李楼铁矿选厂生产调试及技术改造

    李楼铁矿选矿厂是我国第一座利用强磁抛尾－强磁精选－中矿浮选工艺处理低品位镜铁矿石的选厂。选厂强磁选部分设2个系列，两段磨矿；中矿浓缩浮选合并成1个系列。浮选精矿与二段强磁选精矿合并作为综合精矿，浮选尾矿与一段强磁选尾矿合并作为综合尾矿。

 

    2005年8月18日选矿厂开工建设；2006年6月主体厂房竣工，同年6月底，主体设备通过了无负荷联动试车。

 

    2006年7月1日后选厂开始投料，先后进行了多次前期调试，但调试结果与设计指标相差甚远。根据前期调试期间发现的问题，中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司与李楼铁矿合作，对原设计流程进行了必要的改造。改造后，在原矿铁品位为32.35%的条件下，获得了铁精矿产率为38.47%、铁品位为64.87%的、铁回收率为77.14%的调试指标，不仅精矿质量优良，而且解决了强磁选尾矿浮选尾矿铁品位偏高的问题，使铁回收率超过了设计指标。

 

 

    李楼铁矿床由3个矿体组成，其中Ⅰ号矿体为主矿体，纵贯全矿床，总体呈层状－似层状，在走向和倾向上延伸较为稳定，局部有膨缩、分叉等现象。矿体总体走向近南北，浅中部向西倾，倾角65～80°，中深部近直立或向东倾，倾角80°。

 

    矿床底板岩性较单一稳定，为白云石大理岩；顶板岩性较为复杂，主要为黑云斜长片麻（变粒）岩、白云石大理岩透镜体和云母石英片岩等。

 

    矿体中夹石很少，岩性较单一。Ⅰ号矿体夹石为云母绿泥石英片岩；Ⅱ、Ⅲ号矿体夹石为石英铁闪片岩和白云石大理岩，局部见辉绿岩等。

 

    矿石的矿物组成：金属矿物主要为镜铁矿，其次为磁铁矿和赤铁矿，有少量菱铁矿、褐铁矿。脉石矿物主要为石英，其次为闪石和云母，有少量石榴石、兰晶石和绿泥石及微量磷灰石、碳酸盐矿物等。

 

    矿石的化学成分：矿石的主要化学成分为Fe₂O₃和SiO₂，CaO、MgO含量较少，MnO、TiO₂、S、P等含量甚微。矿石铁品位最高为63.50%，一般在30%～38%。Ⅰ号矿体总体平均铁品位为34.17%，其中平均铁品位≥30%的部分占77%，平均铁品位≥45%的部分约占5%，含铁最富的部分铁品位达到63.50%。该矿体矿石品位比较均匀，在控制范围内品位稳定。

 

    矿石结构：镜铁矿型矿石以鳞片变晶结构为主，其次有他形粒状变晶结构、假象自形－半自形晶结构、交代结构及残余结构等。粒度主要为0.05～0.25mm，其次为0.25～0.5mm，部分大于0.5mm，少量小于0.05mm。

 

    矿石构造：以带状构造和浸染状构造为主，其次有斑点状构造、片状构造和块状构造。带状构造以细纹－条纹为主，细条痕－条痕次之，二者常交替或重迭；浸染状构造以稠密浸染状（铁矿物含量20%～80%）为主，稀疏浸染状（铁矿物含量小于20%）次之。

 

    矿石类型：按铁矿物类型，主要分为镜铁矿石（约占65.07%）、磁铁矿石（约占22.21%）、假象和半假象赤铁矿石（约占11.00%）。镜铁矿石主要分布于Ⅰ号矿体中，磁铁矿石主要分布于Ⅲ号矿体中，Ⅱ号矿体中磁铁矿石和镜铁矿石所占比例各半。按脉石矿物类型，主要分为石英型（含石英镜铁矿石、石英磁铁镜铁矿石、石英磁铁矿石及其它石英型氧化矿石）、闪石（阳起石、铁闪石及角闪石）石英型两类矿石，前者主要分布于Ⅰ号及Ⅱ号矿体中，后者主要分布于Ⅲ号及Ⅱ号矿体中。

 

    矿石工业类型：按TFe含量与FeO含量的比值，可分为磁性矿石（比值小于3.5）、弱磁性矿石（比值大于3.5）和次生氧化矿石；按工业利用途径划分，矿石均属需选矿的贫铁矿石。

