郭 憶，邊立國，展仁禮

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司 鋼鐵研究院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

酒鋼鏡鐵山鐵礦為一大型沉積變質(zhì)鐵礦床，有用礦物主要包括鏡鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦及少量的磁鐵礦，脈石礦物主要有石英、碧玉、重晶石及少量鐵白云石，是國內(nèi)典型的弱磁性難選鐵礦石，被稱為“鏡鐵山式”鐵礦石［1－2］。由于鐵礦采礦時(shí)不可避免會(huì)混入一定比例的廢石，酒鋼鏡鐵山礦樺樹溝礦區(qū)井下開采時(shí)廢石混入比例為13%左右。酒鋼選礦廠修建在距礦山78 km的冶金廠區(qū)，鏡鐵山礦每年輸出的900萬噸鐵礦石全部采用火車運(yùn)輸，選礦處理時(shí)－15 mm粉礦采用磨礦?強(qiáng)磁選工藝，＋15 mm塊礦采用焙燒?弱磁選工藝。＋15 mm塊礦利用鞍山式豎爐還原焙燒，焙燒礦中的廢石經(jīng)磁滑輪干式選別后拋出，采用皮帶輸送至廢石專用堆場堆存，截至目前，酒鋼冶金廠區(qū)已堆存選礦廢石約1 000萬噸，在酒鋼冶金廠區(qū)形成了三座廢石山，給廢石堆存及環(huán)境保護(hù)造成壓力。因此，預(yù)先從礦石中拋出廢石，將其留在礦山上，不隨礦石一同下山進(jìn)入選礦流程，可以實(shí)現(xiàn)公司廢石減量化的目標(biāo)，減輕廢石堆存和環(huán)保壓力，節(jié)約運(yùn)輸及焙燒成本。

智能分選技術(shù)是一種基于X射線透射與AI智能運(yùn)算的分選技術(shù)，具有識(shí)別準(zhǔn)確度高、分辨精度高及工藝流程短等特點(diǎn)，多用于貴金屬、有色金屬礦的分選［3－5］。但鮮有X射線透射智能分選技術(shù)用于鐵礦石預(yù)選拋廢的實(shí)例，本文系統(tǒng)考察了該技術(shù)對(duì)鐵礦石預(yù)選拋廢的效果。

1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)所用設(shè)備為XNDT－104智能分選機(jī)，由北京霍里思特科技有限公司制造并提供，主皮帶寬度1.6 m，運(yùn)行速度3 m／s，可處理－120＋10 mm粒級(jí)礦石，處理能力60～120 t／h。設(shè)備工作原理如圖1所示。鐵礦石通過振動(dòng)給料器被平鋪后給入到主皮帶末端，由于皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)大于礦石接觸皮帶時(shí)水平方向的瞬時(shí)速度，礦石間距被拉大，實(shí)現(xiàn)礦石分散排布；礦石隨皮帶向前移動(dòng)，當(dāng)?shù)V石從射源下方經(jīng)過時(shí)，射源激發(fā)出的扇面形X射線穿透礦石，被皮帶下方的接收器接收，接收器以X射線穿過礦石時(shí)的衰減程度來表征礦石鐵品位的高低，并將信號(hào)傳輸至電腦，電腦利用AI智能算法與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，判定其為礦石或廢石，并將位置信息反饋至噴吹執(zhí)行系統(tǒng)，通過高速氣流精準(zhǔn)噴射高品位鐵礦石或低品位廢石，使其改變飛行軌跡落入不同礦倉。

圖1 XNDT?104智能分選機(jī)工作原理

2 試樣性質(zhì)

試驗(yàn)所用礦樣為酒鋼鏡鐵山樺樹溝礦區(qū)鐵礦石，將井下采出的鐵礦石破碎至－100 mm，篩分成15～50 mm和50～100 mm兩個(gè)粒度分別開展智能預(yù)選拋廢試驗(yàn)。鐵礦石化學(xué)多元素及物相分析結(jié)果分別如表1和表2所示。從表1～2可以看出，鏡鐵山樺樹溝鐵礦石品位34%左右、SiO2含量25%左右，主要鐵礦物為赤褐鐵礦（鏡鐵礦）、菱鐵礦，少量磁鐵礦、硅酸鐵及硫化鐵，15～50 mm和50～100 mm兩個(gè)粒度鐵礦石品位及礦物組成基本相似。

表1 鐵礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 鐵礦石物相分析結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 預(yù)選拋廢條件試驗(yàn)

