磁铁矿石预选工艺的优化研究及实践

　随着钢铁工业的快速发展，对铁矿石的需求量迅速增长，所以贫铁矿石得以大量开采，同时由于先进的采矿技术及大型采掘设备的应用，也部分造成了采出矿石的贫化率上升，从而降低了原矿品位。

　　为节能降耗，降低选矿加工成本，增加企业经济效益，许多选矿厂都应用了预选技术，在矿石进入磨矿作业之前将混入矿石中的岩石剔除。磁铁矿石的预选，广泛采用磁滑轮和大块磁选机，我国应用预选技术的大中型磁铁矿石选矿厂已有20余家，都取得了非常显着的经济效益。

　　磁滑轮或大块磁选机预选作业中，由于受各方面因素的影响，选别产品中在一定程度上都存在矿石、废石相互混杂的现象。该抛弃的废石混入预选精矿中，增加磨矿费用；应予回收的矿石混入尾矿中，则造成矿产资源的浪费，两方面都直接影响选矿厂的经济效益。如何优化预选工艺，改善预选作业的分选效果，实现该丢早丢、充分回收，以达到经济效益的最大化，成为摆在我们面前的一个课题。

　　1、经济合理的回收界限

　　所谓回收界限，就是矿石应被回收的最低品位 aj,（或与之相对应的矿粒中的磁铁矿百分含量αij），即高于此界限的矿石要回收，而低于此界限的要抛弃。回收界限是预选作业中的非常重要的工艺参数，回收界限的确定应遵照经济合理的原则，矿石是否应予回收利用，应视其加工成本是否超过矿石本身的价值而定，成本小于价值就应回收利用。无论这些低品位的矿石是否被回收利用，采矿、运输、破碎等费用均已付出，所以应依据后续磨选作业的加工成本与矿石本身价值相等的原则确定：

　　式中，aj为预选回收界限，%;C为矿石的磨选成本，元/t原矿；卢为湿选精矿品位，%;P为铁精矿价格，元/tε为湿选金属回收率，%.

　　在等式右边各参数中，精矿品位β基本不变，精矿价格P在一定时期内也基本上为定值。因此p-,P可以参考生产实际取定值。随着入磨品位的降低，矿石可磨性变差，导致磨选成本有所升高，但为计算方便，仍可参考生产实际将c取为定值。值得注意的是，金属回收率ε是原矿品位α的变量，ε随a的降低而降低，a越低，对ε的影响就越大。湿选金属回收率不能参照正常生产数据取值，而应由低品位矿石根据试验确定。同时也应注意到，近几年随着铁精矿价格的大幅上扬，回收界限也应相应降低。

　　2、影响预选分选效果的主要因素

　　回收界限更多地对于单个矿粒而言的。在生产实践中，由于受多种因素的影响，回收界限比较容易模糊：部分应予回收的矿石有被抛弃，造成金属流失；还有部分该抛弃的废石混入预选精矿中，增加磨选费用。

　　2.1矿石粒度对分选效果的影响

　　任何一种选矿设备都有其适于选别的矿石粒度。在确定的选矿设备和工艺条件下，给矿粒度是影响选别效果的主要因素之一。对于给定的磁滑轮或大块干式磁选机（包括转速等参数），回收磁性矿粒所需比磁力F磁是随矿粒粒度的变化而变化的，粒度越大，所需的比磁力F磁也就越大，矿粒的磁铁矿含量也应越高。假定磁滑轮恰能回收磁铁矿含量为αcj粒度为d的矿粒，设d1

　　2.2水分对分选效果的影响

　　矿石的水分主要来自井下开采夹带的水分以及露天存放渗入的雨水。矿石含水时，矿粉、矿泥或相互粘结，或粘附在大块矿石上，造成了磁性矿石和非磁性矿石混杂，给分选带来了困难。矿石间的这种粘着力随矿石含水量增加及矿石粒度的减小而增大。当粘着力超过一定值时，就难以实现分选。一方面，小块粉状磁性矿石粘附在大块废石上，被甩到废石中；另一方面，小块粉状废石粘附在大块矿石上进人预选精矿。

