1、1柱磨机在极贫和低品位铁矿预选中的应用研究郝志刚 1,2 徐毅茹 1 刘靖 2,3（1.长沙深湘通用机器有限公司 2.长沙选矿工程新技术研究所 3.长沙矿冶研究院）摘要：本文介绍了柱磨机超细碎对极贫和低品位铁矿石预选分选效果所起的作用。通过对磁铁矿和赤褐铁矿选矿工艺中的应用研究，提出了优化极贫和低品位铁矿石预选工艺的途径：选用高效节能的超细碎设备，采用多碎少磨的工艺，降低铁矿石入球磨机的粒度。为铁矿石入球磨之前进行粗粒抛尾，实现该丢早丢，充分回收，创造了有利条件。这对极贫和低品位铁矿石，提高磨矿系统的生产能力，节能降耗，创造较好的经济效益是一个首选方案。关键词：超低品位铁矿、柱磨机、超细碎、预
2、选前言：近年来，随着国民经济持续快速增长，促使钢铁工业迅速发展，对矿产资源和矿产品的需求量越来越大，特别是对铁矿石的需求日益增加。但是，目前我国铁矿石资源形势不容乐观，资源短缺的矛盾日益加剧，大多数为贫杂矿和复合矿，原矿品位低，大型矿床仅占 5%，可采储量较低，如已开发的 1079 个铁矿区，20%的低品位矿数达百亿吨，仅河北张家口承德地区就有 55 亿吨。因此开发极贫和低品位铁矿转化为可工业利用储量，使其具有开采和经济利用价值的铁矿石，有着深远的现实意义。针对我国铁矿资源贫、细、杂的特点，综合开发利用超低品位铁矿2石，是目前我国钢铁工业发展的一个重要途径。用常规的工艺处理这种矿石，单位电耗高
3、、钢耗高、水耗高，经济效益差。因此迫切需要更多的领先技术和设备，来推动超低品位铁矿资源的高效开发与利用。柱磨机作为超细碎专利设备现已在国内外许多矿山和企业广泛使用。一、 柱磨机超细碎粉碎原理在铁矿石中所起的作用柱磨机对铁矿石进行超细碎作业时，快速旋转的磨辊反复十多次碾压矿石成细粒及粉末状，由于有用矿物与脉石的结合界面的结合力较弱，当铁矿石在料层的状况下受到磨辊反复多次碾压和搓揉下，有用矿物与脉石的结合界面即会发生疲劳断裂或发生微裂纹和内应力，部分的结合界面也会完全分离。这样很大一部分有用矿物便获得了完全的单体解离，另一部分没有完全单体解离的颗粒内部的结合界面处也会产生微裂纹或内应力。当获得了完
4、全单体解离或部分单体解离的颗粒进入预选作业粗粒抛尾时，便可获得品位较高的粗精矿和品位较低的尾矿。这种脉石矿物较少的粗精矿进入球磨机时，没有完全单体解离的颗粒内部的结合界面由于含有大量的微裂纹和内应力，因此在球磨机中这部分颗粒中的有用矿物和脉石便获得了更好的单体解离。极贫和低品位铁矿石经柱磨机超细碎后，预选可以进行大幅度的抛尾，获得较高品位的粗精矿和品位较低的尾矿，其原因在于柱磨机超细碎产品的粒度很小，粒度分布范围广，其中-5mm 以下的粒级达 80%以上，-1mm 以下粒级达 50%以上，-200 目达 20%左右。其超细碎产品呈3粉末状，所以这种粒级分布的铁矿石进行预选、粗粒抛尾会取得显著的
