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歪头山铁矿排土场废石精选工艺研究及实践
2014-10-17
歪头山铁矿是集采矿、选矿、运输为一体的大型综合矿山,是本钢两大主要原料基地之一。矿石运输方式采用电机车及汽车联合作业方式,由于矿体受构造影响,矿区地质条件复杂,岩脉穿插切割严重,个别部位的矿体相当零散,矿岩混杂严重。
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歪头山铁矿是集采矿、选矿、运输为一体的大型综合矿山,是本钢两大主要原料基地之一。矿石运输方式采用电机车及汽车联合作业方式,由于矿体受构造影响,矿区地质条件复杂,岩脉穿插切割严重,个别部位的矿体相当零散,矿岩混杂严重。在生产过程中矿石损失较大,为避免造成矿石资源的流失和浪费,专门成立了一个矿石回收车间对排往土场的废石进行回收利用。2009年投资500万元,首先分别在上盘土场255m、275m和马耳岭1#土场投资兴建了3套干式磁选机系统。经过多年的努力,目前已在排土场陆续共计建立了9条矿石回收生产线,极大地缓解了矿源紧张的局面,不仅合理地利用了宝贵的矿产资源,而且也有效地增加了贫困职工的收入,解决了综合厂部分职工的就业问题,促进了矿区的和谐与稳定。

1 排土场废石粗选工艺技术路线

1.1排土场废石粗选工艺流程

排土场岩石通过电铲上装到汽车输送到作业现场,通过铲装机卸料到筛孔为200mm的格筛上,小于200mm的岩石通过皮带输送到磁场强度为4500oe的磁滑轮上进行分选,矿石通过汽车输送到倒装站台,通过电机车运送到选矿车间破碎站,废石通过汽车排回土场。工艺流程图见图1。


图1 排土场废石粗选工艺流程图


 

1.2设计主要技术指标

回收矿石品位:≥18% ;矿石磁性率:≥37%;磁选管试验指标(-200目85%):精矿品位≥67.50%,回收率≥82%。

1.3粗选工艺生产应用实践

矿石回收粗选生产投入运行以来,在30天内采样品10套,对各项指标进行了考查分析,结果见表1。


表1   排土场废石粗选工艺考查结果%

样品

废石品位

矿石品位

矿石磁性率

磁选管试验指标(-200目85%)

精矿品位

回收率

样品1

12.05

17.35

38.24

66.95

75.34

样品2

12.28

16.75

37.21

67.05

72.65

样品3

13.04

18.52

38.84

67.55

81.68

样品4

11.98

16.26

37.24

66.50

73.92

样品5

12.18

16.85

37.62

67.25

78.69

样品6

12.54

16.75

37.23

67.28

79.36

样品7

11.62

16.38

36.95

66.68

78.34

样品8

12.39

18.02

37.53

67.45

80.38

样品9

12.67

17.83

37.92

67.65

81.82

样品10

12.32

17.56

37.62

67.28

80.30

平均

12.31

17.23

37.64

67.16

78.25


从表1可知,排土场废石经粗选后,品位平均提高4.92%,低于设计指标18%,并且磁选管试验指标精矿品位67.16%、回收率78.25%均低于设计指标,说明经粗选回收后的矿石含铁量偏低,可选性比较差,对选矿工艺流程的稳定性影响比较大。马选车间2012年主要生产指标见表2。


表2  2012年马选车间主要技术指标统计

回收矿石

t

入选原矿

t

回收矿石占总原矿比率%

选矿比

精矿电耗

kwh/t

1

59474

182819

32.53

3.97

125.97

2

61366

208455

29.44

3.74

114.58

3

73455

226667

32.41

3.56

100.40

4

81928

208615

39.27

3.54

115.07

5

82090

198807

41.29

3.69

108.88

6

66575

199068

33.44

3.51

110.80

7

89111

228358

39.02

3.59

105.76

8

74786

191583

39.03

3.56

125.04

9

81838

198970

41.13

3.48

106.33

10

37994

190483

19.95

3.55

104.64

11

63292

201696

31.38

3.54

109.67

12

42197

191567

22.03

3.45

103.39

累计

814106

2427088

33.54

3.59

109.73


根据表2,可以看出回收矿石占总原矿比率与选矿比之间存在较强的正相关性,回收矿石比率越大,选矿比越高,反之亦然,回收矿石占总原矿比率与精矿电耗之间存在较强的正相关性,回收矿石比率越大,精矿电耗越高,反之亦然。

