周川

（攀鋼集團攀枝花新白馬礦業(yè)有限責(zé)任公司）

攀鋼集團攀枝花新白馬礦業(yè)有限責(zé)任公司白馬選礦廠專門處理白馬釩鈦磁鐵礦及及坪、田家村礦段數(shù)億噸釩鈦磁鐵礦石。該廠采用階磨階選工藝流程，一期、二期工程原礦總處理能力約1 500 萬t/a。數(shù)十年來，各種釩鈦磁鐵礦選礦技術(shù)經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，包括浮鈦捕收劑、超細粒級鈦鐵礦回收等關(guān)鍵難題均取得突破，降低選礦成本成為最重要的工作之一。近年來，國家推行碳達峰、碳中和等工作，研究高效低能耗、低成本的選礦工藝流程，具有非常重要的現(xiàn)實意義。通常，磁選廠磨礦費用占整個選礦加工成本的40%。一般高效、低成本的選礦工藝技術(shù)至少應(yīng)包括較粗的尾礦粒度、較高的磨礦效率2個方面。本文從白馬釩鈦磁鐵礦工藝礦物學(xué)研究出發(fā)，開展相關(guān)試驗，并結(jié)合實際情況進行分析，總結(jié)了新的選礦原則工藝流程。新流程相對原流程主要創(chuàng)新點是改變了分級模式，更有利于對脈石的粗粒拋尾，可提高效率10%～15%，達到了節(jié)能減排的目的。為攀枝花—西昌地區(qū)類似釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用過程中最大限度降低能耗及成本提供了新思路，對響應(yīng)國家碳中和政策具有重要意義。

1 白馬釩鈦磁鐵礦工藝礦物學(xué)特性

1.1 礦石化學(xué)成分及礦物組成

全區(qū)混合礦原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，及及坪混合礦、田家村混合礦、全區(qū)混合礦3 種試樣礦物含量分析結(jié)果見表2［1］。

由表1 可知，原礦全鐵含量較低，需在磨礦—磁選過程中大量拋尾。

由表2可知，3種試樣所含主要組成礦物一致，主要選鐵目的礦物鈦磁鐵礦含量在23.7%～30.6%，表明需要在磨礦—磁選過程中大量拋出尾礦。

1.2 礦石構(gòu)造及礦物粒度

白馬釩鈦磁鐵礦礦石構(gòu)造以中等浸染狀和稀疏浸染狀為主。中等浸染狀礦石鐵品位30%～40%，占白馬礦石量的25%～30%；稀疏浸染狀礦石鐵品位20%～30%，金屬礦物含量30%～50%，是最主要的構(gòu)造形式。金屬礦物呈中、粗粒狀較均勻地嵌布于脈石中。白馬礦區(qū)與攀枝花—西昌地區(qū)四大釩鈦磁鐵礦礦中其他礦區(qū)主要礦物平均粒徑見表3。

由表3 可知，白馬釩鈦磁鐵礦脈石粒度最粗，且資料顯示白馬礦區(qū)平均有24.1%的脈石粒度達4.7 mm以上［2］，與其他礦區(qū)釩鈦磁鐵礦相比，具備更適合粗粒拋尾選礦工藝的條件。

2 試驗研究

2.1 原礦粗粒拋尾試驗

為確定合理的粗粒拋尾粒度，以白馬選礦廠三段一閉路破碎0～12 mm 為試驗礦樣，在磁選場強為96 kA/m的條件下進行拋尾試驗，試驗結(jié)果見表4。

由表4 可知，粒級拋尾率在5～3 mm 有個突變，從10～5 mm的14.20%陡然升高到22.18%，粒度越細拋尾率越高，+5 mm 粒級拋尾率與采場貧化率相當(dāng)，表明在小于等于5 mm 才開始有脈石單體解離，與前面工藝礦物學(xué)特性中所述24.1%的脈石粒度達4.7 mm 以上存在吻合。+5 mm 粒級由于基本沒有解離，拋尾只能拋出采場混入的巖石或表外礦。因此，合理的磨選階段的第一段拋尾粒度至少應(yīng)是0～5 mm，普遍實行的0～3 mm拋尾還可進一步優(yōu)化。因此，粒級拋尾率突變點是判斷合適粗粒拋尾粒度的依據(jù)，白馬選礦廠采用0～5 mm 或稍粗粒度作為第一段磨礦的拋尾粒度是合適的。