5、选别效果。二、 极贫和低品位铁矿开发利用选矿技术针对极贫和低品位铁矿石的特点，小型试验我们采用了 ZMJ900A柱磨机超细碎后进行了预先筛分湿式弱磁选机预选粗粒抛尾磨矿湿式弱磁选机精选的新工艺和新设备的研究。该新工艺具有抛废多，选别效率高，节能降耗和提高磨矿系统的生产能力的显著特点，是处理极贫和低品位铁矿的最佳方案。其选矿工艺原则流程图见图 1。预先 筛分柱磨机-5mm+5mm球磨机-200 目占 6580%尾矿粗粒 抛尾湿式 弱磁选超细碎中 矿 精 矿图 1 极贫和低品位铁矿选矿工艺原则流程图三、柱磨机在超低品位铁矿中的应用研究（一） 、柱磨机超细碎、预选工艺：该工艺采用型号为 ZMJ900
6、A 和 ZMJ1150A 柱磨机进行超细碎，将超低品位的铁矿，原矿给料粒度为 3050mm，一次将矿石碎至 5mm，生产能力为 4075 t/h，超细碎产品经预先筛分至-5mm 以下的粒级后，原矿（中碎或细碎后矿石）3050mm4用湿式弱（强）磁选机进行预选粗粒抛尾，获得少部分品位较高的粗精矿。从而使得少部分较高品位的粗精矿进入球磨机和选别工序后，可以减少球磨机的入磨量和降低入球磨机矿石的粒度，从而大幅度提高磨矿系统的生产能力和选矿效率，为超低品位铁矿的开发和利用创造了一个重要的途径。1 辽宁阜新铁矿超细碎预选试验：辽宁阜新铁矿是以磁铁矿为主，其中含有少量赤褐铁矿。脉石矿物主要是石英。原矿品位
7、 TFe 含量为 9.57%，属极贫铁矿石。矿石的普氏硬度 f=1214，属中硬矿石。辽宁阜新磁铁矿经 ZMJ900A 型柱磨机超细碎至 5mm，经预先筛分至-5mm 以下粒级后，用顺流型湿式弱磁选机和干式弱磁选机分别进行预选、粗粒抛尾试验。其筛析试验结果见表 1，粗粒抛尾试验结果见表2。表 1.原矿柱磨机超细碎出料得析粒级分布表粒级/mm +5 -5 +3 -3 +2 -2 +1 -1 +0.5 -0.5+0.25 -0.25+0.074 -0.074 合计含量/% 14.56 15.11 10.54 10.30 11.02 10.14 10.20 18.13 100.00累积含量/% 29
8、.67 40.21 50.51 61.53 71.67 81.87 100.00从表 1 可知，-5mm 以下粒级占 85.44%，-0.074mm 占 18.13%；这表明柱磨机破碎效率高，粒度分布范围广，矿石细粒和粉末状较多，单体5解离度较好，有利于预选粗粒抛尾工艺。表 2.原矿干、湿式弱磁选机预选粗粒抛尾试验结果品位/% 回收率/%粗粒抛尾设备粒级mm磁场强度奥斯特产品名称产率/%TFe TFe粗精矿 8.81 27.74 25.52尾矿 91.19 7.81 74.48DC400300湿式电磁筒式弱磁选机-5 1200原矿 100.00 9.56 100.00粗精矿 11.50 28.
