和睦山选矿厂分级磨矿联合作业新工艺的研究与应用.pdf

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6 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 1 - 9 4 9 2 .2 0 1 8 .0 6 .0 1 2 和睦山选矿厂分级磨矿联合作业新工艺的研究与应用 薛世润,钱士湖,李明军,汪广全 马钢 集团 控股有限公司姑山矿业公司,安徽马鞍山2 4 3 0 0 0 摘要和睦山选矿磨矿系统现有生产工艺中,高压辊磨机开路超细碎物料粒级0 ~2 0m m ,因其粒级范围较宽 且矿石物料潮湿,加之矿物特性大量脉石的混入、部分矿物过磨等问题,造成磨机处理能力和处理效率不理想等。通 过试验研究,成功将重磁拉选矿机 Z C L A 应用于磨矿给矿的强弱磁性矿物的回收,同时配套自主设计的绞笼式脱水 分级筛设备,探索研究了选矿分级磨矿联合作业新工艺,形成粗粒分选分级磨矿组合,实现提前选别、提前分级,减少 磨矿负荷,降低磨矿成本的目的,最终提前抛尾产率大于1 7 %,磨矿系统处理能力提高2 0 %,为铁矿山宽粒级湿式预 选与磨矿工艺开拓了新的技术模式,经济效益显著,具有良好的推广应用前景。 关键词分级;磨矿;选矿新工艺;重磁拉选矿机;绞笼式脱水分级筛 中图分类号T D 9 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 6 - 0 0 6 2 - 0 5 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no ft h eN e wC o m b i n e dP r o c e s s e so f G r i n d i n ga n dC l a s s i f i c a t i o ni nH e m u s h a nD r e s s i n gP l a n t X U ES h i r u n ,Q I A NS h i h u ,L IM i n g j u n ,W A N GG u a n g q u a n G u s h a nM i n i n gL t d ,M a g a n g G r o u p H o l d i n gC o .,L t d .,M a ’a n s h a nA n h u i2 4 3 0 0 0 ,C h i n a A b s t r a c t I nt h ee x i s t i n gp r o c e s so fg r i n d i n go fH e m u s h a nd r e s s i n gp l a n t ,t h es i z ef r a c t i o no fh i g hp r e s s u r e r o l l e rm i l lo p e n - c i r c u i tm a t e r i a li s2 0 - 0m l n ,a n db e c a u s et h em a t e r i a lh a saw i d es i z eg r a d ea n di sm o i s t ,a l s om i x e d w i t hal a r g en u m b e ro fg a n g u em i n e r a l s ,l e a d i n gt h eg r i n d i n gm a c h i n ep r o c e s s i n gc a p a c i t ya n dp r o c e s s i n ge f f i c i e n c yi s n o ti d e a l .T h r o u g ht e s tr e s e a r c h ,t h em a g n e t i cs e p a r a t o r Z C L A i sa p p l i e dt ot h er e c y c l i n go ft h em a g n e t i cm i