選礦廠提高鐵精礦質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的措施
長(zhǎng)沙礦冶研究院陳雯教授著作摘選：

自余永富院士提鐵降硅（雜）思想提出后，國(guó)內(nèi)選礦廠從追求合理鐵精礦品位和回收率，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰非筇岣哞F精礦質(zhì)量、節(jié)能減排、增加經(jīng)濟(jì)效益為中心，開發(fā)了適合各種類型鐵礦提質(zhì)降雜、降本增效的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新藥劑，現(xiàn)已取得了顯著的成果。

1 采用預(yù)選工藝

預(yù)選是指礦石在進(jìn)入磨礦作業(yè)之前，用適宜的選礦方法預(yù)先分離出部分尾礦的選別作業(yè)。由于冶金工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鐵礦石的需求量越來越多，加之采礦工業(yè)的發(fā)展，采用先進(jìn)的采礦方法和大型的采掘設(shè)備，使采出的礦石品位下降，貧化率增加。為了提高入磨礦石品位，節(jié)約選廠能耗，減少磨礦量，近年國(guó)內(nèi)外磁選廠廣泛采用預(yù)選工藝。
本鋼歪頭山鐵礦選礦廠，在粗碎之后入自磨前，對(duì)350-0mm的礦石采用CTDG1516型大塊礦石永磁干式磁選機(jī)預(yù)選，拋廢產(chǎn)率12-13%，使入磨礦石品位提高3.62個(gè)百分點(diǎn)，磁性鐵回收率99%以上，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1000萬元以上。鞍鋼弓長(zhǎng)嶺選礦廠一選車間，采用CTDG-1220N型大塊礦石永磁干式磁選機(jī)對(duì)75-0mm的中碎產(chǎn)品預(yù)選，原礦品位31.61%，精礦品位33.68%，尾礦產(chǎn)率8.73%、品位9.97%，鐵回收率97.04%，年經(jīng)濟(jì)效益4350萬元。首鋼水廠選礦廠對(duì)12-0mm的細(xì)碎產(chǎn)品采用C80型永磁磁滑輪，一粗一掃工藝干式預(yù)選，可丟棄產(chǎn)率8-9%，品位10.50%合格尾礦，入磨礦石品位提高1-1.5個(gè)百分點(diǎn)。所丟棄尾礦量基本等于增加一個(gè)系統(tǒng)的磨礦量，為多產(chǎn)精礦提高精礦質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。
昆鋼王家灘菱鐵礦采用長(zhǎng)沙礦冶研究院研制的廣義磁選機(jī)對(duì)0-6mm原礦進(jìn)行粗粒預(yù)選，可將菱鐵礦品位由31.45%提高到35.18%，預(yù)選效果顯著。酒鋼樺樹溝鐵礦總儲(chǔ)量2.7億t，主要鐵礦物為鏡鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦，均屬弱磁性鐵礦；脈石礦物為碧玉、重晶石、石英。為提高選礦廠入磨礦石的鐵品位，2002年8月，樺樹溝鐵礦完成了年處理量450萬噸的預(yù)選拋尾工程項(xiàng)目，拋尾設(shè)備采用美國(guó)奧托昆普公司的永磁強(qiáng)磁選機(jī)，對(duì)15-30mm粒級(jí)塊礦進(jìn)行預(yù)選，可拋掉產(chǎn)率13.66%、品位10.43%的合格尾礦，入磨礦石鐵品位由34.12%提高至37.86%；對(duì)0-15mm粒級(jí)粉礦進(jìn)行預(yù)選，拋掉的尾礦產(chǎn)率為11.04%、品位為12.13%，入磨礦石鐵品位則由31.90%提高到34.35%。降低了鐵礦山的截止出礦品位，減少了運(yùn)輸成本和選礦加工費(fèi)用，投產(chǎn)后，2005年獲得直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)500萬元以上。

預(yù)選工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以拋出較粗粒級(jí)的合格尾礦，將其直接填充至采空區(qū)不僅可以解決尾礦的排放問題，而且降低了充填成本，具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 采用多碎少磨工藝