9、79 35.67尾矿 88.50 6.75 64.33YC400400干式永磁筒式弱磁选机-3 1200原矿 100.00 9.28 100.00从表 2 可知，原矿柱磨机超细碎粗粒抛尾效果非常显著，-5mm以下粒级，用湿式磁选机进行粗粒抛尾，可以抛弃产率为 91.19%，TFe含量为 7.81%的尾矿，当原矿品位 TFe 含量为 9.56%时，经粗粒抛尾，粗精矿品位 TFe 含量可以提高到 27.74%。-3mm 以下粒级用干式弱磁选机进行粗粒抛尾，可以抛弃产率为 88.50%，TFe 含量为 6.75%的尾矿，当原矿品位 TFe 含量为 9.28%时，经粗粒抛尾，粗精矿品位 TFe 含量可
10、以提高到 28.79%。为下道弱磁选精选工艺创造了良好的条件。62 安徽金寨县铁矿超细碎预选试验安徽金寨县铁矿是以赤褐铁矿为主的铁矿石，赤褐铁矿约占 80%以上而磁铁矿约占 56%，主要脉石矿物为石英。原矿经化验结果 TFe 含量为 16.15%，属低品位的贫铁矿石，矿石的普氏硬度 f=1214，属中硬矿石。安徽金寨县铁矿，嵌布粒度较细，铁矿石分布较均匀，加之弱磁性矿物赤褐铁矿占绝大部分，因此给原矿粗粒抛尾带来极大的困难，为了把尾矿品位降低到最低限度，我们把原矿粗粒抛尾的粒度降到52mm，采用型号为 ZMJ900A 柱磨机，进行超细碎，将铁矿石原矿给矿粒度为 30mm，一次将矿石碎至 52mm
11、 以下的两个粒级，然后分别进行预先筛分至-5mm 和-2mm 以下的两个粒级，用中磁场湿式粗粒磁选机进行预选粗粒抛尾试验。其筛析试验结果见表 3，粗粒抛尾试验结果见表4。表 3.原矿柱磨机超细碎出料筛析粒级分布表粒级mm+5-5+3-3+2-2+1-1+0.5-0.5+0.25-0.25+0.074-0.074 合计含量% 12.02 14.60 10.58 8.35 15.61 7.34 16.41 15.09 100.00累积含量%26.62 37.20 45.55 61.16 68.50 84.91 100.00表 3 结果表明，原矿柱磨机超细碎获得了较好的结果，-5mm 以下粒级占 8
12、7.98%,-0.074 以下粒级占 15.09%，超细碎后的铁矿石粒级分7布较均匀，此矿石粒度适合于预选粗粒抛尾，可在入球磨前抛弃大量尾矿，减少粗精矿的入磨量和降低入球磨机粗精矿的粒度，提高粗精矿的品位，为下道磁选精选工序创造了良好的条件。表 4.原矿柱磨机超细碎湿式强磁预选粗粒抛尾试验结果品位/% 回收率/%粗粒抛尾设备磁 场强 度奥斯特粒级mm产品名称产率% TFe TFe粗精矿 9056 1691 9480尾矿 944 891 52015000 -5原矿 100.00 1615 100.00粗精矿 8856 1750 9544尾矿 1144 645 456湿式强磁粗粒磁选机15000
13、-2原矿 10000 1624 10000从表 4 结果可以看出： -5mm 和-2mm 以下粒级均获得了粗粒抛尾的较好结果，可以抛弃产率为 9.4411.44%品位 TFe 含量为 8.916.45%的尾矿，使金属量损失到最低范围内，有利于提高回收率。3.湖北郧西县铁矿超细碎预选试验湖北郧西县铁矿是以磁铁矿为主的铁矿石，矿石中还含有少量的赤褐铁矿，脉石矿物主要是石英。原矿品位经化验结果，TFe 的含量为12.52%，属贫铁矿石，矿石普氏硬度 f=14，属中硬矿石。湖北郧西县铁矿由于嵌布粒度较细，因此采用多碎少磨，柱磨机超细碎预选工艺，将混入矿石中的围岩抛弃 80%左右，可以获得较好的8经济效
14、益。本试验采用型号为 ZMJ900A 柱磨机进行超细碎至 5mm，经预先筛分至-5mm 以下粒级，用顺流型弱磁选机进行预选粗粒抛尾试验，其筛析试验结果见表 5，粗粒抛尾试验结果见表 6。表 5 原矿柱磨机出料筛析粒级分布表粒度/mm +5 -5+3 -3+2 -2+1-1+0.5-0.5+0.25-0.25+0.074-0.074 合计含量/% 6.53 17.09 10.05 7.04 14.07 4.52 14.57 26.13 100.00累积含量% 23.62 33.67 40.71 54.78 59.30 73.87 100.00从表 5 可见，原矿柱磨机超细碎，效果明显，-5mm
15、以下粒级占93.47%；-0.074mm 粒级占 26.13%，这种粒级的分布，非常适合铁矿石的预选工艺，粗粒抛尾后可以提高磨矿的效率和球磨机的生产能力，降低成本，增加经济效益。表 6.原矿柱磨机超细碎干、湿式弱磁选机预选粗粒抛尾试验结果品位/% 回收率/%粗粒抛尾设 备粒级/mm磁场强度/奥斯特湿式弱磁选机转速（转/分）产品名称产率/%TFe TFeDC400300 湿式电磁筒式顺流-5 1325 88 粗精矿 22.91 21.85 43.609尾矿 77.09 8.41 56.40型弱磁选机原矿 100.00 11.49 100.00粗精矿 24.23 21.46 40.75尾矿 75.