由于排土场废石粗选工艺生产指标低于设计指标,加之回收矿石占马选车间总原矿量比例大,致使马选车间实际选矿比增大,精矿电耗升高,2012年实际选比完成3.59,比计划3.25增大0.34,实际电耗完成109.73kwh/t,比计划103.2 kwh/t增加6.52 kwh/t,全年增加电费达258.56万元,不但严重影响了马选车间的成本指标,而且由于回收矿石品位低,可选性差,造成工艺流程波动大,对质量操作调整极为不利,因此,如何进一步提高排土场回收矿石的品位和可选性,最大程度地提高马选车间入磨矿石品位,减少工艺流程的波动性,降低电耗、钢耗等成本指标,成为摆在歪矿面前的重大课题。

2 排土场废石精选工艺研究

2.1原矿样理化性质研究

2.1.1原矿样粗选后矿石样,重约210kg,颜色为土黄色,粒度约0~230mm。

2.1.2将来样进行破碎缩分处理,碎至2~0mm,制样化验分析,其化学分析结果见表3。


                      表3     原矿化学分析结果 %

化验项目      

tfe

mfe

mfe/ tfe

百分含量

15.76

6.69

42.45


由原矿化学分析结果表明,主要矿物为磁铁矿,含有部分可选性较好的磁铁矿资源,其中磁性率为42.45%。本次试验选矿工艺主要考虑对原矿干选实验。

2.2原矿筛分

取原矿,用20mm的筛子对其进行筛分作业,筛分结果见表4。


表4    原矿筛分结果 %

条件

产品名称

tfe品位

tfe回收率

产率

mfe

筛分作业

筛孔尺寸:20mm

原矿

15.76

100

100

6.69

筛上

19.78

36.79

29.31

10.6

筛下

14.09

63.21

70.69

5.07


2.3 -20mm粒级筛分结果及金属分布率

取-20mm的物料,对其进行粒级筛分,其筛分结果及分布率见表5。


表5  粒度筛析结果及金属分布率 %

粒 度/目

产   率

品位tfe

分 布 率

个 别

负累积

个 别

负累积

+15mm

4.96

100.01

14.97

5.27

100

-15mm+10mm

13.72

95.05

17.12

16.67

94.73

-10mm+5mm

16.81

81.33

15.99

19.08

78.06

-5mm+3mm

14.27

64.52

14.15

14.33

58.98

-3mm+1mm

21.39

50.25

11.69

17.75

44.65

-1mm

28.86

28.86

13.14

26.91

26.91

合  计

100

14.09

100


由表5数据分析可知,本次实验原矿tfe 品位为14.09%,从粒度分布与品位及回收率的关系来看,说明铁的分布较均匀。

2.4粉矿干选(入选粒度0~20mm)

取原矿经20mm的筛子筛分后的筛下物,送入粉矿干选机进行粉矿干选试验,本段作业采用3000gs,转数分别为100r/min、80r/min、4000gs,转数分别为100r/min、80r/min,测量选矿指标与磁场变化的关系,结果见表6。


表6    不同条件下粉矿干选试验结果 %

条件

产品名称

tfe品位

tfe回收率

产率

mfe

3000gs

100r/min

原矿

14.09

100

100

5.07

精矿

26.14

49.24

26.54

16.26

尾矿

9.74

50.76

73.46

1.03

3000gs

80r/min

原矿

14.09

100

100

5.07

精矿

25.01

52.84

29.77

15.26

尾矿

9.46

47.16

70.23

0.75

4000gs

100r/min

原矿

14.09

100

100

5.07

精矿

24.4

55.47

32.03

14.72

尾矿

9.23

44.53

67.97

0.52

4000gs

80r/min

原矿

14.09

100

100

5.07

精矿

23.97

58.10

34.15

14.35

尾矿

8.97

41.90

65.85

0.26


由表6干选试验结果表明:原矿经过粉矿干选抛尾后,精矿品位得到进一步提高。磁场强度4000gs,转数为80r/min时,分选精矿tfe品位为23.97%,产率为34.15%,回收率为58.10%,尾矿tfe品位为8.97%,尾矿磁性铁含量为0.26%的分选指标。

2.5 选矿数质量流程

2.5.1 选矿数质量流程表


表7   选矿数质量流程表  %

原矿全流程分选结果

作业

产品名称

产率%

tfe品位%

tfe回收率%

作业

对原矿

作业

对原矿

筛分

筛孔尺寸:20mm

给矿

 

100

15.76

 

100

筛上

29.31

19.78

36.79

筛下

70.69

14.09

63.21

粉矿干选

4000gs

80r/min

给矿

100

70.69

14.09

100

63.21

精矿

34.15

24.14

23.97

58.10

36.72

尾矿

65.85

46.55

8.97

41.90

26.49

 