破碎磨礦作業(yè)能耗約占選礦廠總能耗的50-70%，其中磨礦作業(yè)的能耗又占碎磨作業(yè)能耗的80%以上，降低磨礦作業(yè)能耗的有效途徑就是降低入磨礦石粒度，即多碎少磨。主要措施是采用大型化、大破碎比、高效、低耗的新型破碎設(shè)備，使入磨礦石粒度降低。近年來，我國(guó)選廠通過引進(jìn)山特維克（Sandvik）、美卓（Metso）等國(guó)外公司的高效液壓圓錐破碎機(jī)，使入磨礦石粒度降至12（10）-0mm，節(jié)能降耗效果明顯。如太鋼尖山鐵礦擴(kuò)建后的破碎系統(tǒng)通過將6臺(tái)國(guó)產(chǎn)2200型圓錐破碎機(jī)（中碎2臺(tái)、細(xì)碎4臺(tái)）全部更換為生產(chǎn)能力大、破碎效果好的進(jìn)口美卓HP-500型破碎機(jī)和山特維克H-8800型破碎機(jī)，使破碎產(chǎn)品粒度-12mm 含量達(dá)到90%左右，選礦廠整體產(chǎn)能提高8%以上，小時(shí)節(jié)約電耗128KW。
采用高壓輥磨機(jī)也是降低入磨礦石粒度的有效措施。高壓輥磨機(jī)由于利用層壓破碎的工作原理，能量利用率高，礦石粉碎能耗一般為0.8-3.0KW•h/t，比常規(guī)的破碎設(shè)備節(jié)能30%左右，系統(tǒng)產(chǎn)量提高25-30%。目前已在在國(guó)內(nèi)鐵礦選廠得到推廣和應(yīng)用。馬鋼南山鐵礦凹山選礦廠通過引進(jìn)1臺(tái)德國(guó)魁伯恩（Koeppern）公司RP630/17-1400型高壓輥磨機(jī)將18-0mm細(xì)碎產(chǎn)品破碎到3-0mm，使選礦廠的處理能力由550萬t/a提高至700萬t/a 。

3 應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備

影響磁選精礦品位的主要是磁性鐵礦物和石英脈石的連生體，單靠多次磁選是無法把連生體分選出去的，只有采用陽(yáng)離子或陰離子反浮選技術(shù)，利用連生體中石英和浮選藥劑作用后，石英表面疏水可以粘附在氣泡上易于浮選的特性，實(shí)現(xiàn)連生體與鐵礦物的分選，達(dá)到脫硅提高鐵精礦質(zhì)量的目的。該分選技術(shù)效果好，從2002年到2008年我國(guó)鐵礦山選礦廠采用反浮選技術(shù)改建和擴(kuò)建的選礦廠生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1  陰（陽(yáng)）離子捕收劑反浮選脫硅工藝主要選礦廠生產(chǎn)指標(biāo)

進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)鐵精礦質(zhì)量的需求，也帶動(dòng)了高效新型選礦設(shè)備的研究與發(fā)展。2000年以來，國(guó)內(nèi)研制出多種選別磁鐵礦石的精選設(shè)備，如：磁力和重力結(jié)合的磁-重脈動(dòng)低磁場(chǎng)的磁重選礦機(jī)（磁選柱、淘洗磁選機(jī)）、磁力和粒度篩分相結(jié)合的磁場(chǎng)篩選機(jī)、細(xì)篩孔MVS電磁高頻振網(wǎng)篩以及多磁極的BX弱磁選機(jī)等，這些精選設(shè)備可有效地分散物料的磁團(tuán)聚，排出其中夾雜的貧連生體和脈石礦物，提高鐵精礦品位，其中一些磁鐵礦選廠的生產(chǎn)指標(biāo)見表2。

