随着市场经济的全球化，中国钢铁市场竟争愈来愈激烈,钢铁厂为提高高炉利用系数，降低冶炼成本，对铁精矿质量的要求不断提高，因此，提高铁精矿品位、降低杂质含量是我国铁矿山目前迫切需要解决的问题。
攀西某钒钛磁铁矿选矿厂，设计原矿处理能力为60万t/a，精矿产量20万t/a。其共有2个磨选系列，采用磁选工艺回收含钒钛的铁精矿，设计精矿品位为53.5%～54.5%，铁回收率为65%～70%。而选矿厂自投产以来，原矿处理量和精矿质量都无法达到原设计要求。为此，对选矿厂磁选车间进行了流程考察及改造工作，使最终精矿全铁品位不低于54％，满足了钢铁厂高炉冶炼对铁精粉的要求。
1 矿石性质
攀西某钒钛磁铁矿位于攀西腹地，是典型的攀枝花钒钛磁铁矿[1-2]。铁矿赋存于含矿辉长岩体中，系岩浆晚期分异型钒钛磁铁矿床，是个以铁为主的大型多金属矿床，主要含铁矿物为钛磁铁矿，少量赤、褐铁矿；主要含钛矿物为钛铁矿；含钴、镍、铜的矿物主要是各种硫化物。脉石矿物主要为钛普通辉石、斜长石、橄榄石和少量磷灰石，其他脉石种类多，但含量少。钛磁铁矿石中金属矿物主要由钛铁氧化物和少量硫化物组成，脉石矿物以硅酸盐矿物为主，有少量磷酸盐和碳酸盐矿物。矿石主要结构形式为海绵晶铁结构、次之为填隙状结构、粒状嵌晶结构、假斑状嵌晶结构、交代结构等。浸染状构造是矿石的基本构造类型，还有条带状构造、流状构造。主要含矿的矿层中其母岩为斜长橄榄石、斜长橄榄岩和斜长橄辉岩。矿石以中等浸染和稀疏浸染为主，夹有少量稠密浸染矿。原矿主要化学多元素分析结果见表1。原矿铁物相分析结果见表2。
表1 原矿主要化学多元素分析结果 %
|
成分 |
TFe |
FeO |
Fe2O3 |
TiO2 |
V2O5 |
SiO2 |
Al2O3 |
|
含量 |
27.93 |
13.96 |
24.51 |
9.79 |
0.26 |
27.83 |
10.36 |
|
成分 |
MgO |
CaO |
Na2O |
K2O |
P |
S |
|
|
含量 |
4.46 |
5.77 |
1.04 |
0.15 |
0.061 |
0.43 |
|
表2 铁物相分析结果 %
|
铁物相 |
钛磁铁矿 |
钛铁矿 |
假相赤铁矿 |
赤褐铁矿 |
碳酸铁 |
硫化铁 |
硅酸铁 |
全铁 |
|
铁含量 |
15.05 |
3.93 |
4.20 |
0.43 |
0.21 |
0.06 |
4.05 |
27.93 |
|
铁分布率 |
53.89 |
14.07 |
15.04 |
1.54 |
0.75 |
0.21 |
14.50 |
100.00 |
2 原选矿工艺流程及存在的主要问题
2.1 选矿厂原磨选工艺流程
选矿厂磁选车间共有2个磨矿选别系列，原矿含铁品位平均在25％～30％，入磨平均品位在26％～32％，磨选采用阶段磨矿阶段选别流程。原流程为1段磨矿→螺旋分级→粗选磁选机抛尾→粗精矿再磨→旋流筛分级→2段精选流程，原工艺流程见图1。
图1 原工艺流程
2.2 原工艺流程存在的主要问题及分析
对原流程中旋流筛的筛分效果及过滤精矿进行了检测，筛析结果分别见表3、表4。
表3 原旋流筛筛分效果 %
|
-0.074mm粒级含量 |
筛分量 效率 |
筛分质 效率 |
筛下 产率 |
||
|
旋流筛给矿 |
筛上 |
筛下 |
|||
|
40.16 |
33.81 |
57.72 |
38.17 |
19.41 |
26.56 |
由表3可知，旋流筛的筛分量效率为38.17%，筛下产率为26.56%，筛分质效率只有19.41%(都按-0.074mm计算)。筛上-0.074mm的含量为33.81%，只比给矿低了仅6.35个百分点。
由上述筛分结果可见，旋流筛的分级效率低、效果差，其筛上合格粒级含量大，造成合格粒级矿物在流程中恶性循环，已单体解离的矿物再次进入2次磨矿循环系统产生过磨，使得有用矿物的泥化加重和磁团聚加剧，造成脉石矿物的机械夹带和磁性夹带现象较为严重，从而影响了精矿品位和回收率的提高。同时2次循环量大，不仅影响了选别作业效果，而且制约了1次磨机台时能力的提高，影响选矿成本的降低[3]。同时经现场考察分析认为，旋流筛按粒级分级时不能严格把关, 使部分粗粒级贫连生体、单体脉石混入筛下, 影响了精矿产品质量的稳定和进一步提高。此外，旋流筛在使用周期中筛网经常被堵塞，操作工不得不频繁冲洗筛面，一方面影响了整个流程的作业效率，增加了工人的作业劳动强度，另一方面在冲洗筛面的整个过程中易使粗颗粒物料进入筛下，造成精矿品位的波动，影响生产产品质量的稳定。
表4 原过滤精矿粒级筛析结果
|
粒级/mm |
+0.25 |
-0.25～+0.212 |
-0.212～+0.15 |
-0.15～+0.106 |
-0.106～+0.075 |
-0.075 |
合计 |
|
各产率/% |
1.57 |
3.21 |
8.23 |
11.46 |
20.06 |
55.47 |
100.00 |
|
TFe品位/% |
33.10 |
37.55 |
50.12 |
51.31 |
53.33 |
55.04 |
52.96 |
|
分布率/% |
0.98 |
2.28 |
7.79 |
11.10 |
20.20 |
57.65 |
100.00 |
由表4原过滤精矿粒级筛析结果可知，TFe品位只有52.96%， 其-0.074mm粒级含量只有55.47%， +0.15mm粒级含量却多达13.01%，这部分粒级的TFe品位较低，在33.10%～50.12%之间，而-0.15mm粒级的TFe品位却达到了54.15%，可见+0.15mm粒级的含量直接影响了最终过滤精矿的品位，降低精矿中+0.15mm粒级的含量，将直接提高过滤精矿的品位。因此，2段磨矿分级系统是问题的关键所在，必须强化2段磨矿分级，控制最终精矿粒度，降杂提纯从而提高精矿产品品位。根据现场工艺考察及生产情况，经研究决定采用长沙矿冶研究院生产的GPS1410-3型高频振动细筛，来替代旋流筛进行2段磨矿筛分分级。
3 GPS1410-3型高频振动细筛简介
3.1 GPS1410-3型高频振动细筛工作原理
GPS系列高频振动细筛是由电机通过柔性皮带联轴器驱动具有偏心质量的振动器，使筛箱产生强力振动，筛箱的运动轨迹为圆形、椭圆形或直线形；具有偏心质量的振动器产生惯性力传递给筛箱，在重力和振动弹力的作用下，达到将物料筛分分级的目的[4-5]。
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