n e r a l s i nt h ef e e d i n gs u c c e s s f u l l y ,a n da tt h es a l n et i m e ,t h en e wc o m b i n e dp r o c e s so fg n n d i n ga n dc l a s s i f i c a t i o ni s i n v e s t i g a t e dw i t ht h es k e w i n g - c a g et y p ed e w a t e r i n gc l a s s i f i e r ,w h i c ha c h i e v e dt h ea i mo fd e c r e a s i n gg r i n d i n gl o a da n d r e d u c i n gt h e 画n d i n gc o s t .E v e n t u a l l yt h ec o a r s es i z es e p a r a t i o n r a t eW a sm o r et h a n1 7 %,a n dt h en e w 酾n d i n g c l a s s i f i c a t i o nc a p a c i t yw o u l db eg r e a t e rt h a n2 0 %o ft h eo r i g i n a ls y s t e m .n en e wp r o c e s so p e n e du pan e wt e c h n i c a l m o d e ,a n dh a sr e m a r k a b l ee c o n o m i c a lb e n e f i ta n db e t t e rp r o s p e c to fp o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o n . K e yw o r d s m i n e r a lc l a s s i f i c a t i o n ;g r i n d i n gc l a s s i f i c a t i o n ;n e wm i n e r a lp r o c e s s e s ;Z C L A ;s k e w i n g .c a g e t y p ed e w a t e r i n gc l a s s i f i e r 和睦山选矿系统初期设计规模7 0 万t /a ,矿区 矿石储量近30 0 0 万t ,属于磁铁矿、赤铁矿混合矿, 回收单一磁铁矿,2 0 1 4 年扩产后,产能提升至 1 1 0 万t /a ⋯。目前,和睦山选矿系统生产工艺为三 段一闭路破碎、干抛,主厂房阶段磨选、一段磨矿细 度一7 4 斗m 占6 0 %,二段一7 4 斗m 占9 0 %,弱磁一 磁选柱工艺旧引。近年来,随着矿价不断下跌、市场 对铁精矿粉质量要求的提高以及企业发展的经济效 益等多重因素,严重制约着矿山企业的生产发展,迫 切需要利用新技术、新设备进行技术改造,寻求降低 选矿成本H 引。 应用大粒、粗粒预选,提前抛出尾矿是铁矿山企 业降低选矿成本的高效技术工艺之一,由于磨矿前 全粒度抛尾,相比较分粒级抛尾,能够简化流程,减 少工艺环节,减少球磨负荷【『M ] 。目前,铁矿石的磁 选预选工艺干式一般处理粒度在 6m l n 以上,主要 为矿石预选,湿式一般粒度为一6m m ,然而,能够实 现一3 0 0m m 的湿式预选工艺,并且结合磨矿分级 作业的研究很少。本文提出在矿石粗粒度条件下, 湿式预选的高效作业与磨矿作业相结合,在进入磨 收稿日期2 0 1 7 1 0 - 1 1修回日期2 0 1 8 - 0 9 - 2 9 作者简介薛世润 1 9 8 7 - ,男,陕西商洛人,硕士,工程师,主要从事矿山设备管理工作以及矿山机械的研究。 万方数据 2 0 1 8 年第6 期 薛世润等和睦山选矿厂分级磨矿联合作业新工艺的研究与应用 6 3 机前实施粗粒预选,预选后的精矿分级粗粒进入磨 矿,细粒级与磨矿机的排矿混合进人旋流器分级生 产磨矿产品粒度,粗粒返回磨矿闭路,脉石提前抛尾 处理,提高有效处理量。 