鐵精礦“提鐵降硅”工藝技術(shù)探討

1 前言

　　隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的形成和加入WTO，鋼鐵業(yè)對鐵精礦的質(zhì)量要求不斷提高，特別是對硅含量的要求更加嚴(yán)格，一般要求sio2含量在4％以下。我國磁鐵精礦普遍存在著硅含量高的問題（平均6.3％左右），高硅鐵精礦制約了煉鐵經(jīng)濟(jì)效益的提高。加入WTO后，國產(chǎn)磁鐵精礦受到進(jìn)口優(yōu)質(zhì)鐵精礦的沖擊，嚴(yán)重影響了我國鐵礦山的可持續(xù)發(fā)展，這種嚴(yán)重的態(tài)勢已經(jīng)引起各礦山企業(yè)的高度重視，我國鐵礦業(yè)已興起鐵精礦“提鐵降硅”的技術(shù)改造高潮。我們首鋼水廠選礦廠雖然鐵精礦品位達(dá)到了68％以上，但由于礦石性質(zhì)問題sio2含量仍達(dá)3.99％，隨已接近世界先進(jìn)水平，硅含量仍然偏高。為降低硅含量，必須從提高鐵精礦品位入手。“提鐵降硅”技術(shù)實際就是如何解決鐵精礦中貧連生體與單體礦物有效分離技術(shù)。在許多選礦廠，尤其是磁選廠，由于缺乏有效的技術(shù)、工藝和設(shè)備將精礦中的貧連生體分離出去，使精礦品位遲遲得不到提高。為此我們進(jìn)行了“提鐵降硅”工藝技術(shù)研究，提出了進(jìn)一步降低硅含量的技術(shù)途徑。
　　
　　2 工藝技術(shù)現(xiàn)狀
　　
　　2．1 概況
　　
　　首鋼水廠選礦廠1971年5月投產(chǎn)，經(jīng)過多年的技術(shù)改造和擴(kuò)建挖潛，形成了設(shè)計年處理原礦1800萬噸的生產(chǎn)能力，現(xiàn)有19個磨選系列，選礦工藝流程為階段磨礦階段選別磁選流程，經(jīng)過細(xì)篩、磁滑輪干選工藝、磁團(tuán)聚新工藝等一系列改造，精礦質(zhì)量由投產(chǎn)時的63%左右逐步提高到79年以來的68.0％以上，精礦粉中SiO2含量由8.93%降到3.99%。
　　
　　2．2  原礦性質(zhì)
　　
　　首鋼水廠鐵礦石屬鞍山式貧磁鐵礦，鐵礦物以磁鐵礦為主，其次為假象赤鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦。磁鐵礦有四種類型：磁鐵石英巖、輝石磁鐵石英巖、磁鐵-輝石石英巖及赤鐵-磁鐵石英巖。脈石礦物以石英、角閃石為主，其次有方解石、綠泥石、黑云母，此外尚有極少量的磷灰石、尖晶石及碳酸鹽礦。礦石以條帶構(gòu)造為主，浸染狀構(gòu)造次之，礦石呈不均勻嵌布結(jié)構(gòu)。磁鐵礦結(jié)晶粒度0.5-0.062mm，硬度8-12，礦石密度3.1-3.2噸/立方米。
  
　　 2.3 現(xiàn)有工藝流程

　　選礦工藝流程為多段破碎、階段磨礦階段選別和磁重連選的特點，其中破碎系統(tǒng)采用三段一閉路，磨選流程采用兩段磨礦、四段磁選、一段磁聚重選和細(xì)篩閉路自循環(huán)工藝，磨選流程圖如圖1。
　　
　　3  精礦品位影響因素
　　
　　3.1 最終鐵精礦分析
　　為分析精礦品位影響因素，我們對選廠最終精礦進(jìn)行了篩析，結(jié)果如下。
　　表1　　最終精礦篩析結(jié)果　　  68.15％
網(wǎng)目 產(chǎn)率(%) 品位(%)
 部分 正累計 負(fù)累計 部分 正累計 負(fù)累計
+80 1.98 1.98 100.00 39.23 39.23 68.15
+100 1.98 3.96 98.02 54.87 47.05 68.73
+160 3.42 7.39 96.04 63.81 54.82 69.02
+200 13.89 21.28 92.61 66.46 62.42 69.21
+325 35.84 57.12 78.72 69.39 66.79 69.70
-325 42.88 100.00 42.88 69.95 68.15 69.95
