1 前言

　　隨著我國市場經濟的形成和加入WTO，鋼鐵業對鐵精礦的質量要求不斷提高，特別是對硅含量的要求更加嚴格，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濟效益的提高。加入WTO后，國產磁鐵精礦受到進口優質鐵精礦的沖擊，嚴重影響了我國鐵礦山的可持續發展，這種嚴重的態勢已經引起各礦山企業的高度重視，我國鐵礦業已興起鐵精礦“提鐵降硅”的技術改造高潮。我們首鋼水廠選礦廠雖然鐵精礦品位達到了68％以上，但由于礦石性質問題sio2含量仍達3.99％，隨已接近世界先進水平，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。在許多選礦廠，尤其是磁選廠，由于缺乏有效的技術、工藝和設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。為此我們進行了“提鐵降硅”工藝技術研究，提出了進一步降低硅含量的技術途徑。
　　
　　2 工藝技術現狀
　　
　　2．1 概況
　　
　　首鋼水廠選礦廠1971年5月投產，經過多年的技術改造和擴建挖潛，形成了設計年處理原礦1800萬噸的生產能力，現有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，經過細篩、磁滑輪干選工藝、磁團聚新工藝等一系列改造，精礦質量由投產時的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
　　
　　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。礦石以條帶構造為主，浸染狀構造次之，礦石呈不均勻嵌布結構。磁鐵礦結晶粒度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、一段磁聚重選和細篩閉路自循環工藝，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行了篩析，結果如下。
　　表1　　最終精礦篩析結果　　  68.15％
網目 產率(%) 品位(%)
 部分 正累計 負累計 部分 正累計 負累計
+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果看，最終精礦的粒級組成較寬，影響精礦品位進一步提高的主要是＋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，使精礦粒度達到－160目占100％，精礦品位可達69.21％，精礦品位可提高1.06％，鐵精礦中SiO2含量可相應降低1.06％，達到2.93％；如果只剔除＋80目粒級精礦，使精礦粒度達到－80目占100％，精礦品位也可達68.73％，精礦品位可提高0.48％，鐵精礦中SiO2含量可相應降低0.48％，達到3.51％，使鐵精礦中SiO2含量達到世界先進水平。因此說，精礦中含有部分超粗顆粒是影響精礦質量進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篩自循環流程，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，超粗粒子經切割后進入篩下成為精礦，使精礦品位受到影響。主廠精礦（即檢查篩下產品）篩析結果如下。