 

 

    李楼铁矿选矿厂初步设计于2005年5月完成，而后即进行选矿厂施工图设计。设计的工艺流程见图1，设计工艺指标见表1。

 

 

图1  设计工艺流程

 

表1  李楼铁矿选矿厂设计工艺指标

 

    需要说明的是，设计流程中一段磨矿给矿粒度为－12mm，但由于现场利用了2台旧的细碎机，破碎效果不好，因此实际生产中增大了与细碎机配套的筛子的筛孔尺寸，将一段磨矿给矿粒度放粗到－20mm，以保证磨矿有足够的给矿。尽管如此，通过对磨矿分级参数的调节，生产中一段分级溢流粒度还是满足了要求。

 

 

    从2006年7月初开始至2007年1月19日，李楼铁矿选矿厂共进行过4次带矿联动试车。前面2次因当时未安装锅炉，不能正常配制浮选药剂，生产以强磁为主，浮选段主要考察设备运转情况及管路是否顺畅，同时对漏斗、给矿槽、矿浆管道等进行了一些调整。2006年12月，锅炉安装完毕，开始正常供汽配药，浮选系统能连续运转，开始全流程调试。至2007年1月19日，现场取样统计结果表明，前期调试原矿铁品位为30.27%，综合尾矿铁品位为15.46%。综合精矿铁品位为63.40%、铁回收率为64.70%。前期调试结果与设计指标相差甚远。根据前期调试结果及调试中反映出来的问题，决定对选厂原设计流程进行必要的技术改造。

 

 

    （一）一段强磁选改造

 

    1、一段强磁选尾矿分流。前期调试时发现，一段强磁选机尾矿第3分流管中矿浆量虽小，但矿浆品位较高，达50%左右。为了有效降低尾矿品位，提高金属回收率，将此中矿通过管道自流与二段强磁选尾矿合并，作为浮选的给矿。改造后效果十分明显，一段强磁选尾矿铁品位下降。

 

    2、提高一段强磁选机液位高度。为了进一步降低尾矿品位，将一段强磁选机液位斗在原有基础上加高100mm，以提高分选液面，达到充分选别的效果。

 

    3、提高一段强磁选机场强。前期调试时一段强磁选尾矿铁品位在15%左右，铁损失较大。主要原因是目前的原矿与试验矿样在矿石性质上存在差别，矿石中赤铁矿的比例有所增加，而选别赤铁矿所需的磁感应强度要比镜铁矿高。为此，改造时将一段强磁选机的磁感应强度由原设计推荐的0.85T提高到1.02T，提高了20%。

 

    （二）旋流器溢流管改造

 

    前期调试时，旋流器经常出现溢矿现象，造成下道细筛工序给矿不稳定。改造时将旋流器溢流管直径由原来的160mm改为200mm，外溢现象不再发生，为细筛工序正常生产创造了有利条件。

 

    （三）圆筒筛改造

 

    1、圆筒筛冲洗管改造。圆筒筛原来只在顶部有冲洗管，因此经常造成圆筒筛筛孔堵塞现象发生。改造时在圆筒筛侧面增加了冲洗管，避免了堵塞事故的发生。

 

    2、圆筒筛排渣管改造。圆筒筛外排矿渣中含有一定量的大颗粒高品位矿石，原来被丢弃，对总回收率有影响。改造后将圆筒筛排渣管接到一段强磁选精矿，使圆筒筛排渣经过旋流器后得到再磨再选，从而提高了金属回收率。

 

    （四）浮选系统改造

 

    前期调试时浮选指标不好，影响了整个选厂的选矿指标。其原因主要是：捕收剂和淀粉都只在1个搅拌桶中进行配制、储存、给药，加上采用虹吸加药，使加强系统极不稳定；调浆时间不足，药剂作用不充分；中矿浓缩机偏大，造成浮选浓度上不去、粗选槽数不够（粗选时间不够）。针对这些问题，在设备和工艺流程上作了如下调整。

 

    1、在药药系统为捕收剂和淀粉各增加1个ø2000mm搅拌槽，使捕收剂和淀粉的配制、储存与加药分开进行，从而保证药剂储存量和添加量的稳定。

 

