，32.69%。

4 干选试验及分析

4.1 粗、中、细矿石颗粒磁选试验

工业试验中采取的磁选前粗、中、细矿石颗粒干式磁选试验流程为1 次选别，设备为CTL0908 型磁场强度240 kA/m 的磁选机，试验结果见表9。

由表9 可知，经磁选机选别，粗颗粒尾矿产率为5.26%～6.88%、磁性铁品位为1.68%～1.70%，中颗粒尾矿产率为10.76%～13.47%、磁性铁品位为0.75%～1.80%，细颗粒尾矿产率为9.17%～12.54%、磁性铁品位为0.60%～1.80%，表明该磁选机适宜粗、中、细颗粒铁矿干选抛尾；粗颗粒1次磁选尾矿磁性铁品位高于1.00%，该部分尾矿在带速2.7 m/s 条件下进行扫选，扫选尾矿磁性铁品位为1.07%，总抛尾率为5.16%。

工业试验过程分离的粗粒、中粒、细粒矿石产率分别为19.01%，20.98%，90.0%，总抛尾率为11.26%。按照选矿试验配置磁选机，粗颗粒采用1 粗1 扫流程，总抛尾率为11.5%～15.1%，为控制尾矿磁性铁品位低于1.00%，总抛尾率取最低值11.50%。

4.2 铁矿粉干式磁选试验

为了获得不同细度的铁矿粉干选抛尾效果，工业试验中3 种细度的铁矿粉采用CTL0908 型磁场强度240 kA/m 磁选机进行干式磁选条件试验，试验流程为1次选别，试验结果见表10。

由表10 可知，铁矿粉2 带速3.8 m/s 的抛尾效果较好，尾矿产率为32.60%，尾矿全铁品位16.75%，尾矿磁性铁品位0.78%，推荐实际生产中的铁矿粉细度为-0.074 mm含量70%～73%。

4.3 铁矿粉湿式磁选试验

为进一步了解铁矿粉的选矿特性，对铁矿粉2采用T-GCT1006 磁选机（160 kA/m）进行湿式磁选试验，结果见表11。

由表11可知，湿式磁选尾矿产率49.28%、铁品位16.63%、磁性铁品位0.60%，抛尾率较干选高16.68 个百分点，尾矿全铁品位及磁性铁品位与干选效果相近，表明铁矿粉干选铁回收率与湿选很接近，在铁矿粉进入后续再磨再选流程前可采用湿式磁选再次抛尾，可抛尾约16.68%。

4.4 不同类型磁选机的铁粉矿干选效果

为了优选铁矿粉干选作业磁选机，采用不同类型的磁选机对铁矿粉2 进行干选试验，流程为1 次选别，试验结果见表12。

由表12 可知，不同类型磁选机1 次选别抛尾率为32.6%～44.56%，除风力磁选外其他尾矿磁性铁品位为0.40%～0.78%，对风力磁选尾矿进行扫选，尾矿磁性铁品位为0.65%，总抛尾率为38.60%；对比结果表明，不同类型的磁选机均可作为铁矿粉干式磁选机。

5 干磨干选理论分析

铁矿石干磨干选工业试验采用辊式磨，针对毫米粒级粗、中、细矿石颗粒和微米粒级铁矿粉进行干式磁选，均获得了较好的效果。

5.1 分级抛尾效果

干磨干选新技术中的辊式磨磨矿是利用料床粉磨原理，由多个磨辊和磨盘反复对铁矿石挤压和铁矿石间的剪切产生粉碎效果，调节挤压力和剪切力可获得铁矿石不同的粉碎粒级分布，通过辊式磨内风选装置和多级颗粒分选机按粒径区间进行精确分离，再分别进行干式磁选，实现了窄级别入选。根据铁矿石中磁性铁粒度分布，在不同的粒度区间里均存在不同解离度的磁性铁和脉石，工业试验采用4种窄级别粒级分别进行磁选抛尾，有利于降低磁选过程中的夹杂现象，提高干式磁选抛尾效果。

5.2 干磨干选新技术的适应性

干磨干选新技术的特点是在磨矿过程中对铁矿石按粒径区间进行窄级别粒级分离，实现多次分级抛尾。由于各种铁矿石中磁铁矿嵌布粒度分布不同，矿石颗粒最佳粒度分布和最佳粒径分区各异。通过对辊式磨和多级颗粒分选机针对性地设计和操作参数的调整可实现铁矿石颗粒的粒级控制，铁矿粉细度根据磁选效果也可实现自由控制。针对不同的磁铁矿石，均可通过工业试验找出较佳的粒度分布和粒径分区参数，并为确定辊式磨和多级颗粒分选机的设计和操作参数提供依据，因此，干磨干选新技术可适应各种磁铁矿石。

6 结论

（1）工业试验验证了该铁矿石适宜采用干磨干选新技术。在辊式磨磨矿过程中，可持续分离粗、中、细3 种粒级矿石并通过磁选机有效抛尾，总抛尾率11.5%，尾矿磁性铁品位低于1.00%。调节磨矿系统参数可获得不同细度的铁矿粉，铁矿粉细度为-0.074mm71%～73%干选效果较好，采用不同供应商的粉矿磁选机干选，铁矿粉1 次干选抛尾率为32.6%～44.56%，铁回收率基本达到湿磨湿选的效果，总抛尾率为40.35%～50.94%。

（2）选矿厂扩建方案为在采矿场破碎系统后建设干磨干选系统，总抛尾率按最低值计算，可就地抛尾40.35%，粗精矿运到选矿厂现有系统湿磨湿选，入磨前先湿选抛尾，实际入磨产率为44.89%。铁矿粉中-0.025 mm 含量52.94%，设计要求最终磨矿细度为0.025 mm97%，对现有磨矿能力核算后确认，现有60万t/a磨矿设施可满足扩建为120 万t/a的要求。

（3）粒状尾矿可作为建筑砂石销售，粉状尾矿为石粉，可作为建筑材料、水泥生产原料销售或用于矿区环境治理，干磨干选新技术的应用可降低投资和选矿费用，大幅减少湿尾矿排放，经济和环境效益显著。

（4）干磨干选新技术具有推广价值，特别适用于缺水地区和尾矿不能湿排的铁矿，该技术的应用可提高选矿厂的经济及环境效益。