前言
在一般礦物加工環(huán)節中,為保證選礦效果及得到合格的精礦質(zhì)量,都要求對原礦進(jìn)行破碎磨礦至很小的粒度,使組成礦物結構中的單體完全解離。針對不同的礦物結構,一般破碎作業(yè)占到選礦總成本的20%~30%,磨礦作業(yè)占到總成本的40%~60%,其他作業(yè)占總成本的10%~40%近些年,隨著(zhù)我國乃至世界上礦產(chǎn)資源的日益匱乏、貧化,資源價(jià)格不斷增高,有越來(lái)越多的低品位礦產(chǎn)資源(如鐵礦、錳礦等)面臨選擇。但是,①若將這些貧礦資源按常規選礦流程破碎、磨礦到1mm以下進(jìn)入高梯度磁選,因其過(guò)大的破碎、磨礦成本,貧礦資源就沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值,只能丟棄;②自然界常有一些風(fēng)化較重礦產(chǎn)資源,或礦石結構比較松散,開(kāi)采后稍加破碎、篩分,大部分就是5mm以下的顆粒,若不經(jīng)磨礦能直接進(jìn)行分選富集,則可大大的節省磨礦成本,節約能源,增大對此類(lèi)型資源的可利用性;③對一些品位極低的礦產(chǎn)資源,破碎后不予磨礦,直接進(jìn)入高梯度強磁機進(jìn)行預選處理,先拋棄大量廢石,只對獲得的粗精礦進(jìn)行再磨再選,則將大大的減少再磨礦量,不僅節約能源,而且將大幅度地降低二段磨礦的生產(chǎn)成本。
1 技術(shù)背景
我國鐵礦石主要生產(chǎn)地集中在遼寧、內蒙、山西、四川、河北，產(chǎn)量占全國產(chǎn)量的73.1%（2019年統計數據）。經(jīng)過(guò)幾十年的長(cháng)期發(fā)展和總結，結合我國鐵礦資源“貧、赤、雜、細”等特點(diǎn)，我國的鐵礦石選礦技術(shù)形成了具有鮮明特色的代表性工藝：破碎-階段磨礦-弱磁選-階段強磁選-反浮選作業(yè)，該流程主要通過(guò)弱磁選回收部分磁鐵礦，階段強磁選實(shí)現提鐵降硅，再通過(guò)精礦反浮選工藝獲得鐵精礦。由于我國鐵礦資源的天然稟賦差，造成了國產(chǎn)鐵礦石選礦技術(shù)難度大、成本高等特點(diǎn)，長(cháng)期以來(lái)，綜合選礦成本高居不下，高企的生產(chǎn)成本與國外進(jìn)口鐵礦石的相對低廉的價(jià)格，形成了我國鐵礦石資源長(cháng)期嚴重依賴(lài)進(jìn)口的現狀（我國進(jìn)口鐵礦石量占全球鐵礦石貿易量的73%，進(jìn)口量為11.7億噸，2020年統計數據）。因此，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新，提升鐵礦石開(kāi)發(fā)的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，是我國擺脫鐵礦石進(jìn)口依賴(lài)的必然趨勢。
目前磨前細碎技術(shù)的應用已經(jīng)得到大量普及，同時(shí)“預先拋廢”先進(jìn)選礦理論日漸成為發(fā)展趨勢。在此基礎上，新型粗粒濕式弱磁—強磁預選拋廢工藝應運而生，創(chuàng )新發(fā)展出以“粗粒級”為核心研究方向的新型濕式預選拋廢技術(shù)，并獲得了成功應用。
安徽某大型礦業(yè)公司擁有鐵礦石年生產(chǎn)能力450萬(wàn)噸。隨著(zhù)生產(chǎn)的持續運行，目前礦山尾礦庫庫容緊張和降本增效需求依舊嚴峻，為從源頭上減緩尾礦庫庫容緊張的問(wèn)題，同時(shí)為提高礦山經(jīng)濟效益，該公司在新技術(shù)新裝備的應用開(kāi)發(fā)上進(jìn)行了創(chuàng )新突破，采用新型粗粒濕式弱磁—強磁預選拋廢工藝，取得了良好的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標。
2 原礦性質(zhì)
該礦山混合鐵礦石化學(xué)多元素分析、鐵物相分析結果分別見(jiàn)表1、表2 ：
從表1可見(jiàn)：礦石中主要有價(jià)元素是鐵，但品位較低，全鐵品位僅為28.11%；雜質(zhì)主要是SiO2，其次是Al2O3，二者合計含量為 46.57%；有害雜質(zhì) S、P含量都很低，對鐵精礦的質(zhì)量影響小。