1 和睦山系统生产工艺流程 目前,和睦山选矿系统的生产工艺流程从上道 工序高压辊磨机处理的来料进人圆筒矿仓,仓内粉 矿经圆盘筛式给料机、给矿皮带,送人一段M Q S 3 2 3 6 格子型球磨机内,经过一段球磨机、一次旋流器组成 的一段闭路磨矿分级系统,一次水力旋流器的底流返 砂回一段球磨机,溢流部分被送人一次弱磁选机弱粗 选,抛尾部分进入圆筒细筛筛分,筛上物进高梯度强 磁选机。筛下物、高梯度强磁抛尾经尾矿流槽排至尾 矿大井;筛上物、弱磁选、强磁选精矿部分送人二次泵 池,经砂泵泵给二次水力旋流器分级。二次水力旋流 器溢流部分被送人下道选别工序,底流沉砂部分进二 段Z T M Y 3 2 3 6 溢流型球磨机再磨,排矿汇集至二次泵 池。二次水力旋流器与二段球磨机构成二段闭路磨 矿分级系统H J 。二段旋流器分级溢流,经过高频细 筛、浓缩磁选机磁选,从筛上浓磁精及二段球磨排矿 的细度看,进入三段磨矿细筛,三段磨机磨矿细度 一7 4I x m 含量基本控制在9 2 %以上,改造前的系统 生产流程如图1 所示。 原矿 图1 和睦山选矿磨选工艺流程 F i g .1 ’n I eg r i n d i n gc l a s s i f i c a t i o np r o c e s s i nH e m u s h a nm i n e 三段 磨矿 2 分级磨矿联合作业新工艺的研究 和睦山铁矿选矿2 0 1 2 年扩建采用的方法是在 原有碎矿、筛分、磨矿设备不变的基础上,碎矿系统 放粗细碎产品粒度由1 4a m 提高到2 0m m ,然后加 入高压辊磨机开路磨矿,为了提高磨选系统能力采 用放粗一段、二段磨矿细度,增加三段磨矿及选别工 艺的扩建方案。由于实际实践过程中,高压辊磨机 开路超细碎的物料粒度为0 ~2 0m m ,直接进入磨矿 系统,因为其粒级范围较宽且矿石潮湿,综合选别磨 矿处理能力较低。 为了综合提高磨矿系统处理能力,引入重磁拉 选 Z C L A 磨矿工艺联合作业,采用Z C L A 选矿机 绞笼式脱水分级筛分级磨矿联合作业新工艺【9J ,如图 2 所示。把粗粒湿式预选与磨矿分级结合,形成粗粒 分选分级磨矿组合,提前选别、提前分级,减少磨矿负 荷达到降低磨矿成本的新工艺。其生产工艺为 Z C L A 选矿机实现强磁性矿物和弱磁性矿物的预 选【l0 | ,预选后粗精矿分级粗粒级进入磨矿,细粒级与 磨矿机的排矿混合进入旋流器分级生产磨矿产品粒 度,粗粒返回磨矿闭路,尾矿粗细分离,粗粒可以作为 建材销售,细粒尾矿相比较磨选后的尾矿粒级粗一 些,可以改善尾矿充填的强度,如图3 所示。 Z C L A 给矿 弱磁粗选精矿 弱磁粗选尾矿 图2 重磁拉选 Z C L A 分级磨矿工艺联合 作业工艺流程 F i g .2 T h eZ C L Ag r i n d i n ga n dm i n e r a l c l a s s i f i c a t i o np r o c e s s 万方数据 6 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 图3 重磁拉选分级磨矿工艺设备现场安装图 F i g .3 T h eZ C L Ag r i n d i n ga n dm i n e r Mc l a s s i f i c a t i o n e q u i p m e n ti n s t a l l a t i o n 3工业试验研究及结果 2 0 1 7 年6 月开始对重磁拉选分级磨矿联合作 业进行了工业试验研究,在生产工艺流程调试,确保 生产正常、物料通常的情况下,从以下几个方面进行 了试验研究研究不同给矿量、倾斜角度、转筒转速、 给矿浓度条件下Z C L A 选矿单机选别效果,得到最 优工艺参数;研究考查精矿绞笼式脱水分级圆筒筛 和尾矿绞笼式脱水分级圆筒筛筛上、筛下产率和筛 分效率;研究改造前后,和睦山选矿球磨系统的精矿 产率和回收率,对总尾矿和磁选柱精矿进行产品质 量考察。