對(duì)于弱磁性赤（褐）鐵礦的分選，國(guó)內(nèi)除了常用的Slon型立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)外，近年長(zhǎng)沙礦冶研究院又研發(fā)了用于回收微細(xì)粒弱磁性赤（褐）鐵礦的新型高效ZHI型組合式濕式強(qiáng)磁選機(jī)，其具有分選磁場(chǎng)強(qiáng)度高，對(duì)細(xì)粒級(jí)礦物回收效果好、回收率高等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)采用隔粗篩加三道分選盤式結(jié)構(gòu)，前置專門配套的隔粗裝置隔除礦漿中的機(jī)械夾雜和少量粗顆粒礦渣，分選主體采用梯度高達(dá)104 高斯的多層感應(yīng)磁極介質(zhì)?三盤對(duì)應(yīng)的介質(zhì)參數(shù)，形成上盤0.1-0.3T的弱磁選體系，以回收少量強(qiáng)磁性的磁鐵礦和假象赤鐵礦，中盤是1-1.5T磁場(chǎng)強(qiáng)度的中磁選體系，用于回收中粗粒級(jí)赤鐵礦，下盤磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)1.7-1.8T，對(duì)于回收微細(xì)粒赤鐵礦及易泥化的褐鐵礦極其有效，安徽李樓鐵礦二段強(qiáng)磁掃選分流對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，在給礦條件相同的情況下，相對(duì)于Slon立環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)，ZHI型強(qiáng)磁設(shè)備分選所得鐵精礦品位高出0.3個(gè)百分點(diǎn)，尾礦品位低10.09個(gè)百分點(diǎn)，磁選作業(yè)回收率高26.57個(gè)百分點(diǎn)。

表2 新設(shè)備分選鐵精礦技術(shù)指標(biāo)

2.4 研發(fā)新型選礦藥劑

由于我國(guó)貧赤鐵礦嵌布粒度微細(xì)，細(xì)磨過程中泥化嚴(yán)重，因此耐礦泥的陰離子反浮選技術(shù)在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用，伴隨該技術(shù)而開發(fā)的針對(duì)脈石礦物以石英為主的鞍山式鐵礦高效利用的NaOH、苛化淀粉、石灰和脂肪酸類捕收劑四種藥劑制度組合也成為經(jīng)典的藥劑制度而沿用至今，雖然各研究院所及企業(yè)在陰離子捕收劑種類上推陳出新、百家爭(zhēng)鳴，但20多年來始終沒有超越該工藝流程開發(fā)之初所確立的原則工藝流程、四種反浮選藥劑、30℃以上的浮選溫度等關(guān)鍵技術(shù)根本。

近年在陰離子浮選藥劑研發(fā)方面取得的主要成績(jī)是開發(fā)出了高效利用太鋼袁家村鐵礦、安徽李樓鐵礦等難選鐵礦的陰離子浮選藥劑，這類型鐵礦的主要特點(diǎn)是脈石礦物除石英外，還有相當(dāng)部分的角閃石、綠泥石等含鐵硅酸鹽礦物，新研發(fā)的藥劑不僅對(duì)綠泥石、角閃石有很好的選擇性，同時(shí)還有對(duì)溫度適應(yīng)范圍廣，耐礦泥的特點(diǎn)。近年一些新研發(fā)藥劑的工業(yè)應(yīng)用情況列于表3中。

表3  新型陰離子藥劑的工業(yè)應(yīng)用情況

 從表中可以看出，對(duì)于安徽李樓鐵礦，新藥劑與現(xiàn)場(chǎng)原藥劑二者在用量相當(dāng)?shù)臈l件下，采用新藥劑獲得的浮選指標(biāo)有較大提高；對(duì)于太鋼尖山鐵礦和司家營(yíng)鐵礦，在獲得浮選指標(biāo)相近的情況下，采用新藥劑浮選的直接效果是藥劑用量大幅度減少。與現(xiàn)場(chǎng)原藥劑相比，三個(gè)礦山采用新藥劑后的浮選溫度均得到降低，其中以司家營(yíng)鐵礦的浮選溫度降幅最大，高達(dá)15℃。以司家營(yíng)鐵礦浮選溫度降低15℃進(jìn)行節(jié)能減排計(jì)算分析可知，可以節(jié)省鍋爐及供暖設(shè)備投資以及帶來的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用2424萬元/年，其它藥劑費(fèi)用節(jié)約605.16萬元/年，可見降本效益十分可觀；同時(shí)溫度降低對(duì)提高環(huán)境效益也非常顯著，按年處理量300萬t選廠計(jì)算，每年可以少用6.06萬t原煤，按工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標(biāo)準(zhǔn)煤，就產(chǎn)生二氧化碳2.62t，二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg計(jì)算，一年可以少排二氧化碳15.88萬t, 二氧化硫515.1t，氮氧化物448.44t；另外溫度降低還可以有效改善職工的工作環(huán)境、保護(hù)職工的身心健康。