合計 100.00　　
　　
　　從對選廠最終精礦篩析結(jié)果看，最終精礦的粒級組成較寬，影響精礦品位進(jìn)一步提高的主要是＋60～＋100目部分，它們的精礦品位僅有39.23％～63.81％。如果剔除這部分粒級精礦，使精礦粒度達(dá)到－160目占100％，精礦品位可達(dá)69.21％，精礦品位可提高1.06％，鐵精礦中SiO2含量可相應(yīng)降低1.06％，達(dá)到2.93％；如果只剔除＋80目粒級精礦，使精礦粒度達(dá)到－80目占100％，精礦品位也可達(dá)68.73％，精礦品位可提高0.48％，鐵精礦中SiO2含量可相應(yīng)降低0.48％，達(dá)到3.51％，使鐵精礦中SiO2含量達(dá)到世界先進(jìn)水平。因此說，精礦中含有部分超粗顆粒是影響精礦質(zhì)量進(jìn)一步提高的主要原因。
　　　　
　　3.2 選礦工藝流程分析
　　  
　　 3.2.1使用篩孔為長條形固定尼龍細(xì)篩是造成最終精礦粒度含有超粗粒子的主要原因
　　　　
　　目前水選廠選礦工藝流程為階段磨礦階段選別磁重連選細(xì)篩自循環(huán)流程，檢查篩下為主廠合格精礦，但由于檢查篩為0.15mm的長條篩，篩孔長為42mm，而其為概率篩，超粗粒子經(jīng)切割后進(jìn)入篩下成為精礦，使精礦品位受到影響。主廠精礦（即檢查篩下產(chǎn)品）篩析結(jié)果如下。

　　
　　表2  主廠精礦（檢查篩析下）的篩分分析 品位64.73％
網(wǎng)目 產(chǎn)率(%) 品位(%)
 部分 正累計 負(fù)累計 部分 正累計 負(fù)累計
+60 1.58  1.58  100.00  12.29  12.29 64.73
+80 1.78  3.35  98.42  16.82  14.69 65.57
+100 2.37  5.72  96.65  25.20  19.04 66.47
+160 3.55  9.27  94.28  48.24  30.22 67.51
+200 11.48  20.75  90.73  64.51  49.19 68.26
+325 30.34  51.08  79.25  68.97  60.94 68.80
-325 48.92  100.00  48.92  68.7 64.73 68.70
合計 100.00  　 　 　 
　　　　
　　從上表可以看出，主廠精礦品位影響主要也是＋60目～＋100目這部分粒級精礦，它們的品位在12.29～25.2％，它們經(jīng)三次磁選后品位提高幅度不大，而影響最終精礦品位。同時從表2和表1 看出主廠精礦粒級組成與選廠最終精礦粒級組成基本一致，說明磁選不能將影響品位的粗粒低品位礦物甩掉而彌補(bǔ)篩分存在的問題。因此，影響精礦品位進(jìn)一步提高的主要原因是固定尼龍細(xì)篩自身結(jié)構(gòu)所至，。
　　　　
　　3.2.2  細(xì)篩分級效率低造成循環(huán)量大，影響選別效果
　　　　
　　由于使用的尼龍細(xì)篩為固定篩，靠精礦離子切割分級，使未接觸細(xì)篩的粒子不能得到切割進(jìn)入篩下，且篩孔易堵塞，且開孔率低僅有7％，導(dǎo)致細(xì)篩分級效率低、二次循環(huán)負(fù)荷大，從而造成選別工序負(fù)荷大選別效果差，二次磨礦濃度低磨礦效率低，而進(jìn)一步影響精礦品位。下面是固定尼龍細(xì)篩考察結(jié)果。
　　
　　表3  固定尼龍細(xì)篩分級效率考察結(jié)果　　 （－200目含量）
項目 篩給 篩上 篩下 篩下產(chǎn)率 量效率 質(zhì)效率
粒度 42.28 38.31 77.91 10.03 18.46 14.51
　　　　