工业试验期间,确保和睦山原矿水分、磁 性率及可选性尽可能稳定,波动稳定,先后进行了 Z C L A 选矿机单机因素条件试验、绞笼式脱水分级 圆筒筛筛分指标、原矿T F e 品位条件试验。 3 .1Z C L A 选矿机单机条件试验 本次重磁拉选分级磨矿工艺改造工业试验选取 4 个工艺参数作为试验条件,分别为给矿量、倾斜角 度、转筒速度、给矿浓度,在确定设备最佳参数试验 时,设定三个理想条件,分别单独调节其中一个条 件,通过多次取样对比,确定最佳条件,最佳工艺参 数确定后,再进行3 5 批最优条件试验。 3 .1 .1 给矿量条件试验 设定给矿补加水量1 5 0m 3 /h ,简体转速7 .0r /m i n 1 6H z ,筒体坡度1 5 0 ,结合实际生产需要满足 1 5 0t /h 给矿量要求,在给矿量1 5 0t /h 的条件下,相 近给矿品位条件下,给矿量越少,尾矿抛尾产率越 高,精矿提升品位幅度越大,设备分选指标越好,试 验结果统计如表1 所示。 表l给矿量1 5 0t /h 试验统计结果 T a b l e1T e s tr e s u l tw h e nt h ef e e d i n gc a p a c i t y i s1 5 0t /h 给矿量/ % T F e 品位/% 提升品位/尾矿产率/ 给矿精矿尾矿%% 精矿T F e 回收率/% 3 2 .5 33 7 .3 21 2 .6 54 .7 91 9 .4 29 2 .4 5 1 5 03 5 .6 04 0 .1 21 1 .5 84 .5 21 5 .8 49 4 .8 5 3 4 .8 43 8 .9 51 1 .O l4 .1 11 4 .7 19 5 .3 5 平均值3 4 .3 23 8 .8 01 1 .7 5 4 .4 71 6 .6 59 4 .2 2 3 .1 .2 倾斜角度试验 根据生产设计指标,给矿量1 5 0t /h ,给矿补加 水量1 5 0m 3 /h ,简体转速7 .0r /m i n 1 6H z ,调节 Z C L A 选矿厂机简体倾斜角度分别设定为l o 。、1 2 。、 1 5 。,试验统计结果如表2 所示。从表2 可以看出, 简体不同倾斜角度条件下,尾矿产率和精矿T F e 回 收率变化很小,说明简体倾斜角度变化对Z C L A 选 矿机分选指标影响较小,根据生产实际情况,初步将 坡度定位1 5 0 ,后一步将继续探索试验。 表2不同倾斜角度条件下试验统计结果 T a b l e2T h er e s u l tu n d e rt h ed i f f e r e n t o b l i q u e a n g l ec o n d i t i o n s 角度/。给矿精矿尾矿 %% 回收率/% 1 0 。3 4 .2 33 8 .2 21 1 .8 83 .9 91 5 .1 39 4 .7 5 1 2 03 4 .0 8 3 8 .2 5 1 2 .0 94 .1 71 5 .9 49 4 .3 5 1 5 03 2 .8 1 3 6 .6 8 1 1 .5 03 .8 81 5 .3 99 4 。6 l 3 .1 .3 筒体转速试验 设定给矿量1 5 0t /h ,给矿补加水量1 5 0m 3 /h , 筒体坡度1 5 。,调节Z C L A 选矿厂机筒体转速分别为 7 .0r /r a i n 1 6H z 、8 .7r /r a i n 2 0H z 、1 1 .3r /r a i n 2 6H z ,每种转速条件下测试3 组数据,统计平均 值,结果如表3 所示。表3 表明,筒体转速由 7 .0r /m i n 1 6H z 提高到1 1 .3r /m i n 2 6n z 时,尾 矿产率由1 5 .3 %提高到2 5 .8 9 %,提高了1 0 .5 9 个 百分点,提高效果明显,精矿提升品位由4 .2 3 个百 分点提高到7 .6 0 个百分点,净提高了3 .3 7 个百分 点。