某贫磁铁矿选矿厂一段磨矿分级工艺考查与优化建议*

刘 哲 李丽匣 周明亮 李 楠 刘飞飞 卢冀伟 张 强 张俊飞

（1.东北大学资源与土木工程学院；2.辽宁五寰特种材料与智能装备产业技术研究院有限公司）

选矿厂磨矿分级作业的目的是使矿石中的目标矿物充分解离，为后续选别作业制备粒度适宜的给料，因此，磨矿分级效果的好坏直接影响着选厂的产品指标［1-2］。在磁铁矿选矿厂的阶段磨矿阶段选别工艺中，一段磁选作业的主要目的是充分抛掉脉石矿物，且为有用矿物充分回收创造条件，因此，其处理能力决定着磨选车间的处理能力，并对后续磨矿作业效率形成制约［3-5］。在影响一段磨矿分级处理能力的操作因素中，磨矿浓度、介质充填率、返砂比、分级效率等是主要因素［6］。

某选矿厂处理贫磁铁矿石，铁品位为11.66%，磁性铁品位为5.18%，磨选流程为3 段磨矿、4 段磁选的阶段磨选流程，获得全铁品位60.13%、回收率42.04%、磁性铁品位58.49%、回收率88.84%的精矿。目前，选矿厂磨选工艺最突出的问题是一段磨矿分级作业处理能力低。为了了解造成该局面的原因，对一段磨矿分级及一段磁选流程进行了考查，并提出了相应的优化措施。

1 流程考查方法

选矿厂磨选车间工作制度为330 d/a、3 班/d、8 h/班，三段一闭路破碎产品给入磨选车间，分2 个系列，一段磨矿分级采用MQG3600/4000 型球磨机+2FG-30φ3000 型螺旋分级机组成闭路磨矿，一段磁选设备为CTB-1230型湿式永磁筒式磁选机。

1.1 取样与制样

取样制度为2 批/d，时间间隔为8 h，每4 批样品合并为1 套样品，共取2 套样品。对所取样品进行称重、烘干、缩分、取样、化验、筛析；对一段磁选尾矿筛析产品进行铁矿物单体解离度分析。

1.2 磨矿

球磨机处理能力估算主要有容积法和功耗法［7］，分别按这2种方法进行分析。

1.3 分级

通常用返砂比、分级效率、分级机直径校核、返砂量校核等方法来考查螺旋分级机的处理能力和分级效果［7］。分级效果的好坏用分级效率来评价，包括分级量效率E量和分级质效率E质；分级机的处理能力一般通过校核分级机的直径与返砂量来进行考查。

2 考查结果与分析

2.1 矿石性质

矿石的矿物组成较复杂，矿物种类较多，可回收成分主要为铁，铁主要以磁铁矿的形式存在，分布率为44.43%，嵌布粒度主要在0.15～0.02 mm。磁铁矿在矿石中的嵌布可分为3 种类型：①磁铁矿颗粒较粗，主要嵌布于辉石、角闪石和已蚀变的矿物粒间，以粒间充填形式存在，但部分粗粒磁铁矿裂隙发育，具有颗粒孔洞，其中充填有脉石矿物；②磁铁矿以包体的形式包含于角闪石、辉石中，粒度相对较粗，含量低；③角闪石和辉石被透闪石或滑石、阳起石交代，颗粒中析出针状、尘点状和板条状磁铁矿，粒度极细，分布于矿物的解理缝隙处，不易与蚀变矿物解离。因此，磁铁矿的嵌布粒度细且分布不均，加大了选矿回收的难度。

2.2 一段球磨机能力估算

2.2.1 粒度分析

现场一段球磨机处理量为180 t/（台·h），磨矿浓度为80.73%，介质充填率为45%，一段闭路磨矿系统产品粒度特性见图1。

从图1 可以看出，一段球磨机新给矿-0.074 mm占6.55%、F80=11.69 mm；球磨机排矿-0.074 mm 占28.96%；分级机溢流-0.074 mm 占36.79%、P80=0.91 mm，分级机沉砂-0.074 mm占12.59%。

2.2.2 磨矿能力计算［7］

2.2.2.1 容积法

以大孤山选矿厂一段球磨机的磨矿生产指标q0′为参考进行，由于其一段球磨为MQG2700×2100 格子型球磨机，给矿粒度为15～0 mm，-0.074 mm 占4.94%，产品粒度-0.074 mm 占55.25%，对应的q0′=1.575 t/（m3·h）。