　　2.3给矿量对分选效果的影响

　　在讨论粒度对分选界限的影响时，所考虑的仅仅是单层分选，即在圆筒表面仅存在一层矿粒。生产中由于给矿量的波动，有时是单层人选，有时是多层人选。多层人选时，由于磁场力HgradH随距筒面距离的增大而降低，从而导致位于外层的磁铁矿含量较高的矿粒可能受到较小的比磁力而被甩到尾矿中，而位于内层的磁铁矿含量较低的矿粒可能受到较大的比磁力而被回收到精矿中，也造成预选精、尾中矿石、废石相互混杂。

　　2.4优化磁铁矿石预选工艺的途径

　　通过分析矿石粒度、水分、给矿量等因素对磁铁矿石预选分选效果的影响，我们不难得出优化预选工艺、改善预选作业分选效果、实现该丢早丢充分回收、达到经济效益的最大化的途径是：

　　（1）分级预选，以减少因矿石粒度差异而造成的损失；

　　（2）采用干湿联合流程，以减少因矿石水分而造成的损失；

　　（3）加强扫选，尽可能单层分选，以减少给矿量对分选效果的影响。

　　3、金岭铁矿预选工艺不断优化的生产实践

　　金岭铁矿是我国最早采用预选工艺的大中型磁铁矿石选矿厂之一，随着对预选工艺认识的提高，随着磁选技术的发展，尤其是近年来钕铁硼高磁能积磁性材料的应用为预选提供了高性能的工艺设备，金岭铁矿的预选工艺不断得以优化。

　　3.1历史沿革

　　（1）一段电磁磁滑轮预选。1965年自行设计了咖l 030 mm×1045 mm水冷自冷电磁磁滑轮，其破碎预选流程为两段一闭路干式磁选流程。原矿经900 mm×1200l,'nm颚式破碎机破碎后进入预先筛分，筛上的矿石（14-200 him）经干式磁选抛废后进入φ1300 mm×1600 mill可逆锤式破碎机，细碎产品经检查筛分，筛下物与预先筛分筛下物合并为合格粉矿，筛上物返回干式磁选，废石选出率大约在66%左右。

　　（2）干式磁选尾矿扫选。1976年，建成了充填破碎系统，在为采场提供充填料的同时，利用φl030mm×1045 mm水冷自冷电磁磁滑轮对破碎后的干式磁选尾矿（0-150 m/n）进行扫选，回收矿石产率约占干选尾矿的7%,回收矿石品位25%左右。

　　（3）两段磁滑轮预选。1985年，利用咖750 mm×750 mill磁滑轮对检查筛分的筛上物（14~50 mm）进行干式磁选，废石选出率由66%提高到80%左右。1995年，因设备故障频繁，拆除二段φ750 mm×750 mm永磁磁滑轮又恢复为一段磁滑轮预选。

　　（4）CTDGl010N磁选机的应用。φ1030 mm×1045mm水冷自冷电磁磁滑轮的应用为金岭铁矿带来了非常可观的经济效益，但是进一步研究却发现它也存在着一些问题：一是磁场力及其作用深度小，导致一部分磁铁矿含量较低的矿石被甩到废石中，造成金属流失；二是磁极沿圆周方向同极性排列，不利于清除夹杂在磁性矿石间的废石，影响精矿质量；此外它结构复杂，故障比较频繁。

　　1998年，我们首先用价格法确定了预选抛废作业经济合理的回收界限，其次是通过考察计算确定了适宜的计算粒级，并依此选择设计了CTDGl010N型大块干式磁选机。该磁选机磁感应强度选择适当，磁感应强度由180mT提高至240 mT,降低了干选尾矿品位，实际抛弃废石品位为6.6%,比使用电磁磁滑轮降低了1个百分点；磁系设计合理，磁极沿圆周方向异极性排列，因此而增加了磁翻**,减少了预选精矿中废石的混入，改善了分选效果。

