1. 前言
在磁铁矿物的分选处理过程中，磨矿过程能耗最高，占生产成本比例最大，为减少入磨矿量，提高入磨品位，降低选矿能耗，减少尾矿处理等费用，在磨矿前设置预选抛废环节，将贫磁铁矿中的大部分脉石抛掉，既能降低生产成本，又能有效提高后续分选的入选品位。
2. 贫磁铁矿选矿技术要点
贫磁铁矿石具有入选品位低、选矿比大、相对难磨难选、资源利用率低等特点，加上矿石在开采过程中，不可避免地混入一定数量的围岩和夹石，特别是地下开采，围岩混入率一般达10%~20%，从而降低了入选矿石品位。若采用传统的选矿工艺，全部矿岩进入选矿主流程处理，吨精矿选矿加工费用很高。如何降低贫磁铁矿的选矿成本，更好的适应市场价格波动，是矿山企业生产经营中的关键。
磁铁矿选矿工艺主要有破碎筛分、磨选过滤、尾矿排放及堆存等几个工序组成。破碎筛分是选矿作业的准备工序，所占选矿成本权重相对较低，而磨矿及后续选别工序的费用在选矿加工成本中所占比例较大。为了提高入选矿石品位，减少入磨矿量，降低选矿厂能耗，根据“多碎少磨，能抛早抛”的选矿原则，近十多年来国内外一些磁铁矿选矿厂，在破碎筛分流程中设置了预先抛废作业，提前抛掉合格品位的废石，且均取得了良好效果。这样，磨矿分级、后续选别以及尾矿排放等费用都将大幅度降低，总体选矿加工成本也自然降低。
3.预选抛废的种类矿石不论在何种条件下分选，其前提条件是矿物必须达到充分解离，贫磁铁矿石的预选，其目的是抛出大部分已解离的废石，使磁铁矿物得到足够的富集。按预选方式的不同可分为干式预选和粉矿湿式预选工艺。传统干式磁选抛废主要使用磁滑轮，用于大块矿石干选和粗粒强磁性矿物分选；对于细粒强磁性矿物的选别一般使用湿式粗颗粒磁选机。
3.1干式预选作业
对于处理贫磁铁矿石，随着大块干式磁选机( 磁滑轮) 的应用，粗碎产品（粒级为0~200mm）和筛分筛上产品（粒级为12~75 mm）设置磁滑轮干选作业，将矿石中的无磁性围岩和夹石提前抛掉，可取得较好的经济效益。
3.2磨前湿式预选作业
磁铁矿矿石在磨矿前应用干式磁选抛出废石，是国内外广泛应用的一种方法，但随着破碎设备和破碎工艺的更新，最终破碎粒度的减小以及矿石含水率、含泥量、粉矿含量等影响，单纯采用磁滑轮干选已难以满足新工艺和细粒度的要求。针对磁滑轮预选在新工艺中存在的问题，通过对新型破碎设备破碎后的排矿粒度和矿石性质的分析，发现采用湿式磁选机对细粒级铁矿石进行磨前预选具有可行性。目前国内选矿厂破碎系统的最终产品矿石粒级可达到-12mm，甚至-10mm，这为磨前湿式粗粒预选工艺的应用创造了条件。湿式磨前预选工艺与新型破碎设备的配套使用使入磨品位有了大幅提高，同时减小了入磨细度，大大提高了选矿厂的作业效率，降低了选矿成本。
玉溪大红山矿业有限公司三选厂分选的矿石为井下低品位铁矿（TFe22%~28%），或者熔岩露天矿（TFe16%~20%），选矿工艺为半自磨机、溢流型球磨机磨矿，弱磁强磁联合选别工艺。在日常生产过程中，我们发现，半自磨机返砂中存在已解离的脉石，如果能将这部分脉石预先抛除，不仅能降低半自磨能耗，有效提高半自磨机处理量，同时，也有利于后续分选作业的选别。由于半自磨机返砂为振动筛筛上物，粒度＞10mm，因此，建议采用干式预选进行抛废。
2.废石抛选可行性分析
2.1返砂粒度分析及干式抛选条件试验
为进一步提高半自磨机返砂抛选的可靠性，为选矿工艺设计提供数据支撑，技术中心开展了半自磨机返砂粒度分析及返砂干抛条件试验，试验数据详见表2.1-1、2.1-2：
表2.1-1 半自磨机返砂粒度分析
|
筛孔大小 |
重量/kg |
产率/% |
TFe品位/% |
TFe的分布率/% |
mFe/% |
磁性铁占有率/% |
|
+60mm |
1.411 |
11.23 |
17.52 |
8.60 |
0.93 |
50.17 |
|
-60mm~+40mm |
2.340 |
18.63 |
20.01 |
16.28 |
9.01 |
|
|
-40mm~+25mm |
3.220 |
25.63 |
24.16 |
27.05 |
13.80 |
|
|
-25mm~+20mm |
1.719 |
13.68 |
22.25 |
13.30 |
12.56 |
|
|
-20mm~+15mm |
1.745 |
13.89 |
25.22 |
15.30 |
13.93 |
|
|
-15mm~+10mm |
1.877 |
14.94 |
25.95 |
16.94 |
14.39 |
|
|
-10mm |
0.250 |
1.99 |
29.11 |
2.53 |
18.20 |
|
|
Σ |
12.562 |
100.00 |
