铁矿工艺流程优化的改造

    广东大顶铁矿位于广东省河源市连平县境内，离河源市区约70km，矿石类型为高温热液交代接触镁矽卡岩型矿床，属于露天开采。矿石中可供利用的矿物主要由磁铁矿组成，并伴有极少量的假象赤铁矿、褐铁矿、赤铁矿、锡石，偶见极少量的有害硫化物矿物，如闪锌矿、黄铁矿等，非金属矿有斜硅镁石、透辉石、石榴石、镁铁尖晶石等。大顶选矿厂经过多次改造和扩建，已形成处理原矿近400万t、精矿180万t的生产规模。值得一提的是，20世纪90年代末，由于矿山整体不景气，其他公司在大顶铁矿的矿区范围，新建了一座选矿厂，代加工铁精矿（年处理量50万t)，到2002年末，由于其他方面的原因该车间一直停产。2006年初该选矿厂被大顶铁矿重新收购自行加工，成为大顶铁矿选矿二车间。由于前期矿石性质较好，该车间从破碎系统到精矿脱水系统生产流程十分简单。为尽快使该车间投入生产，收购后矿山对该车间的生产设备整体大修，但通过一段时间的生产，由于矿石性质的变化，该流程难以适应现有的供矿条件，生产效率低下，产品质量较低，难以满足销售的要求。对该车间的生产流程改造势在必行。

    一、碎矿流程

    原破碎系统工艺流程为三段开路破碎，流程图见图1。该流程给矿粒度为－450mm，碎矿最终粒度达35mm，直接影响球磨的生产效率，矿石粒见表。

图1  改造前的破碎工艺流程

表1  改造前入磨矿石粒级分析表（mm）

    由表1可以看出，该流程的破碎最终产品最大粒度达35mm，粗粒级含量较大，且粒级含量不稳定，细颗粒粒的比例－12mm不足20％，对磨矿的效率发挥影响较大。主要是因为该流程属于开路破碎。同时对抛废废石的取样分析，废石的品位均达到8%～13％，品位波动较大，主要是因为破碎产品粒度较大，部分连生体进入废石，否则废石难以抛出。

    二、改造方案

    改造的总体思路是将原有的开路破碎改为闭路破碎，具体的措施为：①拆除原先的振动筛和抛废装置，在该空间建一级冲矿仓（约30m³），该矿仓底部采用变频调速的皮带给料进入细碎圆锥，可以根据破碎腔的物料充满情况及时调节；②考虑现有的2台细碎PYD1200圆锥的生产能力难以满足闭路生产需要，且破碎效果较差，将其中的一台PYD1200改为HP300圆锥，考虑到HP圆锥的破碎效率较高，通常情况下运转HP300圆锥，特殊情况运转PYD1200圆锥；③将圆锥的排料皮带延长，并将皮带坡度提升到8％，在皮带的头部安装一台2YAH1536的振动筛，新增3条皮带运输机，筛上物料随这3条运输机进入上部的缓冲矿仓；④振动筛的筛下－2mm部分经砂泵输送进湿式磁选，抛废后精矿进入分级机，返砂部分直接入球磨，溢流经磁选后变成精粉；⑤振动筛的中间粒级即－12+2mm部分进入一道干式磁滑轮，抛废后精矿入磨，废石由运输皮带送到废石堆，⑥磁选产生的尾矿汇总自流到尾矿回收磁选机。改造后的工艺流程图见图2，入磨矿石粒度情况见表2。

图2  改造后的破碎工艺流程

表2  改造后的入磨矿石粒级情况表（mm）

    从表2可以看出，改造后流程完全实现闭路破碎，最终产品中－12mm粒级部分达到95％，其中－12mm粒级可达到20％，破碎粒度得到明显改善。另外改造后实现了全粒级抛尾，根据对抛废废石的取样分析，废石的品位均达6％～9％，入磨品位可提高5％，磨矿效率得到明显改善。