　　從上表可以看出，固定尼龍細(xì)篩分級效率很低，僅有14.51％，篩下產(chǎn)率僅有10.03％，檢查篩上－200目的粒級含量達(dá)到38.31％，僅比給礦低了3.97％，導(dǎo)致合格粒級在流程中循環(huán)，使二次磁選作業(yè)超負(fù)荷，影響了二次磁選的選別效果。經(jīng)考察，二次循環(huán)負(fù)荷達(dá)到250～350％，二次磁選作業(yè)選別提高幅度僅有2％左右，最終影響了精礦質(zhì)量的提高。
　　　　
　　3.2.3 二次磨礦濃度偏小影響磨礦效率
　　　　
　　由于循環(huán)量大，0.15mm檢查篩篩分效率低，篩上量大，濃度低，導(dǎo)致二次磨礦濃度低，使礦漿在二次磨機(jī)中停留時間過短，影響了磨礦效果，致使二磨排礦粒度粗，從而形成一種惡性循環(huán)，大量礦漿靠泵反復(fù)輸送，無功空耗高，限制了臺時能力提高，同時崗位操作調(diào)整困難，跑冒現(xiàn)象嚴(yán)重，也影響了文明生產(chǎn)。經(jīng)考察，二次磨礦濃度在65％左右，二次磨礦－200目粒級含量提高幅度在3～4％，嚴(yán)重影響了下步作業(yè)選別效果的提高。
　　　　
　　4 “提鐵降硅”的工藝技術(shù)研究　　針對選礦工藝流程存在的問題，我們結(jié)合國內(nèi)外選礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，組織進(jìn)行了“提鐵降硅”工藝技術(shù)研究，并進(jìn)行了一系列新工藝新技術(shù)的應(yīng)用研究與探索，取得了成功。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工藝流程的優(yōu)化試驗，達(dá)到了預(yù)期目的。
　　　　
　　4.1  方孔金屬篩網(wǎng)振動細(xì)篩的應(yīng)用試驗
　　  
　　 針對固定尼龍細(xì)篩開孔率低、分級效率低，篩下超粗粒子影響精礦質(zhì)量的問題，并根據(jù)目前國內(nèi)金屬網(wǎng)振動篩的應(yīng)用情況和其開孔率高，達(dá)到36％，以及分級效率高的特點，我們組織了振動細(xì)篩的應(yīng)用試驗，試驗用振動篩篩孔為0.14×0.26mm,考察結(jié)果如下。
　　  
　　 4.1.1 振動篩篩分效率考察情況
　　
　　表4 振動篩分級效率考察結(jié)果　　 （－200目含量）％
項目 篩給 篩上 篩下 篩下產(chǎn)率 量效率 質(zhì)效率
粒度 63.63 51.25 81.81 60.1 70.66 34.64
　　　　
　　從上表可以看出，振動篩分級效率有了明顯的提高，它的分級效率平均達(dá)到42.07％，比尼龍固定細(xì)篩提高了一倍以上，有利于降低流程循環(huán)負(fù)荷和改善流程作業(yè)狀況。本次考察振動篩的給礦濃度偏大，達(dá)到60％左右，影響了分級效率的進(jìn)一步提高，而固定細(xì)篩的給礦濃度僅有50％左右。因此，若將給礦濃度進(jìn)行適當(dāng)控制，振動篩的分級效率會得到進(jìn)一步改善。
　　　　
　　4.1.2振動篩與固定篩篩下產(chǎn)品對比分析
　　　　
　　為考察振動篩的特點及應(yīng)用可行性，我們對其與固定篩進(jìn)行了對比考察，篩下產(chǎn)品篩析結(jié)果如下。
　　
　　表5  金屬篩網(wǎng)振動篩與尼龍固定篩篩下產(chǎn)物篩析結(jié)果對比
網(wǎng)目 金屬網(wǎng)振動篩 固定尼龍細(xì)篩
 產(chǎn)率 品位 累計品位 產(chǎn)率 品位 累計品位
+60 0  0  0  1.00  12.78  12.78
+80 0  0  0  2.00  16.06  14.97
+100 0.40  21.64  21.64 3.00  21.36  18.16
+160 0.20  46.70  29.99 1.80  42.59  23.80
+200 16.91  64.02  62.85 16.50  54.94  44.94
+325 27.89  66.67  65.20 31.90  64.65  56.13