　　
　　表2  主廠精礦（檢查篩析下）的篩分分析 品位64.73％
網目 產率(%) 品位(%)
 部分 正累計 負累計 部分 正累計 負累計
+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篩分存在的問題。因此，影響精礦品位進一步提高的主要原因是固定尼龍細篩自身結構所至，。
　　　　
　　3.2.2  細篩分級效率低造成循環量大，影響選別效果
　　　　
　　由于使用的尼龍細篩為固定篩，靠精礦離子切割分級，使未接觸細篩的粒子不能得到切割進入篩下，且篩孔易堵塞，且開孔率低僅有7％，導致細篩分級效率低、二次循環負荷大，從而造成選別工序負荷大選別效果差，二次磨礦濃度低磨礦效率低，而進一步影響精礦品位。下面是固定尼龍細篩考察結果。
　　
　　表3  固定尼龍細篩分級效率考察結果　　 （－200目含量）
項目 篩給 篩上 篩下 篩下產率 量效率 質效率
粒度 42.28 38.31 77.91 10.03 18.46 14.51
　　　　
　　從上表可以看出，固定尼龍細篩分級效率很低，僅有14.51％，篩下產率僅有10.03％，檢查篩上－200目的粒級含量達到38.31％，僅比給礦低了3.97％，導致合格粒級在流程中循環，使二次磁選作業超負荷，影響了二次磁選的選別效果。經考察，二次循環負荷達到250～350％，二次磁選作業選別提高幅度僅有2％左右，最終影響了精礦質量的提高。
　　　　
　　3.2.3 二次磨礦濃度偏小影響磨礦效率
　　　　
　　由于循環量大，0.15mm檢查篩篩分效率低，篩上量大，濃度低，導致二次磨礦濃度低，使礦漿在二次磨機中停留時間過短，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，大量礦漿靠泵反復輸送，無功空耗高，限制了臺時能力提高，同時崗位操作調整困難，跑冒現象嚴重，也影響了文明生產。經考察，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％，嚴重影響了下步作業選別效果的提高。
　　　　
　　4 “提鐵降硅”的工藝技術研究　　針對選礦工藝流程存在的問題，我們結合國內外選礦技術的發展現狀，組織進行了“提鐵降硅”工藝技術研究，并進行了一系列新工藝新技術的應用研究與探索，取得了成功。并在此基礎上進行了工藝流程的優化試驗，達到了預期目的。
　　　　
　　4.1  方孔金屬篩網振動細篩的應用試驗
　　  
　　 針對固定尼龍細篩開孔率低、分級效率低，篩下超粗粒子影響精礦質量的問題，并根據目前國內金屬網振動篩的應用情況和其開孔率高，達到36％，以及分級效率高的特點，我們組織了振動細篩的應用試驗，試驗用振動篩篩孔為0.14×0.26mm,考察結果如下。
　　  
　　 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果　　 （－200目含量）％
項目 篩給 篩上 篩下 篩下產率 量效率 質效率
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到42.07％，比尼龍固定細篩提高了一倍以上，有利于降低流程循環負荷和改善流程作業狀況。本次考察振動篩的給礦濃度偏大，達到60％左右，影響了分級效率的進一步提高，而固定細篩的給礦濃度僅有50％左右。因此，若將給礦濃度進行適當控制，振動篩的分級效率會得到進一步改善。
　　　　
　　4.1.2振動篩與固定篩篩下產品對比分析
　　　　
　　為考察振動篩的特點及應用可行性，我們對其與固定篩進行了對比考察，篩下產品篩析結果如下。
　　
　　表5  金屬篩網振動篩與尼龍固定篩篩下產物篩析結果對比
網目 金屬網振動篩 固定尼龍細篩
 產率 品位 累計品位 產率 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  
　　　　
　　從對篩下產品篩分分析結果看，振動篩篩下產品的粒級組成遠遠好與固定尼龍細篩，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。振動篩篩下產品粒級組成有了明顯的改善，產品中將＋80目粒級礦粒完全剔除，＋100目粒級含量也僅有0.4％，遠遠低于尼龍固定細篩的3.00％。正是振動篩篩下產物中將高硅含量的＋100目以上粒級的控制，使主廠精礦品位得到提高，達到了65.28％，比尼龍固定細篩高了4.75％。這樣，為進一步提高精礦品位，降低硅含量奠定了基礎。
　　  
　　 4.1.2  金屬篩網振動篩下產品再選精礦分析
　　
　　表6金屬網振動篩篩下產品再選精礦篩析　　品位 68.57%
網目 產率(%) 品位(%)
 部分 正累計 負累計 部分 正累計 負累計
+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，振動篩篩下產品經再選后精礦品位可達68.57％，提高幅度達到3.29％，這是固定尼龍細篩不可比擬的。主要是精礦中消除了＋80目以上低品位粗粒級，而且－80～＋100目粒級產品含量僅有0.5％，也遠遠低于尼龍固定細篩，從而保證了精礦品位得到提高。
　　　　
　　 4.2  電磁聚機的應用試驗
　　　　
　　電磁聚機是在永磁聚機基礎上改進的，它的特點是使磁聚機內磁場強度達到可變，使磁聚機的團聚－分散－團聚－分散的選別原理得到充分發揮，并能實現自動控制，進一步提高了選別精度，有利于進一步提高精礦品位，同時為流程優化創造條件。為此進行了電磁聚機應用試驗。
　　  
　　 4.2.1電磁聚機選別效果考察
　　
　　表7 電磁聚機選別效果考察結果
 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，電磁聚機的品位提高幅度達到了4.38％，比磁聚機的2.0％高了2.38％，溢流品位為25.87％，在控制的標準范圍內，說明工作平穩。特別是溢流粒度平均-200目57.86％，比磁聚機的－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2.84％，說明溢流中細粒單體含量大幅度減少，說明團聚有效防止了“跑黑”，避免細粒單體進入溢流影響精礦品位。
　　　　
　　4.2.2 電磁聚機與永磁聚機選別效果對比
　　　　
　　為考察電磁聚機的應用前景，組織了在同等給礦條件下的電磁與永磁聚機選別效果對比考察，結果如下。
　　
　　表8   電磁與永磁聚機選別效果考察結果
項目 電磁聚機 永磁聚機
 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，電磁聚機的精礦和溢流的品位、粒度均優于永磁聚機，特別是精礦品位提高幅度比永磁聚機高2.20％、溢流粒度-200目含量比永磁聚機粗了13.4％、精礦粒度-200目含量比永磁聚機高了7.83％，這充分說明了電磁聚機比永磁聚機選別粒度粗、選別精度高，它的應用有利于提高精礦品位。電磁聚機取代永磁聚機是完全可行的，它不僅可以提高精礦品位，而且有利于放粗工序控制粒度，為進一步提高生產效率創造條件。
 
　　
　　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的體積,延長礦漿在磨機內的停留時間，提高磨礦效率。為此，對影響二次磨礦濃度因素進行了考察，主要是檢查篩作業，篩上濃度在62％左右。根據對此作業考察，采用磁選濃縮辦法對其進行再選濃縮。
經試驗，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、新設備、新技術的應用試驗。要進一步提高精礦質量，降低精礦中硅含量，必須對工藝流程進行改革。采用振動細篩代替尼龍固定細篩，達到嚴格控制最終精礦的粒度組成，剔除精礦中影響質量指標的超粗粒子，同時提高篩分效率，降低流程循環負荷，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；采用磁選機對檢查篩上進行濃縮磁選，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因素，并針對存在問題進行了新工藝、新技術和新設備的應用試驗，取得了成功，提出了“提鐵降硅”的工藝流程優化的方案。金屬網振動篩不僅開孔率高、篩分效率高、降低流程循環負荷，而且可有效控制精礦的粒度組成，嚴格控制超粗粒子進入精礦中，是尼龍固定細篩的更新換代產品，它的應用是提高精礦品位降低硅含量的可靠手段；電磁聚機具有選別精度高、可有效放粗選別粒度，有效改善流程中作業效果，便于實現自動控制，可提高精礦品位。同時說明了選礦廠進一步提高精礦品位、降低硅含量必須從工藝流程改革入手，金屬網振動篩和電磁聚機在磁選廠具有推廣價值。