22.89 |
100.00 |
11.49 |
表2.1-2 半自磨机反砂干式抛尾条件试验
|
干抛磁场场强 |
转速r/min |
|
产率/% |
品位/% |
回收率/% |
||
|
TFe |
mFe |
TFe |
mFe |
||||
|
1000mT |
45 |
精矿 |
74.68 |
26.82 |
14.18 |
87.50 |
92.16 |
|
尾矿 |
25.32 |
11.30 |
3.56 |
12.50 |
7.84 |
||
|
原矿 |
100.00 |
22.89 |
11.49 |
100.00 |
100.00 |
||
|
55 |
精矿 |
66.48 |
27.47 |
14.52 |
79.78 |
84.01 |
|
|
尾矿 |
33.52 |
13.81 |
5.48 |
20.22 |
15.99 |
||
|
原矿 |
100.00 |
22.89 |
11.49 |
100.00 |
100.00 |
||
|
600mT |
45 |
精矿 |
73.30 |
26.34 |
14.36 |
84.35 |
91.61 |
|
尾矿 |
26.70 |
13.42 |
3.61 |
15.65 |
8.39 |
||
|
原矿 |
100.00 |
22.89 |
11.49 |
100.00 |
100.00 |
||
|
58 |
精矿 |
69.28 |
27.02 |
15.34 |
81.78 |
92.49 |
|
|
尾矿 |
30.72 |
13.58 |
2.81 |
18.22 |
7.51 |
||
|
原矿 |
100.00 |
22.89 |
11.49 |
100.00 |
100.00 |
||
|
70 |
精矿 |
64.67 |
27.82 |
15.77 |
78.60 |
88.76 |
|
|
尾矿 |
35.33 |
13.87 |
3.66 |
21.40 |
11.24 |
||
|
原矿 |
100.00 |
22.89 |
11.49 |
100.00 |
100.00 |
||
通过表2-1-1、表2-1-2可以看出，针对于大红山铁矿三选厂的矿石，采用干式抛选方案可行，且在磁场强度为600mT的磁场强度下就可以将半自磨机返砂中的脉石预先抛除。
3.工艺设计及生产指标
3.1工艺设计
根据小型试验数据，设计生产工艺流程为：半自磨机排矿经过振动筛筛分后，筛下物进后续磨矿及选别流程，筛上物通过皮带输送，经过磁滚筒抛除废石后返回半自磨机再磨，抛除的废石经皮带运输至废石仓，流程图见图3.1-1，抛废建筑物断面图见图3.1-2。
图3.1-1 抛废流程图 图3.1-2 抛废建筑物断面图
3.2设备选型
表3.3-1 设备选型表|
设备名称 |
规格型号 |
磁场强度 |
磁系包角 |
有效磁场深度 |
备注 |
|
磁滚筒 |
CT5095 |
＞5500高斯 |
150° |
15cm |
|
3.3生产指标
抛废项目于2017年12月20日建成投入试生产，试生产阶段由于经验不足，磁滚筒下方漏斗翻板位置调整不合理、磁滚筒给矿料层厚度过大，导致废石品位偏高。通过调整磁滚筒下方漏斗翻板位置，将磁滚筒给矿皮带槽型支架改为平行支架等系列整改措施，抛废品位达到要求。数据统计详见表3.3-1。表3.3-1 抛废生产数据统计表
|
月份 |
废石（t） |
TFe% |
mFe% |
|||
|
当月 |
累计 |
当月 |
累计 |
当月 |
累计 |
|
|
1月 |
4786.98 |
4786.98 |
14.98 |
14.98 |
0.98 |
0.98 |
|
2月 |
9200.87 |
13987.85 |
14.02 |
14.35 |
1.48 |
1.31 |
|
3月 |
9678.02 |
23665.87 |
14.11 |
14.25 |
1.40 |
1.35 |
|
4月 |
2216.67 |
25882.53 |
13.49 |
14.18 |
1.31 |
1.34 |
4.结语
通过预先抛废的生产实践表明，针对于脉石单体解离较高的磁铁矿石，采用预先抛废作业，可提前抛掉已单体解离的脉石，减少进入磨机的岩石量，提高矿石入选品位，不仅优化了磨矿作业条件，降低了能耗，提高了选矿生产能力，同时还减少了尾矿处理及储存费用，磁滚筒预选工艺行之有效。
作者：崔宁 黄志权 雷敏 黄斌鹏林等（昆钢大红山铁矿）本文发表于《现代矿业》2018年第7期
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