    三、磨矿流程

    （一）原磨矿工艺流程

    该车间的原磨矿流程为二个单一的半开半闭的一段磨矿二段磁选的磨矿生产工艺流程（图3），其中与磨矿形成闭路的分级设备为直线振动筛筛孔尺寸为0.4mm，直线筛上物料可通过皮带的正反转分别进入1^#或2^#球磨。前期由于矿石性质原因，磨矿细度达到－200目含量为30％精矿品位则可以达到62.0％以上，且精矿的脱水采用自然堆放和挖掘机挤压转堆相结合，销售途耗十分大。随着矿石性质的变化，精矿品位下降到59％，难以满足销售市场需求。为确保产品质量，提高磨矿细度是当务之急。由于直线筛本身的筛分效率偏低，若筛孔尺寸进一步改小，直接影响筛分能力和效率，造成循环量太大，磨机处理量难以提高。因此仅依靠直线筛控制磨矿细度，磨矿细度难以提高，原有的磨矿生产工艺难以满足产品质量要求，且由于精矿水分偏高，造成精矿运输过程中流失严重，为此在尽可能减少停机和节约投入的原则下，计划对该磨矿工艺流程进行技术改造。

图3  改造前的磨矿流程

    （二）改造方案

    改造的总体思路是将磨矿流程改为二段阶段磨矿阶段选别，并尽可能利用现有的闲置设备，节约改造时间，减少对生产的影响。改造后的磨矿生产如图4所示，具体措施有：

    1、考虑现有的两台直线筛使用年限较长，大梁多次断裂，同时由于该筛采用的是偏心轴结构，故障率高，维修工作量大，因此决定采用偏心块结构的USL型号直线筛代替ZKX型，同时将筛孔尺寸调整为0.3mm。

    2、考虑到现场空间和高差较小，在2#球磨机上方增加一个平台，安装2台Φ500的旋流器（闲置设备，一工一备），沉砂与直线筛的筛上物料（+0.3mm部分）一同进入二段磨矿(2^#球磨机），  原2^#磨机的给料皮带拆除。

    3、在磁选机一侧建立一砂泵站，新增2台8/6E－AH砂泵（一工一备），配备变频调速控制泵池液位和砂泵转速，达到稳压效果。直线筛下部分（－0.3mm）通过磁选机抛废后自流进入该砂泵，由砂泵扬送到旋流器进行控制分级。

    4、新增一台Φ1050×2100mm磁选机作为精选，旋流器溢滋流部分直接进入该磁选作业。

    5、在精选磁选机下方安装一台60m²真空盘式过滤机，磁选精矿进入该过滤机脱水后，由移动皮带将该部分矿石转运到精矿棚。

    6、在尾矿管的中部增加一台Φ1000mm盘式磁选机，将车间所有的尾矿浆集中进行回收，回收的中矿再集中返回生产流程。

    改造后，①磨矿细度－200目含量由原先的30%～40%可提高到55%～65%，产品质量稳定在62%以上，满足了销售的要求；②精矿水分明显改善，水分下降到8%以下，大大降低了销售途耗和产品矿的流失；33尾矿品位由过去的9%下降到目前的6％左右，每月可回收含铁40％左右的中矿约800t，减少了资源的流失；③尽管磨矿细度提高幅度较大，但改造后的生产能力仍然达到改造前的生产水平。

图4  改造后的磨矿流程

    四、结束语

    通过选矿二车间的整体工艺流程改造优化，选矿各项经济指标明显改善，达到了预期目标，企业的经济效益增加显著，主要有：

    1、充分发挥HP系列回锥的破碎效果，入磨粒度得到明显改善，为此对一段磨矿的粗装球给予了进一步调整，补加球由原先的最大直径φ130mm改为目前的φ100mm，钢球消耗量下降了50g/t，磨机衬板使用寿命明显提高。

    2、入磨品位明显提高，减少了废石入磨。

    3、磨矿细度控制可以达到要求，产品质量得到保证，满足了销售要求。

    4、磨矿效率明显提高，尽管磨矿细度提高幅度较大，但生产能力并未下降，达到改造前的产量。

    5、产品水分得到控制，减少了产品矿途耗。

    6、细碎后的抛废和最终尾矿品位得到控制，减少了资源流失。