2.2 一段磨礦各種方式分級效果對比試驗

試驗主要比較直線篩和旋流器分別作為白馬釩鈦磁鐵礦一段磨礦分級設(shè)備時，2 種分級方式的產(chǎn)品組成特性及磁選拋尾后各產(chǎn)品的粒度特性。驗證旋流器分級比重小的脈石優(yōu)先進入旋流器溢流，實現(xiàn)選擇性磨礦的作用。磨機均為1 臺3660 溢流型球磨機，1 臺3073 直線篩與2 臺FX610 旋流器（錐角45°）作對比，直線篩孔3.0 mm，旋流器沉砂口直徑105 mm。直線篩系列磨機原礦處理量203 t/h，旋流器系列磨機原礦處理量191 t/h，原礦給料0～12 mm 粒級含量均在90%左右，試驗在原礦品位接近時進行，試驗結(jié)果見表5。

由表5 可知，一段磨礦2 種分級方式中，旋流器的選擇性分級特性明顯，當(dāng)分級產(chǎn)品粒度-0.074 mm含量23%～24%時，旋流器分級產(chǎn)品磁選精礦粒度要細于直線篩，但其尾礦粒度粗于直線篩。因此，旋流器作為一段磨礦分級設(shè)備，選擇性磨礦作用明顯；但實踐發(fā)現(xiàn)，旋流器分級產(chǎn)品粒度組成兩極分化明顯，而且直線篩分級在磨機原礦給礦粒度-12 mm 含量82%時（較粗），磨礦效率q-0.074mm為0.54 t/（h·m3），高于旋流器0.03 t/（h·m3），其原礦處理能力也比較高。磨機原礦粒度達-12 mm 含量90%以上時，直線篩分級磨礦效率q-0.074mm為0.59 t/（h·m3），與旋流器系列相比無優(yōu)勢，原礦處理能力也無優(yōu)勢［3］。因此，結(jié)合兩者特點，采用旋流器+篩子的組合式分級替代一段磨礦的旋流器分級，旋流器溢流進入篩子，既發(fā)揮了旋流器選擇性磨礦的優(yōu)勢，又可防止旋流器溢流過度跑粗給后續(xù)尾礦制備與輸送帶來的問題。

2.3 二段磨礦分級系統(tǒng)嵌入拋尾工藝試驗

目前該廠二段磨礦磁選拋尾方式為二段球磨機排料直接入磁選拋尾，讓經(jīng)磨礦已單體解離的脈石進入磁尾，但存在當(dāng)需要球磨機循環(huán)返砂比較大來提高磨礦效率時，磁選機數(shù)量需求多，現(xiàn)場空間難以滿足設(shè)備布置需求，因此需優(yōu)化。

為探索二段磨礦旋流器分級溢流拋尾產(chǎn)物的粒度變化規(guī)律是否會導(dǎo)致脈石過磨的問題，取白馬選礦廠一期二段旋流工業(yè)試驗時旋流器的溢流進行試驗室磁選機拋尾試驗［4］，磁場強度96 kA/m，試驗結(jié)果見表6。

由表6 可知，旋流器溢流磁選拋尾效果明顯，能拋出產(chǎn)率約30%，細度-0.074 mm 含量47.72%的尾礦，拋尾后精礦對于原礦基本沒有變粗的趨勢；與目前選礦廠日常二段磨機排料直接入磁選作業(yè)的磁選尾礦-0.074 mm 含量50%～60%比較，粗粒拋尾效果更顯著。該現(xiàn)象依然符合旋流器分級特性，即比重小的粗粒脈石優(yōu)先進入旋流器溢流。如果需要達到更高的精礦品位、更高的鐵精礦細度，可采用“旋流器溢流磁選拋尾，高頻細篩對其拋尾精礦分級”的工藝流程，同時可節(jié)約高頻細篩和拋尾磁選機的使用臺數(shù)。因此，采用旋流器+磁選+高頻細篩組合作為二段磨礦分級和拋尾的磁選模式是合適的。