16、77 9.98 59.25DC400400 干式永磁筒式弱磁选机-5 1400 79 原矿 100.00 12.76 100.00从表 6 结果可以表明：柱磨机超细碎，不论是湿式或干式弱磁选机预选粗粒抛尾，均获得较好的结果，湿、干式弱磁选机进行粗粒抛尾，可以抛弃产率为 77.0975.77%，TFe 含量为 8.419.98%的尾矿。当原矿品位 TFe 含量为 11.4912.76%时，经粗粒抛尾，粗精矿品位 TFe含量可以提高到 21.8521.46%的较好指标。（二）超低品位铁矿综合流程试验综合超低品位铁矿石的特点，采用柱磨机超细碎预先筛分干或湿式弱（强）磁选机粗粒抛尾磨矿湿式弱磁选机精选
17、的新工艺流程，获得了较好的选矿指标。该新工艺具有抛废多，选别效率高，流程简单，提高生产能力，节能降耗等显著特点。特别适用于大处理量，超低品位，粉矿多的铁矿石的选别。其综合工艺原则流程及试验结果见图 2、表7、表 8 和表 9。10筛 分原矿柱磨机-5mm+5mm球磨机-200 目占 6090%尾矿 1（粗粒抛尾）湿式 弱磁选超细碎尾矿 2精 矿图 2 超低品位铁矿选矿综合工艺原则流程图湿式弱（强） 磁选机中 矿湿式 弱磁选1 辽宁阜新铁矿原矿柱磨机超细碎湿式弱磁选机粗粒抛尾磨矿两段湿式弱磁选开路工艺流程试验结果表 7.原矿超细碎粗粒抛尾磨矿两段湿式弱磁选开路流程试验结果品位/% 回收率/%粗粒
18、抛尾设备粒级-200 目（%）产品名称产率/%TFe TFe精矿 6.05 67.13 42.07中矿 0.11 24.89 0.31尾矿 1 68.14 6.55 46.22尾矿 2 25.70 4.28 11.40DC400300电磁筒式弱磁选机67原矿 100.00 9.65 100.0011精矿 5.86 69.09 42.14中矿 0.11 33.15 0.42尾矿 1 66.18 6.34 43.70尾矿 2 27.85 4.73 13.7496原矿 100.00 9.61 100.00从表 7 试验结果可知，辽宁阜新超低品位磁铁矿最终获得铁精矿产率为 6.055.86%，品位 T
19、Fe 含量为 67.1369.09%，回收率为42.0742.14%的良好指标。2 安徽金寨县铁矿原矿柱磨机超细碎湿式强磁选粗粒抛尾磨矿两段湿式弱磁选开路流程试验结果表 8.原矿超细碎湿式强磁粗粒抛尾磨矿两段湿式弱磁选开路流程试验结果品位/% 回收率/%粗粒抛尾设备粒级mm粒级-200 目（%）产品名称产率/%TFe TFe精矿 8.50 66.27 34.77中矿 0.28 27.15 0.49尾矿 1 15.09 8.91 8.29尾矿 2 76.13 12.01 56.45湿式强磁粗粒磁选机-5 90原矿 100.00 16.19 100.00湿式强磁粗 -2 90 精矿 9.81 67
20、.56 38.5712中矿 0.56 30.25 0.99尾矿 1 11.44 6.45 4.30尾矿 2 78.19 12.34 56.14粒磁选机原矿 100.00 17.19 100.00从表 8 结果表明：采用湿式强磁选机进行预选粗粒抛尾，获得了较好的结果，可以获得铁精矿产率为 8.509.81%品位 TFe 含量为66.2767.56%，回收率为 34.7738.57%。3 湖北郧西县铁矿原矿柱磨机超细碎湿式磁选粗粒抛尾磨矿两段湿式弱磁选开路流程试验结果表 9.原矿柱磨机超细碎湿式弱磁选粗粒抛尾磨矿两段湿式弱磁选开路流程试验结果品位/% 回收率/%粗粒抛尾设备磁场强度奥斯特粒级mm产
