前言
在一般礦物加工環(huán)節(jié)中,為保證選礦效果及得到合格的精礦質(zhì)量,都要求對(duì)原礦進(jìn)行破碎磨礦至很小的粒度,使組成礦物結(jié)構(gòu)中的單體完全解離。針對(duì)不同的礦物結(jié)構(gòu),一般破碎作業(yè)占到選礦總成本的20%~30%,磨礦作業(yè)占到總成本的40%~60%,其他作業(yè)占總成本的10%~40%近些年,隨著我國(guó)乃至世界上礦產(chǎn)資源的日益匱乏、貧化,資源價(jià)格不斷增高,有越來越多的低品位礦產(chǎn)資源(如鐵礦、錳礦等)面臨選擇。但是,①若將這些貧礦資源按常規(guī)選礦流程破碎、磨礦到1mm以下進(jìn)入高梯度磁選,因其過大的破碎、磨礦成本,貧礦資源就沒有開發(fā)利用價(jià)值,只能丟棄;②自然界常有一些風(fēng)化較重礦產(chǎn)資源,或礦石結(jié)構(gòu)比較松散,開采后稍加破碎、篩分,大部分就是5mm以下的顆粒,若不經(jīng)磨礦能直接進(jìn)行分選富集,則可大大的節(jié)省磨礦成本,節(jié)約能源,增大對(duì)此類型資源的可利用性;③對(duì)一些品位極低的礦產(chǎn)資源,破碎后不予磨礦,直接進(jìn)入高梯度強(qiáng)磁機(jī)進(jìn)行預(yù)選處理,先拋棄大量廢石,只對(duì)獲得的粗精礦進(jìn)行再磨再選,則將大大的減少再磨礦量,不僅節(jié)約能源,而且將大幅度地降低二段磨礦的生產(chǎn)成本。
1 技術(shù)背景
我國(guó)鐵礦石主要生產(chǎn)地集中在遼寧、內(nèi)蒙、山西、四川、河北，產(chǎn)量占全國(guó)產(chǎn)量的73.1%（2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。經(jīng)過幾十年的長(zhǎng)期發(fā)展和總結(jié)，結(jié)合我國(guó)鐵礦資源“貧、赤、雜、細(xì)”等特點(diǎn)，我國(guó)的鐵礦石選礦技術(shù)形成了具有鮮明特色的代表性工藝：破碎-階段磨礦-弱磁選-階段強(qiáng)磁選-反浮選作業(yè)，該流程主要通過弱磁選回收部分磁鐵礦，階段強(qiáng)磁選實(shí)現(xiàn)提鐵降硅，再通過精礦反浮選工藝獲得鐵精礦。由于我國(guó)鐵礦資源的天然稟賦差，造成了國(guó)產(chǎn)鐵礦石選礦技術(shù)難度大、成本高等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來，綜合選礦成本高居不下，高企的生產(chǎn)成本與國(guó)外進(jìn)口鐵礦石的相對(duì)低廉的價(jià)格，形成了我國(guó)鐵礦石資源長(zhǎng)期嚴(yán)重依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀（我國(guó)進(jìn)口鐵礦石量占全球鐵礦石貿(mào)易量的73%，進(jìn)口量為11.7億噸，2020年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。因此，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提升鐵礦石開發(fā)的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，是我國(guó)擺脫鐵礦石進(jìn)口依賴的必然趨勢(shì)。
目前磨前細(xì)碎技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)得到大量普及，同時(shí)“預(yù)先拋廢”先進(jìn)選礦理論日漸成為發(fā)展趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，新型粗粒濕式弱磁—強(qiáng)磁預(yù)選拋廢工藝應(yīng)運(yùn)而生，創(chuàng)新發(fā)展出以“粗粒級(jí)”為核心研究方向的新型濕式預(yù)選拋廢技術(shù)，并獲得了成功應(yīng)用。
安徽某大型礦業(yè)公司擁有鐵礦石年生產(chǎn)能力450萬噸。隨著生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行，目前礦山尾礦庫庫容緊張和降本增效需求依舊嚴(yán)峻，為從源頭上減緩尾礦庫庫容緊張的問題，同時(shí)為提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，該公司在新技術(shù)新裝備的應(yīng)用開發(fā)上進(jìn)行了創(chuàng)新突破，采用新型粗粒濕式弱磁—強(qiáng)磁預(yù)選拋廢工藝，取得了良好的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
2 原礦性質(zhì)
該礦山混合鐵礦石化學(xué)多元素分析、鐵物相分析結(jié)果分別見表1、表2 ：
從表1可見：礦石中主要有價(jià)元素是鐵，但品位較低，全鐵品位僅為28.11%；雜質(zhì)主要是SiO2，其次是Al2O3，二者合計(jì)含量為 46.57%；有害雜質(zhì) S、P含量都很低，對(duì)鐵精礦的質(zhì)量影響小。
從表2可見，礦石中鐵礦物主要以赤鐵礦為主，其次為磁鐵礦、硅酸鐵，其分布率分別為57.95%、28.92%和11.70%。
3 試驗(yàn)方法