    2、用液体加压泵代替原来的虹吸加药，使药剂添加更稳定。

 

    3、增加一个矿浆搅拌槽，使药剂与矿石充分作用。

 

    4、针对浮选槽数不足及浮选浓度低的问题，将第1次扫选的槽内产品由原设计的返回粗选改为返回中矿浓密机。

 

    5、增加浮选加药点。在粗选与精选槽之间增加活化剂与捕收剂的加药点，以提高精矿品位；在扫选槽内增加抑制剂，以降低尾矿品位。该措施得力，效果明显。

 

    改造后的工艺流程见图2。

 

 

图2  改造后工艺流程

 

 

    （一）工艺过程

 

    采出矿石经汽车运输至露天堆场，粗破碎至－240mm后用皮带机向中碎设备供矿。中碎排矿与细碎排矿合并，用皮带机送至筛分中间矿仓，筛上产品用皮带机送至细碎中间矿仓，筛下产品用皮带机送至球磨粉矿仓。

 

    粉矿仓下设振动给矿机和皮带给矿机向一段球磨机供矿。一段螺旋分级机溢流（细度为－0.076mm占45%）用泵送入一段弱磁选机。一段弱磁选的尾矿经圆筒筛隔渣后进入一段强磁选机。一段强磁选的尾矿经泵送至尾矿浓缩机。一段弱磁选精矿和一段强磁选精矿合并给入二段分级旋流器。旋流器沉砂给入二段球磨机，旋流器溢流（细度为－0.076mm占85%）经高频细筛隔渣后给入二段弱磁选机。二段弱磁选的精矿为合格精矿，二段弱磁选的尾矿给入二段强磁选机。

 

    二段强磁选的精矿为合格精矿。二段强磁选的尾矿经泵送至中矿浓缩机。中矿浓缩机的底流用泵扬送至反浮选搅拌槽，加药搅拌后给入浮选机，经1次粗选、1次精选、2次扫选，精选槽内产品为合格精矿，二次扫选泡沫为浮选尾矿，一次扫选槽内产品返回中矿浓缩大井。二段弱磁选精矿、二段强磁选精矿和反浮选精矿合并用泵扬送至精矿浓缩机。精矿浓缩机的底流自流给入过滤机。过滤机的滤饼用皮带机送入精矿库，滤液返回精矿浓缩机。

 

    浮选尾矿和一段强磁选的尾矿合并用泵扬送至尾矿浓缩机，经浓缩后用泵扬送至尾矿库。

 

    所有浓缩机的溢流均送入循环水池，作回水利用。

 

    精矿库内的精矿用铲车装车外运。每车精矿称重、取样化验，以验证选厂生产取样的可靠性。

 

    （二）调试结果

 

    改造后的调试时间为2007年12月18日至2008年3月10日。其中2007年12月18日－2008年1月12日尽管铁精矿质量优良，但由于各种原因，停车时间较多，有时还单个系列运转，调试数据不能真实反映选厂技术水平，故不加统计。2008年1月19日－2008年3月10日除春节放假、更换球磨机衬板、检修停车外，其余时间都为双系列连续正常运转，因此，该段时间的调试结果基本反映目前选矿厂的真实技术水平。表2列出了2008年1月19日9时－3月10日3时全部每2h取样化验数据及矿石处理量统计数据的平均结果。

 

表2  改造后调试工艺指标

 

    由表2可见，改造后，精矿铁品位及铁回收率都得到了很大的提高，在原矿铁品位为32.35%的条件下，获得了铁精矿产率为38.47%、铁品位为64.87%、铁回收率为77.14%的生产调试结果，达到了设计指标，在目前国内镜铁矿选厂中处于领先水平。

 

 

    （一）粗磨强磁选－再磨强磁选－中矿反浮选流程适合李楼铁矿镜铁矿的选别回收，经过适当的技术改造，在原矿品位为32.35%的条件下，获得了综合铁精矿产率为38.47%、铁品位为64.87%、铁回收率为77.14%的生产调试结果，达到了设计水平。

 

    （二）李楼铁矿选厂优良生产调试结果的取得，表明我国低品位镜铁矿选矿技术水平有了较大提高。但根据对调试指标及操作条件的分析，还有进一步降低综合尾矿铁品位、提高铁回收率的可能，应继续开展相关工作。