從表2可見(jiàn)，礦石中鐵礦物主要以赤鐵礦為主，其次為磁鐵礦、硅酸鐵，其分布率分別為57.95%、28.92%和11.70%。
3 試驗方法
原礦經(jīng)高壓輥磨破碎至不同粒度，因原礦中含有磁鐵礦等強磁性礦物，試驗中優(yōu)先采用弱磁選機選出磁鐵礦等強磁性礦物，弱磁選尾礦再采用大顆粒型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機進(jìn)行選別。強磁預選作業(yè)采用贛州金環(huán)磁選設備有限公司生產(chǎn)的SLon-500大顆粒型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機，弱磁預選作業(yè)采用CTS-400×400型號永磁筒式磁選機，磁場(chǎng)強度固定為120 kA/m，試驗流程如圖1所示。
4 試驗結果及分析
根據上述流程，為了充分驗證該工藝的可靠性和優(yōu)越性，分別從粒度、背景磁場(chǎng)強度、脈動(dòng)流體力學(xué)因素、礦漿條件等多種工況條件下開(kāi)展試驗，獲得了最佳的選礦技術(shù)指標。并在在最佳工藝條件下，對混合鐵礦石礦進(jìn)行濕式預選工藝試驗，試驗結果見(jiàn)圖2：
圖2 濕式預選工藝數質(zhì)量流程
從圖2可見(jiàn)，預選后粗精礦品位達到 39.61% ，較原礦提高近11個(gè)百分點(diǎn)，金屬回收率達到93.82%。預選尾礦產(chǎn)率為31.88%，品位為5.58%，金屬損失率僅為6.18%，預選指標優(yōu)異。
5 現場(chǎng)工業(yè)試驗
為驗證實(shí)驗室的試驗結果，該公司決定利用現有工藝設備配套大顆粒強磁機建設一條工業(yè)試驗線(xiàn)，采用一臺SLon-2000大顆粒型強磁選機進(jìn)行48小時(shí)連續生產(chǎn)試驗?，F場(chǎng)試驗設備及48小時(shí)平均工業(yè)試驗指標分別如下圖3和表3：
圖3 現場(chǎng)工業(yè)試驗
由48小時(shí)平均工業(yè)試驗指標知，SLon-2000大顆粒強磁機處理量在50t/h時(shí)，粗精礦品位達到42.58% ，較原礦提高近14個(gè)百分點(diǎn)，預選尾礦產(chǎn)率為37.12%，品位為5.56%，工業(yè)試驗結果優(yōu)于實(shí)驗室試驗結果，這可能是連續生產(chǎn)過(guò)程中設備運行較穩定，說(shuō)明SLon大顆粒型高梯度磁選機具有優(yōu)良的適應性和分選效率。
在工業(yè)試驗線(xiàn)達產(chǎn)達標后，該公司在原有工藝的基礎上進(jìn)行新技術(shù)新裝備的改造升級，取得了巨大的技術(shù)指標和經(jīng)濟效益。
圖4 2臺SLon-3500大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機
6 工業(yè)應用前景分析
新技術(shù)新裝備的應用，可為礦山企業(yè)帶來(lái)如下益處：
（1）通過(guò)濕式預選之后，減少了約37%的入磨礦量，提高入磨品位至42.58%，降低入磨粒度至3mm，有效提高球磨機臺時(shí)作業(yè)率，從而增加選礦廠(chǎng)的年處理量；
（2）實(shí)現預先拋尾率為37.12%，預先拋尾礦產(chǎn)品經(jīng)脫水篩分級后，篩上產(chǎn)品可進(jìn)行外銷(xiāo)，同時(shí)減少選礦廠(chǎng)的尾礦排放量，延長(cháng)了尾礦庫使用壽命，顯著(zhù)增加礦山企業(yè)的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
圖五大顆粒立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機發(fā)明專(zhuān)利
7 結論
采用粗粒濕式弱磁—強磁預選工藝，預選拋尾后磨礦量大大減少帶來(lái)了運行成本大幅降低,另外,預選尾礦可通過(guò)分級獲得部分建筑用砂出售，既“減排”又“增效”, 大大減少選礦廠(chǎng)的尾礦排放量，延長(cháng)了尾礦庫使用壽命，顯著(zhù)增加礦山企業(yè)的經(jīng)濟和環(huán)境效益。該工藝可作為鐵礦的新型選礦工藝推廣至國內外新建礦山項目流程中，也可作為現有選礦廠(chǎng)改造設計依據。