原礦經(jīng)高壓輥磨破碎至不同粒度，因原礦中含有磁鐵礦等強(qiáng)磁性礦物，試驗(yàn)中優(yōu)先采用弱磁選機(jī)選出磁鐵礦等強(qiáng)磁性礦物，弱磁選尾礦再采用大顆粒型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行選別。強(qiáng)磁預(yù)選作業(yè)采用贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司生產(chǎn)的SLon-500大顆粒型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，弱磁預(yù)選作業(yè)采用CTS-400×400型號(hào)永磁筒式磁選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度固定為120 kA/m，試驗(yàn)流程如圖1所示。
4 試驗(yàn)結(jié)果及分析
根據(jù)上述流程，為了充分驗(yàn)證該工藝的可靠性和優(yōu)越性，分別從粒度、背景磁場(chǎng)強(qiáng)度、脈動(dòng)流體力學(xué)因素、礦漿條件等多種工況條件下開展試驗(yàn)，獲得了最佳的選礦技術(shù)指標(biāo)。并在在最佳工藝條件下，對(duì)混合鐵礦石礦進(jìn)行濕式預(yù)選工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2：
圖2 濕式預(yù)選工藝數(shù)質(zhì)量流程
從圖2可見，預(yù)選后粗精礦品位達(dá)到 39.61% ，較原礦提高近11個(gè)百分點(diǎn)，金屬回收率達(dá)到93.82%。預(yù)選尾礦產(chǎn)率為31.88%，品位為5.58%，金屬損失率僅為6.18%，預(yù)選指標(biāo)優(yōu)異。
5 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)
為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果，該公司決定利用現(xiàn)有工藝設(shè)備配套大顆粒強(qiáng)磁機(jī)建設(shè)一條工業(yè)試驗(yàn)線，采用一臺(tái)SLon-2000大顆粒型強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行48小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備及48小時(shí)平均工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)分別如下圖3和表3：
圖3 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)
由48小時(shí)平均工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)知，SLon-2000大顆粒強(qiáng)磁機(jī)處理量在50t/h時(shí)，粗精礦品位達(dá)到42.58% ，較原礦提高近14個(gè)百分點(diǎn)，預(yù)選尾礦產(chǎn)率為37.12%，品位為5.56%，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，這可能是連續(xù)生產(chǎn)過程中設(shè)備運(yùn)行較穩(wěn)定，說明SLon大顆粒型高梯度磁選機(jī)具有優(yōu)良的適應(yīng)性和分選效率。
在工業(yè)試驗(yàn)線達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后，該公司在原有工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行新技術(shù)新裝備的改造升級(jí)，取得了巨大的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。
圖4 2臺(tái)SLon-3500大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)
6 工業(yè)應(yīng)用前景分析
新技術(shù)新裝備的應(yīng)用，可為礦山企業(yè)帶來如下益處：
（1）通過濕式預(yù)選之后，減少了約37%的入磨礦量，提高入磨品位至42.58%，降低入磨粒度至3mm，有效提高球磨機(jī)臺(tái)時(shí)作業(yè)率，從而增加選礦廠的年處理量；
（2）實(shí)現(xiàn)預(yù)先拋尾率為37.12%，預(yù)先拋尾礦產(chǎn)品經(jīng)脫水篩分級(jí)后，篩上產(chǎn)品可進(jìn)行外銷，同時(shí)減少選礦廠的尾礦排放量，延長(zhǎng)了尾礦庫使用壽命，顯著增加礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
圖五大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)發(fā)明專利
7 結(jié)論
采用粗粒濕式弱磁—強(qiáng)磁預(yù)選工藝，預(yù)選拋尾后磨礦量大大減少帶來了運(yùn)行成本大幅降低,另外,預(yù)選尾礦可通過分級(jí)獲得部分建筑用砂出售，既“減排”又“增效”, 大大減少選礦廠的尾礦排放量，延長(zhǎng)了尾礦庫使用壽命，顯著增加礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。該工藝可作為鐵礦的新型選礦工藝推廣至國(guó)內(nèi)外新建礦山項(xiàng)目流程中，也可作為現(xiàn)有選礦廠改造設(shè)計(jì)依據(jù)。