由此可见,随着筒体转速的提升,尾矿产率不断 增加,在筒体转速达到1 1 .3r /m i n 2 6H z 时,尾矿 产率达到最大值,且尾矿品位都在合理范围内,由此 得出,简体转速1 1 .3r /r a i n 2 6H z 为较佳工艺条 件,后续生产需要,考虑进一步提高筒体转速,测定 各种指标,寻找设备最佳作业参数,实现设备效率最 大化。 万方数据 2 0 1 8 年第6 期 薛世润等和睦山选矿厂分级磨矿联合作业新工艺的研究与应用 6 5 3 .1 .4 浓度试验 设定给矿量1 5 0t /h ,筒体转速1 1 .3r /m i n 2 6 表4 T a b l e4 H z ,筒体坡度1 5 0 ,调节给矿补加水量分别为1 5 0 、 1 7 0 、1 9 0m 3 /h ,试验统计结果如表4 所示。 三种给矿浓度条件下试验统计结果 T e s tr e s u l tu n d e rt h r e ef e e dc o n c e n t r a t i o nc o n d i t i o n s/% 由表4 可知,不同给矿浓度条件下,尾矿产率和 精矿r I F e 回收率变化很小,给矿浓度变低,尾矿品位 呈上升趋势,当给矿浓度为4 7 %时,尾矿产率最高, 尾矿品位处于最大和最小值之间,因此,确定给矿浓 度为4 7 %为较佳工艺参数。 3 .2 绞笼式脱水分级圆筒筛筛分指标试验 经过前期工业生产试验研究,到投人生产两个 阶段,验证了该设备的筛分效率、转速两个重要指 标。经过取给矿平均试样,进行筛析,得到数据a , 取筛上产品的平均试样,得到数据0 ,筛下产品中小 于筛孑L 尺寸粒级口 1 0 0 %,从而测得筛分作业给 矿、筛下产物和筛上产物所通过筛孔尺寸的细粒级 重量的百分数,根据筛分效率计算公式 E 卢 a 一9 /a 卢一0 1 0 0 % 1 式中a 一原给料中小于筛孔尺寸粒级的含 量,%;卢一筛下产品中小于筛孔尺寸粒级的含 量,%;0 一筛上产品中小于筛孔尺寸粒级的含 量,%。在原矿性质波动范围小的情况下,人料粒度 0 2 0n u u ,进入筛分的物料,在滚动过程中小于棒 条间隙 平均7 .8m m 筛孔尺寸的物料,再经过螺 旋叶片将小于4m m 的矿浆排到排矿槽中,大于筛 孔尺寸的物料及废渣从排料端排出,经过测定得知 进入筛分物料中0 4m m 粒级占5 0 %,筛上产物中 含有该粒级1 0 %,以上数据代人计算公式 1 ,得到 筛分效率 E 1 0 0 5 0 1 0 /5 0 1 0 0 1 0 1 0 0 % 8 8 .8 9 % 为了达到最佳的筛分效率,确定最佳的工业参 数,经过条件试验表明,筒体转速为1 5r /m i n 时筛 分效率较高,筛分效率为8 8 .8 9 %,同时,给矿量在 1 2 0 ~1 5 0t /h 时,可以获得较高且稳定的筛分效率, 保持在8 8 %左右。 3 .3 原矿T F e 品位条件数据试验 在近2 个月的分级磨矿联合新工艺工业试验时 间内,工业试验总计取1 9 批条件样,每批3 个条件 9 个样,对其中处理量为1 5 0t /h ,现将原矿具有代表 性的3 2 个条件样按原矿品位分类进行统计,原矿 T F e 品位≤3 4 %代表样本1 7 个、3 4 %一3 6 %代表样 本9 个、≥3 6 %代表样本6 个,三种原矿品位汇总结 果 平均值 如表5 - 7 所示,然后对其3 2 个代表样求 平均值,汇总结果见表8 所示。 表5原矿T F e 品位≤3 4 %汇总结果 1 7 个样本平均值 T a b l e5 A v e r a g er e s u l to f1 7r e p r e s e n t a t i v es a m p l e s u m m a r yi nm i n eg r a d eT F e ≤3 4 % 箜芝堡互星笙丝丝旦坚型丝曼型丝 3 2 .4 1 3 7 .9 l 1 2 .o o5 .5 02 1 .1 29 2 .0 42 .3 9 表6原矿T F e 品位3 4 %- 3 6 %汇总结果 9 个样本平均值 T a b l e6 A v e r a g er e s u l to f9r e p r e s e n t a t i v es a m p l e s u m m a r yi nm i