2021
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| 秦皇岛某微细粒铁矿搅拌磨细磨——磁选工艺试验研究 |  [PDF全文] |
2. 湖南金磨科技有限责任公司, 湖南 长沙 410012
2. Hunan JinMill Technology Co., Ltd., Changsha 410012, Hunan, China
秦皇岛地区拥有丰富的铁矿石资源[1]，但其中铁矿物嵌布粒度较细，资源利用率较低，当地选矿厂对原矿进行两段球磨机磨矿，磨矿产品细度为-0.074 mm占75%~80%，然后采用2~3次弱磁选分选，所得铁精矿铁品位只能达到55%左右，且磨矿能耗高，严重制约了选矿厂的经济效益。立式搅拌磨机[2-3]是近年来兴起的高效节能细磨设备，其磨矿产品粒度为0.020~0.100 mm。为了充分利用秦皇岛地区的铁矿资源，提高铁精矿指标及经济效益，用立式搅拌磨机对当地某铁矿的粗精矿进行细磨，以提高磨矿产品解离度，并优化细磨条件，确定合理的细磨—磁选工艺流程，提高分选指标，为当地微细粒嵌布铁矿资源综合回收利用提供技术支持[4-5]。
2 试验样品及设备 2.1 试验样品试验样品为秦皇岛青龙地区某铁矿的粗精矿(以下称为给料)，其粒度为-0.074 mm占75%左右。通过混样后，进行了给料铁物相分析、主要元素化学分析和粒度分析，其结果分别列于表 1~表 3中。
| 表 1 给料中不同铁物相含量 Table 1 Phase analysis results of feed ore |
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| 表 2 给料中主要化学成分的含量 Table 2 Results of chemical analysis of feed ore |
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| 表 3 给料粒度分析结果 Table 3 The particle size analysis results of feed ore |
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给矿样品中TFe品位为45.86%，磁性铁含量为43.58%，需要去除的主要有害杂质为SiO2。粒度越细的粒级中，铁品位越高，要提高铁精矿品位，给料需要细磨至0.038 mm以下，铁矿物才能更好地单体解离出来。
2.2 试验设备试验所用的主要设备为立式螺旋搅拌磨机和磁选机等，其规格型号如表 4所示。
| 表 4 试验中所用的主要设备 Table 4 Main equipments and instruments used in the tests |
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3 再磨—磁选试验研究 3.1 再磨细度的影响
由于秦皇岛地区铁矿石中铁矿物嵌布粒度较细，磁选难度较高，因此对给料搅拌磨后进行一次粗选一次精选的两段磁选(方案1，图 1a)和一次粗选和两次精选的三段磁选(方案2，图 1b)探索试验，磨矿产品的细度-0.038 mm粒级含量分别为80.56%、85.35%、90.18%和95.22%，试验结果如图 2所示。
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| 图 1 磨矿—磁选试验工艺流程 Fig.1 Flowheet of grinding - magnetic separation tests |
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| 图 2 不同磨矿细度下的磁选精矿指标 Fig.2 Effect of grinding fineness on magnetic separation index |
由图 2可以看出，随着磨矿细度变细，精矿中磁性铁品位升高，回收率也升高，在磨矿细度为0.038 mm达到95%时，采用磁选方案1可以获得铁品位为62.51%、回收率为99.37%的选矿指标。磁选方案2所获得的精矿回收率也达到了99.37%以上，但比磁选方案1所获得的精矿铁品位要高。由此可以看出，磁选方案2要优于磁选方案1，后续将对磁选方案2进行进一步研究。
3.2 磁选试验在细度试验中，虽然铁精矿回收率达到了较高水平，但所得的精矿铁品位未能达到65%以上。为此，后续将通过适当降低磁选磁场磁感应强度、牺牲部分回收率来提高精矿铁品位。
将矿样细磨至-0.038 mm占95%左右，采用磁选方案2，并适当降低磁场磁感应强度进行磁选试验，其工艺流程见图 3，此时粗选、精选1和精选2的磁场磁感应强度分别由0.18、0.15和0.13 T降低到0.10、0.08和0.06 T。
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| 图 3 磁选试验流程 Fig.3 Flowheet of magnetic separation tests |