21、品名称产率/%TFe TFe精矿 2.85 62.51 14.44中矿 0.49 41.72 1.62尾矿 1 92.17 10.62 79.40尾矿 2 4.49 12.50 4.54DC400300 湿式电磁筒式顺流型弱磁选机粗粒抛尾H=1325一段弱磁选H=1200二段弱磁选H=900粗粒抛尾：0-5mm磨矿细度:-200 目98.8% 原矿 100.00 12.33 100.00从表 9 结果可以看出，采用上述流程可以获得精矿产率为 2.85%,品位 TFe 含量 62.51%，回收率为 14.44%的较好指标。四、结语1 针对我国铁矿资源贫、细、杂的特点，综合开发利用超低品位铁矿石，
22、是目前我国钢铁工业发展的一个重要途径，因此，迫切要求以13科技进步，先进的选矿技术和设备，来推动超低品位贫铁矿资源的高效开发和利用。采用柱磨机超细碎预选粗粒抛尾是超低品位贫铁矿石节能降耗，提高生产能力，降低成本，创造经济效益的有效方法。由于超低品位的铁矿石嵌布粒度较细，为了使铁矿石单体解离，必须采用细磨才能获得较高的选矿指标。2 辽宁阜新铁矿采用柱磨机超细碎预选新工艺，分别用干湿式弱磁选机进行粗粒抛尾，可以抛弃产率为 88.5091.19%,TFe 含量为6.757.81%的尾矿。当原矿品位 TFe 含量为 9.289.56%时，经粗粒抛尾，粗精矿可以提高到 28.7927.74%。3 辽宁阜
23、新铁矿采用柱磨机超细碎湿式弱磁选机粗粒抛尾湿式弱磁选机精选流程，可以获得铁精矿产率为 6.055.86%，品位TFe 含量为 67.1369.09%,回收率为 42.0742.14%的良好指标。4 安徽金寨县赤褐铁矿采用柱磨机超细碎预选新工艺，用湿式强磁选机进行粗粒抛尾，可以抛弃产率为 9.4411.44%，品位 TFe 含量为 8.916.45%的尾矿，为下道弱磁精选创造了良好条件。5 安徽金寨县赤褐铁矿采用柱磨机超细碎湿式强磁选粗粒抛尾湿式弱磁选机精选流程，可以获得铁精矿产率为 8.509.81%，品位 TFe 含量为 66.2767.56%,回收率为 34.7738.57%。6 湖北郧西
24、县铁矿采用柱磨机超细碎预选新工艺，分别用干、湿14式弱磁机进行粗粒抛尾，可以抛弃产率为 75.7777.09%，TFe 含量为9.988.41%的尾矿。当原矿品位 TFe 含量为 12.7611.49%时，经粗粒抛尾粗精矿可以提高到 21.4621.85%。7 湖北郧西县铁矿采用柱磨机超细碎湿式弱磁选粗粒抛尾湿式弱磁选机精选流程，可以获得精矿产率为 2.85%，品位 TFe 含量为62.51%，回收率为 14.44%。作者：郝志刚：长沙深湘通用机器有限公司董事长长沙选矿工程新技术研究所所长徐毅茹：长沙深湘通用机器有限公司总经理刘 靖：长沙矿冶研究院教授长沙选矿工程新技术研究所副所长 郝志刚（1954-） ，男，长沙深湘通用机器有限公司董事长，长沙选矿工程新技术研究所所长，高级工程师。邮政编码：410205。地址：湖南省长沙市岳麓区麓谷科技园麓天路 10 号