分別對(duì)樺樹溝鐵礦石15～50 mm和50～100 mm兩個(gè)粒級(jí)鐵礦石進(jìn)行智能預(yù)選拋廢條件試驗(yàn)，設(shè)定不同拋廢率，每次試驗(yàn)用礦樣500 kg左右，考察拋廢率與精礦品位、尾礦品位、鐵回收率之間的關(guān)系，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，無論是15～50 mm粒級(jí)還是50～100 mm粒級(jí)鐵礦石，通過智能分選機(jī)預(yù)選拋廢處理都呈現(xiàn)出相同的規(guī)律，拋廢率由低到高變化時(shí)，精礦品位緩慢升高，尾礦品位大幅升高，鐵金屬回收率則呈緩慢降低趨勢，綜合分析最佳拋廢率為13%左右，此時(shí)可以取得尾礦品位10%以下、鐵回收率96%左右、預(yù)選粗精礦鐵品位提高3.6個(gè)百分點(diǎn)以上的指標(biāo)，說明XNDT－104智能分選機(jī)對(duì)樺樹溝鐵礦石具有較好的分選效果。

表3 智能預(yù)選拋廢試驗(yàn)結(jié)果

3.2 預(yù)選拋廢穩(wěn)定試驗(yàn)

酒鋼鏡鐵山礦樺樹溝礦區(qū)井下開采時(shí)廢石混入比例為13%左右，說明預(yù)選拋廢率13%左右時(shí)，即可使酒鋼鏡鐵山礦樺樹溝鐵礦石恢復(fù)到地質(zhì)品位。為了進(jìn)一步考察該智能分選機(jī)對(duì)樺樹溝鐵礦石的適應(yīng)性和智能預(yù)選拋廢試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性，開展了擴(kuò)大給礦量、延長設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的穩(wěn)定試驗(yàn)，試驗(yàn)礦量為15～50 mm粒級(jí)鐵礦石4 t、50～100 mm粒級(jí)鐵礦石4.5 t，目標(biāo)拋廢率13%。穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，拋廢率13%左右時(shí)，穩(wěn)定試驗(yàn)?zāi)軌蛉〉梦驳V品位小于10%、鐵回收率大于96%、預(yù)選粗精礦鐵品位提高3.6個(gè)百分點(diǎn)以上的指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可再現(xiàn)，說明利用該智能分選機(jī)可以實(shí)現(xiàn)酒鋼鏡鐵山樺樹溝鐵礦石的有效預(yù)選拋廢、提高鐵礦石輸出品位。

表4 樺樹溝鐵礦石智能預(yù)選拋廢穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果

3.3 拋出廢石性質(zhì)分析

為了進(jìn)一步研究拋出廢石的物理、化學(xué)性質(zhì)，取15～50 mm粒級(jí)鐵礦石預(yù)選拋廢穩(wěn)定試驗(yàn)拋出的廢石進(jìn)行化學(xué)多元素分析和XRD分析，結(jié)果分別如表5和圖2所示。從表5和圖2可以看出，經(jīng)過智能預(yù)選拋出的廢石中主要礦物為石英、云母、鈉長石等，僅含有少量磁鐵礦、菱鐵礦，綜合分析沒有繼續(xù)選鐵的價(jià)值，可以考慮機(jī)制砂或作為混凝土骨料使用。

表5 智能預(yù)選拋出廢石化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

圖2 廢石XRD圖譜

4 結(jié) 論

1）智能預(yù)選拋廢試驗(yàn)結(jié)果表明，15～50 mm和50～100 mm兩個(gè)粒級(jí)鐵礦石采用XNDT－104智能分選機(jī)預(yù)選拋廢，最佳拋廢率均為13%，此時(shí)可以取得尾礦品位小于10%、鐵回收率大于96%、預(yù)選粗精礦鐵品位提高3.6個(gè)百分點(diǎn)以上的指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可再現(xiàn)，說明利用該智能分選機(jī)可以實(shí)現(xiàn)酒鋼鏡鐵山樺樹溝鐵礦石的有效預(yù)選拋廢、提高鐵礦石輸出品位。

2）X射線透射智能分選技術(shù)具有識(shí)別準(zhǔn)確度高、分辨精度高及工藝流程短等特點(diǎn)。采用X射線透射智能分選技術(shù)對(duì)酒鋼鏡鐵山樺樹溝鐵礦石進(jìn)行預(yù)選拋廢取得良好效果，可為該技術(shù)在鐵礦石領(lǐng)域推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。