2.4 二段磨礦效率試驗

2014 年上半年，白馬選礦廠開展了二段磨礦作業(yè)新增旋流器提高磨礦效率的工業(yè)試驗。試驗證明，MQY3660 溢流型磨機在利用40mm鋼球作為磨礦介質(zhì)，新增5～7臺FX350旋流器與原有2臺2SG48-60W-5STK 德瑞克高頻細篩組合后作為分級設(shè)備，旋流器溢流入高頻細篩，保持以-0.074 mm 計約70%的分級量效率，返砂比提高到約500%，磨礦效率q-0.074mm可提高到1.0 t/（h·m3）以上，與只用2 臺2SG48-60W-5STK 德瑞克高頻細篩作為分級設(shè)備系列（分級量效率約90%）相比，提高約40%［4］。因此，在保持正常分級效率的條件下，足夠或富余的分級設(shè)備的處理能力，可提高返砂比，可較大幅度地提高磨礦效率。

2.5 三段磨礦不同類型磨機效率對比試驗

白馬選礦廠二段磨礦磁選獲得的細粒級精礦的再磨系統(tǒng)（三段磨礦）采用塔磨機與旋流器以及高頻篩組合，單臺KW-1500 塔磨機對應(yīng)運行7 臺FX350旋流器和3 臺2SG48-60W-5STK 德瑞克高頻細篩。2013—2014 年上半年，將旋流器沉砂口直徑60 mm和塔磨機添加20 mm 鋼球作為磨礦介質(zhì)優(yōu)化為旋流器沉砂口直徑80 mm 和塔磨機添加16 mm 鋼球。按照單位裝機功率新生-0.074 mm 計算磨礦效率，由0.0 298 t/（kW·h）提高到0.044 t/（kW·h）［5］。

通過實踐與理論測算，采用40 mm鋼球作為磨礦介質(zhì)的MQY3660 磨機同樣在上述條件下，按單位裝機功率新生-0.074 mm 計算磨礦效率，只能達到0.041 t/（kW·h）。因此，在細粒級精礦再次磨礦方面的第三段磨礦即精礦再磨，塔磨機磨礦效率優(yōu)于溢流型球磨機。

3 白馬釩鈦磁鐵礦高效低成本選礦工藝原則流程及節(jié)能效果

綜合前述研究結(jié)果，除粗破后干式大塊磁選拋尾外，新磨選工藝流程一段磨礦為旋流器+篩子組合分級（篩孔5 mm）+粗粒拋尾磁選，二段磨礦為旋流器+磁選粗粒拋尾+高頻細篩分級+精選，三段磨礦為塔磨機—旋流器+高頻細篩組合分級—提質(zhì)磁選，新原則流程見圖1。同時，磨礦分級系統(tǒng)分級設(shè)備處理能力應(yīng)足夠或有富余，以保持正常的分級效率和較高的返砂比，達到較高的磨礦效率。

經(jīng)測算，新工藝可實現(xiàn)較粗的尾礦粒度和較高的磨礦效率，比原工藝流程節(jié)約電機總裝機容量10%～15%，相對提高原礦處理能力10%～15%，該新工藝流程可大幅提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

4 結(jié)論

（1）白馬釩鈦磁鐵礦工藝礦物學(xué)研究表明，對于白馬釩鈦磁鐵礦高效的選礦工藝流程，采用粗粒拋尾工藝是必要和可行的。

（2）研究表明，一段磨礦作業(yè)后合適的磁選拋尾粒度為0～5 mm；一、二段磨礦均應(yīng)盡可能采用旋流器+篩子組合分級，必要時嵌入旋流器溢流磁選拋尾工藝，有利于選擇性磨礦和粗粒拋尾；磨礦分級系統(tǒng)在保持正常分級效率的條件下，增加分級設(shè)備的處理能力，提高返砂比，可以提高磨礦效率；對于三段磨礦等后續(xù)精礦的再磨，塔磨機的效果好于一般的濕式溢流型球磨機。

（3）白馬釩鈦磁鐵礦新原則磨選工藝流程一段磨礦為旋流器+篩子組合分級（篩孔5 mm）+粗粒拋尾磁選，二段磨礦為旋流器+旋流器溢流磁選粗粒拋尾+高頻細篩分級+精選，三段磨礦為塔磨機—旋流器+高頻細篩組合分級——提質(zhì)磁選。實際應(yīng)用中，在保持正常分級效率的條件下，足夠或富余的分級設(shè)備處理能力及較高的返砂比，有利于提高磨礦效率。新流程的主要創(chuàng)新點是改變了分級模式，更有利于對脈石的粗粒拋尾，磨礦能力可提高10%～15%，降低生產(chǎn)成本，達到節(jié)能減排的目的。