n eg r a d eT F e3 4 %- 3 6 % T F e 品位/%提升品位/尾矿产率/精矿T F e 尾矿M F e 笪 堕笙星丝丝旦堕型丝曼型丝 3 4 .8 9 3 9 .2 2 1 1 .6 44 .3 21 5 .5 09 4 .8 52 .6 7 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 表7原矿T F e 品位≥3 6 %汇总结果 6 个样本平均值 T a b l e7 A v e r a g er e s u l to f6r e p r e s e n t a t i v es a m p l e s u m m a r yi nm i n eg r a d eT F e I 3 6 % T F e 品位/% 提升品位/尾矿产率/精矿T F e 尾矿M F e 坌堑堡笙星笙丝丝旦堕兰』丝曼篁』丝 3 7 .1 2 3 9 .4 81 2 .0 42 .3 6 5 89 7 .1 52 .9 2 表83 2 个代表样汇总结果 平均值 T a b l e8 A v e r a g e r e s u l to f3 2 r e p r e s e n t a t i v e s a m p l es u m m a r y 墅曼垡[ 丝 提升品位/尾矿产率/精矿T F e 尾矿M F e 给矿精矿尾矿 %% 回收率/%品位/% 3 3 .9 2 3 8 .5 6 1 1 .8 94 .6 41 7 .4 09 3 .7 22 .6 l 由表5 - 8 可知 1 给矿品位成为影响抛尾产率的主要因素,随 着给矿品位的提高抛尾产率降低,原矿品位≤3 4 % 条件下,抛尾产率可达到2 1 .1 2 %。 2 精矿品位波动较小,主要集中在T F e 品位 3 8 %一4 0 %之间,给矿品位越低精矿提高的幅度 越大。 3 尾矿品位主要集中在T F e 品位小于1 2 %。 4 Z C L A 选矿分级磨矿联合作业在目前生产工 艺条件下,平均抛尾矿产率为1 7 .4 0 %,尾矿平均品 位1 1 .8 9 %,精矿平均品位3 8 .5 6 %,提升幅度为 4 .6 4 个百分点,磨矿处理能力较之提高2 0 %。 4 结果与讨论 4 .1 工艺存在问题分析 1 和睦山采矿系统来料的特性,比如原矿品 位、物料潮湿情况以及磨矿前破碎筛分工序的粒度 等变化,都会直接影响预选参数的变化,进而影响重 磁拉选分级磨矿联合作业的分选指标。 2 给矿中由于混入的铁丝等杂物、大块压团因 素易堵塞给矿箱,影响设备的正常运行和分选指标。 3 绞笼式脱水分级精矿筛筛孔由于设计时尺 寸 一7m m 较大,造成筛下物料进入磨机、旋流器 的粒度范围较宽,影响一段旋流器的分级效率。 4 .2 下一步研究方向 1 研究补充重磁拉选矿机 Z C L A 倾斜角度、 转速等部分条件试验样,优化最优工艺,实现条件下 7 2h 联系跟踪考察系统。 2 进一步研究工艺流程,一段磨矿分级调试, 如将一段溢流粒度提高到6 0 %以上,如将精矿绞笼 筛4m m 筛网换成3m m 筛网,减少一段旋流器粗颗 粒含量,降低一段旋流器负荷,对产品粒级进行进一 步分析。 3 研究优化给矿打散装置,提高对来料中的大 块压团进行良好打散,同时,磨前给料增加除铁器, 提前除去来料中的铁丝等杂物,综合提高重磁拉选 分选处理效果。 5结论 对和睦山选矿磨选系统开展重磁拉选分级磨矿 联合作业新工艺研究与应用,为铁矿山宽粒级湿式 预选与磨矿工艺开拓了新的技术模式,通过对长沙 矿冶院研制的重磁拉选矿机 Z C L A 应用升级,配 套自主设计的绞笼式脱水分级筛,深入研究了磨选 磨前工艺存在的问题,大胆实践应用预选与磨矿工 艺相结合的新工艺,提高了磨矿有效作业率,为企业 运用新技术实现显著经济效益指明了研究方向。 参考文献 [ 1 ] 张伟,钱士湖.和睦山磨矿系统工艺改造与实践[ J ] . 现代矿业,2 0 1 7 1 1 2 1 - 2 2 ,2 5 . 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