-325 54.60  65.34 65.28 43.80  66.18 60.53
合計 100.00  　 　 100.00  
　　　　
　　從對篩下產(chǎn)品篩分分析結(jié)果看，振動篩篩下產(chǎn)品的粒級組成遠(yuǎn)遠(yuǎn)好與固定尼龍細(xì)篩，不僅綜合品位高，而且粒級組成控制的好，超粗粒級得到有效控制。振動篩篩下產(chǎn)品粒級組成有了明顯的改善，產(chǎn)品中將＋80目粒級礦粒完全剔除，＋100目粒級含量也僅有0.4％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于尼龍固定細(xì)篩的3.00％。正是振動篩篩下產(chǎn)物中將高硅含量的＋100目以上粒級的控制，使主廠精礦品位得到提高，達(dá)到了65.28％，比尼龍固定細(xì)篩高了4.75％。這樣，為進(jìn)一步提高精礦品位，降低硅含量奠定了基礎(chǔ)。
　　  
　　 4.1.2  金屬篩網(wǎng)振動篩下產(chǎn)品再選精礦分析
　　
　　表6金屬網(wǎng)振動篩篩下產(chǎn)品再選精礦篩析　　品位 68.57%
網(wǎng)目 產(chǎn)率(%) 品位(%)
 部分 正累計 負(fù)累計 部分 正累計 負(fù)累計
+100 0.50  0.50  100.00  29.32  29.32 68.57
+160 1.40  1.90  99.50  51.87  45.94 68.77
+200 15.95  17.85  98.10  65.90  63.77 69.01
+325 28.89  46.75  82.15  69.25  67.16 69.61
-325 53.25  100.00  53.25  69.81 68.57 69.81
合計 100.00  　 　  

　　從上表可以看出，振動篩篩下產(chǎn)品經(jīng)再選后精礦品位可達(dá)68.57％，提高幅度達(dá)到3.29％，這是固定尼龍細(xì)篩不可比擬的。主要是精礦中消除了＋80目以上低品位粗粒級，而且－80～＋100目粒級產(chǎn)品含量僅有0.5％，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于尼龍固定細(xì)篩，從而保證了精礦品位得到提高。
　　　　
　　 4.2  電磁聚機(jī)的應(yīng)用試驗
　　　　
　　電磁聚機(jī)是在永磁聚機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)的，它的特點是使磁聚機(jī)內(nèi)磁場強(qiáng)度達(dá)到可變，使磁聚機(jī)的團(tuán)聚－分散－團(tuán)聚－分散的選別原理得到充分發(fā)揮，并能實現(xiàn)自動控制，進(jìn)一步提高了選別精度，有利于進(jìn)一步提高精礦品位，同時為流程優(yōu)化創(chuàng)造條件。為此進(jìn)行了電磁聚機(jī)應(yīng)用試驗。
　　  
　　 4.2.1電磁聚機(jī)選別效果考察
　　
　　表7 電磁聚機(jī)選別效果考察結(jié)果
 濃度％ 粒度％ 品位％
給  礦 50.27 73.50 61.73
溢  流 3.21 57.86 25.87
精  礦 52.89 76.34 66.11
提高幅度  2.84 4.38
　　　　
　　從上表可以看出，電磁聚機(jī)的品位提高幅度達(dá)到了4.38％，比磁聚機(jī)的2.0％高了2.38％，溢流品位為25.87％，在控制的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，說明工作平穩(wěn)。特別是溢流粒度平均-200目57.86％，比磁聚機(jī)的－200目75％以上粗了近20％，使選別粒度放粗，保證了粗粒連生體被剔除，使精礦粒度提高；而精礦粒度比給礦粒度細(xì)2.84％，說明溢流中細(xì)粒單體含量大幅度減少，說明團(tuán)聚有效防止了“跑黑”，避免細(xì)粒單體進(jìn)入溢流影響精礦品位。