磨矿产品细度对铁精矿产率、品位和回收率的影响见图 4所示。
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| 图 4 磨矿细度对磁选精矿指标的影响 Fig.4 Effect of grinding fineness on magnetic separation index |
由图 4可知，随着磨矿细度变细，精矿铁品位升高，当磨矿细度为-0.038 mm占95.43%时，精矿磁性铁品位达到了64.06%(全铁品位为65.94%)；当磨矿细度为-0.038 mm占96.40%时，精矿磁性铁品位达到了65.12%(全铁品位为67.08%)；当磨矿产品细度为-0.038 mm占98.70%时，精矿磁性铁品位达到了66.16%(其中全铁品位为67.73%)，且磁性铁回收率达到了97.40%。
4 磨矿条件试验 4.1 磨矿细度对磨矿电耗影响在本试验中，磨矿设备采用试验室JM260型立式搅拌磨矿机，并采用扭矩仪测定电耗[6]，磨矿浓度为60%，磨矿介质为Φ8~16 mm钢球，装球量75 kg(充填率为60%)，给料样品给入量为10 kg，球料质量比(简称球料比)为7.5∶1，磨矿转速150 r/min。磨矿细度对磨矿电耗的影响如图 5所示。
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| 图 5 磨矿产品细度对应的磨矿电耗 Fig.5 Effect of grinding fineness on grinding power consumption |
由图 5可以看出，随着磨矿细度变细，磨矿电耗增大，当磨矿产品中-0.038 mm粒级含量为95%时，其磨矿电耗约为15.20 kW·h/t。
4.2 不同球料比的对磨矿电耗的影响细磨至产品细度-0.038 mm含量为95%和其余试验条件相同4.1，对不同球料质量比分别为6.5∶1、7∶1、7.5∶1和8∶1)时的磨矿电耗进行了测定，其结果如图 6所示。
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| 图 6 不同球料比对磨矿电耗的影响 Fig.6 Effect of ball-to-material ratios on grinding power consumption |
由图 6可以看出，不同球料比对应的磨矿电耗是不同的，当球料比为6.5∶1时，虽然处理量较大，但是单位磨矿电耗最高；球料比为8∶1时，磨机的处理量小，转换成每吨给料所对应的单位磨矿电耗却比7.5∶1的球料比要高；球料比为7.5∶1时，磨矿综合电耗最小，其值为15.20 kW·h/t。因此，后续将选用球料比为7.5∶1进行试验。
4.3 磨矿质量浓度对磨矿电耗的影响在磨矿质量浓度影响试验中，磨矿质量浓度分别为50%、55%、60%和65%，其余试验条件同4.1，试验结果见图 7。
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| 图 7 磨矿质量浓度对磨矿电耗的影响矿浆 Fig.7 Effect of pulp density on grinding power consumption |
由图 7可以看出，在矿浆质量浓度50%~66%范围内磨矿电耗相近，这说明磨矿质量浓度对立式螺旋搅拌磨磨矿电耗影响较小。当磨矿质量浓度为60%时，综合磨矿电耗相对来说为最低，其值为15.20 kW·h/t。
4.4 磨矿综合条件综上所述，对于该原矿样品，其最佳的磨矿条件为采用Φ8~16 mm钢球作为磨矿介质，磨机转速为150 r/min，装球量75 kg，球料比为7.5∶1，磨矿质量浓度为60%。结合磁选指标，当磨矿细度为-0.038 mm占98%以上时，虽有好的选矿指标，但需要的磨矿电耗大于21.0 kW·h/t，经济运营成本较大。而磨矿至-0.038 mm占95.43%时，精矿磁性铁品位虽未能达到65%以上，但全铁品位能达到65.95%以上，磁性铁回收率达到了97%以上的优良水平，且磨矿电耗约为15.28 kW·h/t，因此，综合能耗及选矿指标考虑，磨矿产品细度达-0.038 mm占95%左右即可获得良好的选矿指标。
5 结论(1) 该粗精矿样品磨矿细度为-0.038 mm占95.43%时，再经一次粗选两次精选，可以获得产率66.12%、磁性铁品位为64.06%(全铁品位为65.94%)和磁性铁回收率为97.16%优良选矿指标。
(2) 该粗精矿样立式搅拌磨机细磨试验结果表明，其最佳的磨矿条件为采用Φ 8~16 mm钢球作为磨矿介质，磨机转速150 r/min，装球量75 kg，球料比7.5∶1，磨矿质量浓度60%。该粗精矿样磨矿至-0.038 mm占95.00%左右时，其磨矿电耗约为15.20 kW·h/t。
(3) 试验研究发现，秦皇岛地区的铁矿为微细粒嵌布铁矿资源，需细磨至-0.038 mm占95%以上时，才能实现较好的单体解离，从而获得较好的选矿指标。立式搅拌磨机可作为细粒级矿物磨矿设备的良好选择。
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