于海恩

（中鋼設備有限公司）

“十四五”時期，鐵礦石原材料工業(yè)將進入高質(zhì)量發(fā)展新階段，機遇前所未有，挑戰(zhàn)更加嚴峻，機遇和挑戰(zhàn)呈現(xiàn)許多新變化［1］。鋼鐵需求的增加必將帶動鋼鐵產(chǎn)量的提升，同時意味著全球鋼鐵工業(yè)對鐵礦石的需求仍將保持一定高位。從鐵礦資源儲量看，鐵元素作為地殼中含量最多的元素之一，儲量非常豐富，完全可以滿足鋼鐵生產(chǎn)需求。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)，2021 年世界鐵礦石基礎儲量1 800 億t，澳大利亞、巴西、俄羅斯、中國、烏克蘭位列前五，基礎儲量分別為510，340，250，200，65 億t。澳大利亞、巴西兩國憑借其大量高品位的鐵礦石資源和成熟的供應渠道，成為全球主要的鐵礦石供應國，其鐵礦大多可以直接進行混礦或燒結、球團。不同于澳、巴兩國，南非、伊朗等國家雖然具有豐富的鐵礦石資源，但由于當?shù)仉娏突A設施相對不足，難以對鐵礦石進行精選深加工，只能對中、高品位鐵礦石進行初選后出口。我國作為全球主要鐵礦石進口國家，國內(nèi)企業(yè)在現(xiàn)有政策允許的范圍內(nèi)，選擇電力基礎設施相對發(fā)達的沿海沿江地區(qū)布局鐵礦石選礦及尾礦處理工廠，對國外相對低品位的鐵礦石進行精選深加工，具有較好的市場前景和資源基礎，這也在一定程度上降低了我國對澳、巴兩國鐵礦石的外采度，對保障我國鐵礦資源安全，促進全球鐵礦供給更加均衡起到了越來越重要的作用。

1 礦石性質(zhì)與供礦條件

1.1 原料來源與原礦性質(zhì)［2］

港口鐵礦石外礦加工選廠原料供應充足、選擇余地大，選礦工序所需的原料為外購赤鐵礦、磁鐵礦粗粉，主要來源地有巴西、印度、墨西哥、智利、秘魯、伊朗及澳大利亞等。將加工原料按照礦石種類進行劃分，原料性質(zhì)如下。

（1）赤鐵礦粉。赤鐵礦主要外購于巴西、印度、毛里塔尼亞等，其品種較為單一，巴西以巴西粗粉為主要加工原料，部分外礦選廠會使用巴西CFFT，該類礦石普遍使用高梯度強磁選工藝進行選礦，水份約12%，原礦鐵品位52%～58%，粒度0～5 mm，選礦比1.25～1.40，選后鐵精粉品位64%～65%。

（2）磁鐵礦粉。磁鐵礦來源國家較多，主要外購于秘魯、墨西哥、馬來西亞、伊朗、喀麥隆、瑞典、土耳其、新西蘭、印尼、智利等，其品種較為豐富，如秘魯精粉和秘魯粗粉都可使用，墨西哥塊礦等小塊在沒有破碎工序的選廠也可直接進行磨選，這一類礦石使用弱磁選工藝進行選礦，水份約3%，原礦鐵品位54%～59%，粒度0～5 mm，選礦比1.2～1.3，選后鐵精粉品位65%～68%。

1.2 供礦條件

目前，港口鐵礦石外礦加工選廠原料礦石供礦方式多種，主要包括汽車運輸、鐵路運輸、管帶機運輸及帶式輸送機運輸。例如，唐山佳旺實業(yè)股份有限公司［3］、沂水興盛礦業(yè)上峪鐵礦等采用汽車運輸方式［4］，中鋼設備總包的Tosyali阿爾及利亞工程采用管帶機運輸方式［5］，青島邦拓新材料科技有限公司采用1.8 km帶式輸送機運輸［6］。

2 工藝流程

進口鐵礦粗粉精選廠在江蘇連云港、贛榆河北曹妃甸、河北京唐港、河北遷安及山東臨沂、莒南地區(qū)有眾多的生產(chǎn)實踐，其選礦加工工藝類似。這些工藝流程經(jīng)過多年探索，生產(chǎn)指標相對穩(wěn)定，適應性較強，為港口鐵礦石外礦加工選廠工藝流程的確定提供了參考。