　　　　
　　4.2.2 電磁聚機(jī)與永磁聚機(jī)選別效果對比
　　　　
　　為考察電磁聚機(jī)的應(yīng)用前景，組織了在同等給礦條件下的電磁與永磁聚機(jī)選別效果對比考察，結(jié)果如下。
　　
　　表8   電磁與永磁聚機(jī)選別效果考察結(jié)果
項目 電磁聚機(jī) 永磁聚機(jī)
 粒度％ 品位％ 粒度％ 品位％
給  礦 75.69 60.53 75.69 60.53
溢  流 63.99 46.89 77.39 52.25
精  礦 81.85 65.20 74.02 63.00
提高幅度 6.16 4.67 -1.67 2.47
　　　　
　　從上表可以看出，電磁聚機(jī)的精礦和溢流的品位、粒度均優(yōu)于永磁聚機(jī)，特別是精礦品位提高幅度比永磁聚機(jī)高2.20％、溢流粒度-200目含量比永磁聚機(jī)粗了13.4％、精礦粒度-200目含量比永磁聚機(jī)高了7.83％，這充分說明了電磁聚機(jī)比永磁聚機(jī)選別粒度粗、選別精度高，它的應(yīng)用有利于提高精礦品位。電磁聚機(jī)取代永磁聚機(jī)是完全可行的，它不僅可以提高精礦品位，而且有利于放粗工序控制粒度，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造條件。
 
　　
　　4.3 提高二次磨礦濃度
　　  
　　 二次磨礦效率低原因之一是二次磨礦濃度低，提高二次磨礦濃度減少通過二次磨機(jī)的體積,延長礦漿在磨機(jī)內(nèi)的停留時間，提高磨礦效率。為此，對影響二次磨礦濃度因素進(jìn)行了考察，主要是檢查篩作業(yè)，篩上濃度在62％左右。根據(jù)對此作業(yè)考察，采用磁選濃縮辦法對其進(jìn)行再選濃縮。
經(jīng)試驗，對檢查篩下再選后，可將二次磨礦濃度提高到70％以上。這樣可提高磨礦效率，為提鐵降硅創(chuàng)造條件。
　　  
　　 5  工藝流程改革探討
　　通過對工藝流程的考察分析和新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用試驗。要進(jìn)一步提高精礦質(zhì)量，降低精礦中硅含量，必須對工藝流程進(jìn)行改革。采用振動細(xì)篩代替尼龍固定細(xì)篩，達(dá)到嚴(yán)格控制最終精礦的粒度組成，剔除精礦中影響質(zhì)量指標(biāo)的超粗粒子，同時提高篩分效率，降低流程循環(huán)負(fù)荷，改善選別工序的選別狀況；同時將其移到檢查篩后，減少一段輸送泵，降低耗水量；采用磁選機(jī)對檢查篩上進(jìn)行濃縮磁選，提高磨礦效率。通過對工藝流程的改革，提高最終精礦品位，達(dá)到“提鐵降硅”和高效低耗的目的。其改革工藝流程圖見圖2。

　　 6  結(jié)語
　　　　
　　首鋼水廠選礦廠通過對鐵精礦和工藝流程考察分析，找出了影響精礦品位的工藝技術(shù)因素，并針對存在問題進(jìn)行了新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用試驗，取得了成功，提出了“提鐵降硅”的工藝流程優(yōu)化的方案。金屬網(wǎng)振動篩不僅開孔率高、篩分效率高、降低流程循環(huán)負(fù)荷，而且可有效控制精礦的粒度組成，嚴(yán)格控制超粗粒子進(jìn)入精礦中，是尼龍固定細(xì)篩的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它的應(yīng)用是提高精礦品位降低硅含量的可靠手段；電磁聚機(jī)具有選別精度高、可有效放粗選別粒度，有效改善流程中作業(yè)效果，便于實現(xiàn)自動控制，可提高精礦品位。同時說明了選礦廠進(jìn)一步提高精礦品位、降低硅含量必須從工藝流程改革入手，金屬網(wǎng)振動篩和電磁聚機(jī)在磁選廠具有推廣價值。