　　每年多抛废石14130t.预选精矿产率提高了7.4个百分点，虽人磨品位有所降低，但总的铁精矿产率提高了0.7个百分点，以当时的产量和价格计，年综合效益100万元以上。

　　3.2粉矿湿式预选

　　例如：预先筛分后的0~14 mm的矿石没有经过预选，同时经过细碎又有一部分废石解离出来。由于干式预选给矿粒度不均、水分大以及料层厚等原因，矿石中的废石也没有被充分脱除。根据贫化率推算，仍有1/3左右的废石未能分选出来。近年来，由于钕铁硼高磁能积磁性材料的应用，成功研制了湿式预选磁选机，磁选机分选区表面磁感应强度达到O.3 T以上，可以处理20-0 mm的矿石，为磁铁矿石预选工艺的优化提供了设备条件。

　　金岭铁矿矿石属矽卡岩型多金属磁铁矿石，除生产主要产品铁精矿外，还综合回收铜、钴金属，这就必然使湿式预选工艺相对要复杂一些。试验室试验研究表明，+2 mm以上各粒级磁选尾矿品位均低于或接近我矿湿选尾矿品位，金属分布率很低，可作为合格尾矿抛出，而一2 In/n以下粒级磁选尾矿铜、硫、钴品位均明显高于精矿，此粒级必须回收利用。

　　根据试验室试验、半工业试验结果，2002年金岭铁矿在入磨前增设一段湿式预选抛废作业，粉矿经磁选机预选，精矿直接进入球磨机，预选尾矿自流到振动筛筛分，其中2~14 mm粒级作为废石抛掉，0.2mm粒级的预选尾矿送至分级机预先分级。粉矿品位44.73%,分级溢流品位47.90%,提高了3.17个百分点；预选抛废品位5%,略低于湿选尾矿品位。由于及早抛掉了难磨的废石，使球磨分级系统处理能力大幅度提高，由原来的38 t/h提高到46 t/h.

　　3.3干式磁选扫选的改进

　　2005年6月，对原有的充填破碎系统进行了改造，将扫选用的φ1030 mm×1045mm水冷自冷电磁磁滑轮改为CTDG0806N磁选机，磁感应强度由180mT提高至240mT,磁极沿圆周方向异极性排列，同时皮带速度由1.6 m/s降低到1.0 m/s.由于磁感应强度高、带速降低，回收矿石产率由原来的7%提高到9%,每年可多回收品位为26%左右的矿石5000 t.

　　通过近40年来的不断改进，金岭铁矿的预选工艺得以逐步优化，也取得了非常好的效果，2004年全矿围岩混人量46.3万t,通过预选选出废石共41.6万t,废石选出率达到90%,矿石预选为金岭铁矿节约了大量的磨选费用。通过不断加强扫选，也尽可能地保证了矿石的充分回收。

　　金岭铁矿预选工艺优化的思路和已经取得的成果，将为节能降耗、降低选矿加工成本、充分利用宝贵的矿产资源、提高经济效益产生巨大的影响，同时也将为同类型矿山的技术改造提供借鉴。

　　4、结论

　　（1）回收界限是预选作业中的非常重要的工艺参数，回收界限的确定应遵照经济合理的原则，以价格法确定。其中，湿选金属回收率不能参照正常生产数据取值，而应由低品位矿石根据试验确定。同时，回收界限也应随着铁精矿价格的变动而适当变动，以求经济效益的最大化；

　　（2）受矿石粒度、水分、给矿量等因素的影响，磁铁矿石干式预选不可避免地存在选别产品中矿石、废石相互混杂的现象，分选效果不佳；

　　（3）结合金岭铁矿近40年来预选工艺不断改进的生产实践，提出了优化磁铁矿石预选工艺，确保该丢早丢、充分回收的途径：

　　①选用高性能的分选设备；

　　②分级预选，以减少因矿石粒度差异而造成的损失；

　　③采用干湿联合流程，以减少因矿石水分而造成的损失；

     ④加强扫选，尽可能单层分选，以减少给矿量对分选效果的影响。