2.1 破碎篩分工藝流程［7］

由于進口鐵礦石，尤其是磁鐵礦石中含有一定量的粗顆粒塊礦。該部分礦石最大粒度可達80 mm，結合港口加工廠以及鐵礦石貿(mào)易商提供的數(shù)據(jù)，采用以下粒度組成0～10 mm 占10%，10～40 mm 占75%，40～80 mm 占15%。根據(jù)礦石粒度特性，為實現(xiàn)“多碎少磨”，盡量降低入磨礦石粒度，同時保證產(chǎn)品粒度。目前，港口破碎工藝主要有預先篩分+圓錐破碎+高壓輥磨+邊料返回流程（圖1）和預先篩分+圓錐破碎流程（圖2）。

2.2 赤鐵礦選礦工藝流程［7］

赤鐵礦選礦工藝流程由最終產(chǎn)品銷售的鋼鐵廠決定。當生產(chǎn)球團用赤鐵礦精粉時，產(chǎn)品粒度為-45 μm80%，精礦水分要求≤8.5%，采用兩段閉路磨礦，此時分為高品位只磨不選工藝和低品位磨礦選別工藝，工藝流程見圖3、圖4。當需要加工產(chǎn)品為燒結粉或其他粉時，最終磨礦細度為-74 μm 占55%～65%，采用一段閉路磨礦，此時也分高品位只磨不選工藝和低品位磨礦選別工藝，工藝流程見圖5、圖6。

2.3 磁鐵礦選礦工藝流程［7］

磁鐵礦選礦工藝流程由最終產(chǎn)品銷售的鋼鐵廠決定。當生產(chǎn)球團用磁鐵礦精粉時，產(chǎn)品粒度為-45 μm80%，精礦水分要求≤8.5%，采用兩段閉路磨礦（圖7）。當需要加工產(chǎn)品為燒結粉或其他粉時，最終磨礦細度為-74 μm 占55%～65%，采用一段閉路磨礦（圖8）。

3 工藝過程簡述

結合目前港口鐵礦石外礦加工選廠主流工藝和原料，由于項目原礦分塊礦、磁鐵礦粗粉、赤鐵礦粗粉3種，現(xiàn)分別將其加工流程描述如下。

3.1 原料系統(tǒng)工藝流程

原礦由膠帶運輸機從港口運輸至選廠原料卸料堆場，筑堆存放。原料棚內(nèi)設置原料堆場和精礦堆場。原料堆場中設置赤鐵礦原料區(qū)、磁鐵礦原料區(qū)和磁鐵礦塊礦區(qū)，不同區(qū)之間不設隔斷。精礦堆場中設置赤鐵礦精粉區(qū)和磁鐵礦精粉區(qū)，不同料區(qū)之間不設隔斷。

3.2 塊礦破碎工藝流程

原礦用鏟運機給入受料倉，經(jīng)No.1 膠帶輸送機給入雙層圓振動篩進行預先篩分，篩上+30 mm 物料給入圓錐破碎機進行細碎，細破碎產(chǎn)品與預先篩分篩下-30 mm產(chǎn)品作為最終產(chǎn)品通過No.2膠帶輸送機一起給入高壓輥磨進行超細破碎，高壓輥磨機與微粉篩檢查篩分構成閉路，篩上返回高壓輥磨繼續(xù)破碎，篩下-5 mm產(chǎn)物為最終產(chǎn)品給入原料卸礦堆場。

3.3 赤鐵礦工藝流程

赤鐵礦粗粉（0～5 mm）由鏟車鏟運至原料倉，原料倉下設皮帶稱重給料機，將粉礦給入No.3 帶式輸送機，再給入磨礦系統(tǒng)。一段閉路磨礦系統(tǒng)各由1臺球磨機與1 組旋流器組成。旋流器溢流自流給入磁選機進行1 次弱磁粗選，1 次弱磁粗選精礦為最終磁鐵精礦，流入弱磁精礦泵池，泵送至二段磨礦系統(tǒng)。弱磁尾礦給入除渣篩，去除礦漿中的雜質(zhì)，除渣后的礦漿經(jīng)泵依次進入立環(huán)強磁選機進行強磁粗選和掃選，掃選強磁選機尾礦為系列赤鐵礦磨選流程最終尾礦。弱磁精礦和強磁精礦分別泵送至二段磨礦閉路磨至-45 μm80%，二段磨礦產(chǎn)品經(jīng)旋流器分級，旋流器沉砂返回二段磨礦，溢流自流進入濃縮池進行脫水。