根据磨矿对比试验，现场矿石的磨矿难易度系数K1=0.8，磨机的直径校正系数K2=1.17，拟选用的磨机型式校正系数K3=1.0，磨机的不同给矿粒度和不同产品粒度差别系数K4=1.07，球磨机计算能力见表1。

从表1可以看出，由容积法计算的球磨机理论最大生产能力为198.54 t/（台·h）。

2.2.2.2 功耗法

通过标准邦德功指数试验获得现场球磨机给矿的邦德球磨功指数为12.58 kW·h/t，由图1 可知一段球磨机给矿F80=11 690 μm，分级溢流P80=910 μm，现场一段球磨机安装功率为1 000 kW，在现有工艺参数条件下，通过功耗法计算的一段球磨机能力见表2。

从表2可以看出，采用邦德功指数法计算的球磨机理论最大能力可达209.2 t/（台·h），目前可以达到的平均处理能力为180 t/（台·h），负荷率为86.04%，即一段球磨机处理能力偏低，负荷率仅为86.04%。

2.3 分级能力计算［7］

2.3.1 返砂比与分级效率计算

一段分级原设计返砂比为250%、溢流-0.074 mm占52%。

根据图1 的分级机给矿-0.074 mm 占28.96%、分级机溢流-0.074 mm 占36.79%，分级机返砂-0.074 mm 占12.59%，按-0.074 mm 计的一段磨矿分级返砂比与分级效率见表3。

从表3 可以看出，一段分级机的返砂比为47.83%、返砂量为86.10 t/h、量效率E量为85.93%、质效率E质为25.75%。根据对返砂比、分级效率的考查，兼顾细粒级的分级情况与溢流中粗粒级的混杂情况，可知一段螺旋分级机的分级效率低，分级效果差，分级溢流中粗粒级混杂严重。分级溢流是磨矿循环的最终产品，不合格粗粒级混进分级溢流，势必影响分级溢流的质量，影响分选指标。而且大量粗颗粒进入溢流，导致返砂比小，仅为47.83%，与当初设计的250%相差甚远。返砂比的大小对球磨机的生产率有着直接影响，较大的返砂比标志着球磨机通过量大、通过速度快，物料在磨矿机中滞留时间短，有利于减少过磨，使更多的磨矿功用于粗颗粒的磨碎。

2.3.2 分级能力计算

按溢流中固体质量计，每台分级机的生产能力Q为180 t/h，计算结果见表4。

从表4 可以看出，按照目前的溢流量和细度，分级机适宜的螺旋直径为2.58 m，校核返砂量为1 210.14 t/h，远高于表3中的实际返砂量（86.10 t/h）。

根据一段分级设备处理能力校核结果，目前，选矿厂一段分级采用2FG-30φ3000 型高堰式双螺旋分级机偏大，影响了分级效率的提高。

3 产品质量分析

在现场选别流程中，一段磁选处理量最大，一段磁选抛尾产率为67.36%，总体单体解离度为54.80%；一段磨矿分级与一段磁选产品的品位分析结果见表5。

从表5 可以看出，分级溢流的TFe 品位为12.50%、MFe 品位为6.83%，均低于沉砂的对应品位，说明分级机有反富集现象［8］；虽然一段磁选尾矿MFe品位仅为0.45%（铁矿物单体解离度达到了54.80%），但由于该尾矿量大，因而铁矿物流失不容忽视。

4 结论与建议

（1）某贫磁铁矿石选矿厂的矿石矿物组成复杂、嵌布粒度细、分布不均、可磨性差，属难处理矿石。一段磨矿分级系统工作效率低，产品指标未达到原设计值，需在查明原因的基础上进行优化改造。

（2）一段闭路磨矿系统由球磨机与双螺旋分级机组成，磨矿浓度为80.73%，介质充填率为45%，负荷率为86.04%，返砂比为47.83%，分级量效率为85.93%，分级质效率为25.75%。磨矿浓度与介质填充率均在合适范围内，但返砂比、分级质效率过低。通过磨矿分级能力校核，发现螺旋分级机型号偏大，导致返砂比低，返砂量小，分级效果差，较多粗颗粒进入到溢流中，降低了球磨机的处理能力和负荷率。

（3）分级质效率低，溢流中混杂大量未单体解离的粗颗粒影响了一段磁选效果，导致一段磁选尾矿中有用矿物流失较严重。

（4）对于一段分级效率偏低的现状，建议将螺旋分级机更换为水力旋流器，以提高分级效率，进而增强一段磨矿能力，提高磨矿效率和选矿厂的生产能力；建议将一段磁选机更换为大包角、选别带长、选别效率高的磁选机，以提高磁铁矿的回收率，降低金属损失率。