 

 

 

 

 

2.5.2 选矿数质量流程图

  图2  选矿数质量流程图

                                  图2  选矿数质量流程图

2.6 试验结论

2.6.1磁选实验流程为:原矿筛分(筛孔尺寸:20mm)+筛下粉矿干选(4000gs、80r/min)的磁选工艺流程实验。

2.6.2通过此磁选流程获得精矿产率为24.14%,tfe品位为23.97%,回收率为36.72%,尾矿tfe品位为8.97%,尾矿磁性铁为0.26%的选矿指标。

3 排土场废石精选工艺生产实践

3.1 废石精选工艺生产工艺

通过废石粗选的实践及精选工艺实验室试验结果,确定废石精选最终工艺流程见图3。


 图3 排土场费时精选工艺流程图


 

3.2 废石精选工艺生产实践

通过废石粗选的实践及精选工艺实验室试验结果,确定了精选工艺流程,并对188m排土场原有的粗选流程进行了改造,自制了1台筛孔尺寸为20mm的振动筛,引进了1台lcgj1021型粉矿干选机,粉矿干选机做为精选工艺的核心设备,具有小磁矩、多磁极、大包角设计的突出优点,能够增加翻转次数,促进杂石排出,有效延长分选区长度,提高回收率,对于分选粉状物料,提高精矿品位效果较好。精选工艺投产运行后对流程进行了考查分析,结果见表8。


表8   排土场废石精选工艺考查结果 %

样品

废石品位

矿石品位

矿石磁性率

磁选管试验指标(-200目85%)

精矿品位

回收率

样品1

12.28

22.61

39.56

68.05

80.36

样品2

12.85

22.75

40.28

67.93

81.54

样品3

13.62

23.52

41.12

67.90

83.65

样品4

11.78

20.26

40.76

67.65

82.68

样品5

12.84

22.85

39.89

68.30

84.50

样品6

12.92

22.75

40.56

68.34

82.12

样品7

11.89

21.38

41.21

68.15

80.68

样品8

12.60

22.02

39.64

67.86

80.96

样品9

12.78

22.83

40.52

67.87

83.82

样品10

12.42

23.56

40.36

68.12

82.30

平均

12.60

22.45

40.39

68.02

82.26


从表8可知,排土场废石经精选工艺回收后,品位平均提高9.85%,远高于粗选工艺的4.92%,远超设计指标18%,并且磁选管试验指标精矿品位68.02%、回收率82.26%均高于设计指标,说明经精回收后的矿石含铁量提高幅度较大,可选性明显提高,对选矿工艺流程的稳定性极为有利。

按每年1条生产线平均生产能力15万t计算,运行精选工艺后抛尾率15%,则每年马选车间减少入磨量15万t×15%=2.25万t,年节约外购矿原料费、铁路运输费、原矿加工费合计165.05万元,扣除改造设备材料费、电费、备件费14.19万元,实施排土场废石精选工艺年创经济效益150.86万元,若精选工艺在9条回收生产线上推广应用,年创经济效益1357.74万元。

4 结语

4.1歪头山铁矿针对排土场废石粗选工艺存在的问题,通过实施精选工艺研究,并对原有流程进行了优化改造,回收矿石品位平均提高9.85%,比粗选工艺多提高品位4.93%,实际选矿比运行粗选工艺降低2.57,马选车间精矿电耗降低5.23kwh/t,满足了生产实际需求,降低了选矿工序成本,经济效益显著。

4.2 国家专利产品粉矿干选机做为精选工艺的核心设备,具有小磁矩、多磁极、大包角设计的突出优点,能够增加翻转次数,促进杂石排出,有效延长分选区长度,提高回收率,对于分选粉状物料,提高精矿品位效果较好。

4.3歪头山铁矿实施废石精选工艺,其工艺水平与国内各大矿山相比,优势明显,解决了粗选工艺磁滑轮对粉矿无法有效选别回收,产品中非磁性夹杂较为严重,产品品位普遍不高的难题,矿石品位比国内粗选工艺多提高3%~5%,提高幅度较大,对进一步降低选矿工序成本、提高资源利用效率意义重大。

4.4 歪头山铁矿针对排土场废石进行精选工艺研究,不仅缓解了两采场原矿不足的生产瓶颈,而且充分回收利用了国家矿产资源,减少了尾矿排放量,延长了尾矿库服务年限,保证了矿山可持续发展,社会效益显著,处于国内先进水平,拥有广阔的推广应用前景。

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