鐵精礦經(jīng)濃縮后，泵送至精礦過濾系統(tǒng)。礦漿在攪拌槽進行攪拌均化，并防止礦漿沉積。礦漿由攪拌槽底部渣漿泵輸送至壓濾機進行壓濾，濾液自流進入濾液泵池后泵回精礦濃密池，濾餅通過壓濾機底部的拖料帶式輸送機給入帶式輸送機后落入成品緩沖倉，由鏟運機筑堆儲存。

尾礦脫水采用撈砂+濃縮+壓濾脫水流程。尾礦撈砂作業(yè)采用一組旋流器和脫水篩閉路作業(yè)，旋流器沉砂進入脫水篩撈砂，篩上粗砂通過溜槽落在制磚間場地內(nèi)，旋流器溢流自流進入濃縮池進行脫水。尾礦濃縮至40%濃度后經(jīng)渣漿泵送入尾礦攪拌槽，隨后通過渣漿泵給入尾礦壓濾，最終尾礦含水率約為16%，經(jīng)帶式輸送機送入尾礦緩存車間，由鏟運機筑堆臨時儲存。

精礦及低品位礦產(chǎn)品脫水產(chǎn)生的回水全部進入回水池，供生產(chǎn)使用。

3.4 磁鐵礦工藝流程

磁鐵礦粗粉（0～5 mm）由鏟車鏟運至原料倉，原料倉下設皮帶稱重給料機將粉礦給入No.4 帶式輸送機，經(jīng)No.4 帶式輸送機給入磁鐵礦磨礦系統(tǒng)。一段閉路磨礦系統(tǒng)由1 臺球磨機與1 組旋流器組成，旋流器溢流再依次自流進入磁選機進行1 次弱磁粗選、1次弱磁精選及濃縮磁選，弱磁精礦泵送至二段磨礦閉路磨至-45 μm80%。二段磨礦產(chǎn)品經(jīng)旋流器分級，旋流器沉砂返回二段磨礦，溢流自流進入濃縮池進行脫水。

兩段弱磁選尾礦進入磁選機進行尾礦回收掃選，尾礦回收機精礦返回1 次弱磁粗選，尾礦泵送至低品位礦脫水系統(tǒng)。

鐵精礦經(jīng)濃縮后，泵送至精礦過濾系統(tǒng)。精礦脫水過濾采用圓盤過濾機，過濾后精礦含水率10%，經(jīng)帶式輸送機送入精礦庫，由鏟運機筑堆儲存。

尾礦脫水采用撈砂+濃縮+壓濾脫水流程。尾礦撈砂作業(yè)采用1組旋流器和脫水篩閉路作業(yè)（與赤鐵礦流程共用），旋流器沉砂進入脫水篩撈砂，篩上粗砂通過溜槽落在制磚間場地內(nèi)，旋流器溢流自流進入濃縮池進行脫水（與赤鐵礦流程共用）。尾礦濃縮至40%濃度后經(jīng)渣漿泵送入尾礦攪拌槽（與赤鐵礦流程共用），隨后通過渣漿泵給入尾礦壓濾機（與赤鐵礦流程共用），最終尾礦含水率約16%，經(jīng)帶式輸送機送入尾礦緩存車間，由鏟運機筑堆臨時儲存。

4 結語

（1）結合原礦來源不穩(wěn)定、來源多、性質(zhì)變化大，創(chuàng)新設計了可以加工多品種礦石的選礦工藝流程，該工藝為外礦加工選廠未來生產(chǎn)規(guī)避了風險，并且該工藝也可考慮加工鈦鐵礦、鉭鈮礦、鋰輝石等。

（2）采用國內(nèi)外先進的階段磨礦階段磁選、二段磨礦采用立式磨機的工藝流程，使鐵精礦細磨細度達到帶式焙燒球團廠要求。

（3）結合外礦項目特點，創(chuàng)新設計了原礦配礦加工、精礦混礦，綜合各種指標以滿足鋼鐵廠的需求，降低了選廠停產(chǎn)風險。

（4）結合外礦項目特點，創(chuàng)新設計了大貯存量原礦堆場、精礦堆場、尾礦堆場，以滿足生產(chǎn)不停產(chǎn)以及后續(xù)精粉銷售價格波動的需求。

（5）設計創(chuàng)新應用了4 m 立環(huán)強磁選機，為后續(xù)的選廠建設解決了卡脖子問題。結合多個生產(chǎn)實踐表明，設計工藝順暢、生產(chǎn)調(diào)節(jié)方便，適應各種礦物加工，工藝先進合理，均達到或超過設計技術經(jīng)濟指標，部分選廠已經(jīng)達到現(xiàn)代化、智能化水平。