云南某铁矿磨矿工艺试验研究.pdf

第 2 7卷第 3期 2 0 0 7年 O 6月 矿 冶 工程 M I NI NG AND M ETALLURGI CAL ENGI NEERI NG Vo 1 ． 2 7 № 3 J u n e 2 0 07 云南某铁矿磨矿工艺试验研究① 高利坤 ， 陈 云 ， 周 平 昆明理 工大学 ，云南 昆明 6 5 0 0 9 3 摘要针对云南某铁选矿厂铁精矿指标降低、 杂质含量超标的生产现状， 从矿石的力学强度研究出发 ， 进行了一段磨精确化装补 球的试验研究。提出在二段磨中用尺寸合理的钢段取代钢球的方案， 并提出了对二段磨实施检查分级一 溢流控制再分级的工艺流 程。工业试验结果表明， 精确化装补球方法的应用全面改善了磨矿及选别过程。 关键词 磨矿； 铁矿； 磨矿工艺 ； 精确化装补球 中图分类号 T D 9 2 1 文献标识码 A 文章编号 0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 0 7 o 3 0 0 4 5 0 4 S t u d y o n t h e Gr i n d i n g Pa r a m e t e r s o f a n I r o n Or e i n Yu n n a n Pr o v i n c e GAO L i k un，CHEN Yu n，ZHOU P i n g K u n mi n g e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， K u n mi n g 6 5 0 0 9 3 ，Y u n n a n ， C h i n a Abs t r a c tTh e i r o n c o n c e nt r a t i o n f r o m a mi n e r a l p r o c e s s i ng pl a n t o f a n i r o n o r e i n Yu n na n e x h i b i t s p o o r q u a l i t y，l o w r e ‘ c o v e r y a n d e x c e s s i v e i mpu rit i e s ．To o pt i mi z e t he p r o c e s s i n g p a r a me t e r s a d o p t e d b y t he p l a n t ，e x p e rime n t a l s t u d y o f p r e c i s e ba l l c ha r g i n g i n a s i n g l e - s t a g e g rin di n g wa s c a r r i e d o u t b a s e d o n t h e i nv e s t i g a t i o n o n me c ha n i c a l p r o p e r t i e s o f t he o r e ．A me a s u r e u s i n g s t e e l r o ds o f a r a t i o n a l s i z e t o r e p l a c e s t e e l b a l l s ，a n d a mo d i fie d flo ws h e e t o f c h e c k c l a s s i fic a t i o n‘ r e c l a s s i fic a t i o n b y c o n t r o l l i n g o v e r f l o w f o r t h e s e c o n d a r y - s t a g e g r i nd i ng，we r e r e c o mme n de d． Th e i n d us t ria l t e s t s h o ws t h a t t h e i n t r o d u c t i o n o f p r e c i s e b a l l c harg i n g b e ne fit s t he g rin d i n g a n d mi n e r a l p r o c e s s i n g r e s u l t s ． Ke y wo r d s n d i n g；i r o n o r e；g nn di n g t e c h n o l o g y；p r e c i s e b a l l c h a r g i n g 云南某铁矿探 明地质储量 2 0 1 5 ． 3 5万 t ， 经开采 ， 现深部保有地质储量 9 5 1 ． 7 3万 t 。选矿 厂 自投 产 以 来， 人选原矿品位随着矿体向下开采从 5 0 ％左右下降 到目前的 4 4 ％左右， 铁精矿品位从 6 1 ． 5 ％下降到 5 8 ％， 铁回收率从 7 9 ％下降到7 0 ％。另外， 铁精矿杂 质磷也高 ， 达到 0 。 3 3 ％ 。所 以必须进行提 高铁精矿的 选别指标和降低精矿含磷的研究 。 选矿工艺中 ， 要提高选别指标 ， 降低精矿 中杂质的 含量 ， 改善磨矿效果 ， 无疑是一个十分关键 的环节 。而 目前精确化装补球是一种行之有效 的措施 ， 已在工业 中推广应用⋯ 。本文用精确化 装补球 的方法进行磨 矿工艺试验研究 。 1 原矿性质 1 ． 1 试样组成 该铁矿以赤铁矿 、 镜铁矿为主， 其他铁矿物为菱铁 矿 、 针铁矿 、 黄铁矿、 白铁矿 ， 还有少量磁铁矿。脉石矿 物有铁 白云石 、 方解石 、 重晶石 、 高岭石 、 石英和微斜长 石。试样多元素分析见表 1 。铁矿石含铁 4 2 ． 5 0 ％， 含 磷0 ． 6 1 8 ％， 含硫 1 ． o 4 ％ 矿石中磷、 硫含量较高。 表 1 试样多元素分析 质量分数 ／ ％ A1 2 03 Ca O T F e Mg O Na 2 0 P S S i O2 C u K2 0 4． 2 5 5． 8 O 42 ． 5 O 3． 4 7 O ． 2 1 O ． 6 1 8 1 ． O 4 1 O ． 1 9 0 ． 0 7 6 0 ． 2 8 1 ． 2 试样结构构造 试样进行 x射线衍射分析和电子探针分析结果 表明， 试样中的磷、 硫等杂质元素均以独立矿物状态存 在 ， 硫主要赋存在重晶石中， 磷主要赋存于羟基磷灰石 中， 羟基磷灰石和重晶石均以不规则块状、 粒状嵌布在 赤铁矿和镜铁矿中。但磷灰石矿物粒度较细， 在 1 5 8 0 m之间 ； 铁矿物粒度也细 ， 一 5 0 m 占4 8 。 1 0 ％。 2 选矿试验研究 从原矿分析结果看出 ， 磨矿达到一定 细度能提高 ①收稿 日期 2 0 0 6 1 1 - 1 1 作者简介 高利坤 1 9 7 3 一 ， 男， 彝族， 云南宣威人， 讲师， 博士研究生， 主要研究方向为磁电选理论及工艺。 维普资讯 矿冶工程 第 2 7卷 铁精矿的指标和降低杂质元素的含量。于是进行选矿 试验研究， 结果表明， 采用一段粗磨 一 0 ． 0 7 4 m m粒 级占 6 5 ％ 一 弱磁一 强磁抛尾一 粗精 矿再磨 一0 ． 0 5 4 m m 粒级 占9 5 ％ 一 磁选一 重选的工艺流程 ， 试验流程如图 1 所示 ， 能获得含铁 6 2 ． 1 5 ％ ， 杂质磷 0 ． 1 2 6 ％ 的铁精矿 ， 铁 回收率 8 7 ． 1 4 ％。 原 矿 精 矿 图 1 选矿试验流程 3 磨矿工艺试验研究 尾 矿 从选矿试验可 以看 出， 要提高该铁矿 的选别指标 和精矿质量， 可以针对现场的实际情况在磨矿工艺上 作文章 ， 也就是说在现场设 备和工艺流程没有大的变 化情况下， 通过精确化装补球来提高磨矿细度， 确保选 矿指标的实现。 3 ． 1 球磨机中所需精确球径的确定 该铁选厂生产中的迫切要求是提高精矿品位和回 收率， 并降低铁精矿中杂质磷的含量， 故对磨矿的要求 是高细度及高解离度， 同时使产品过粉碎较轻。这就 必须采用精确化的装补球方法。精确化的装补球方法 是昆明理工大学的科研成果， 已在生产上取得很好的 应用效果。 要使球径精确， 采用昆明理工大学的球径理论公 式 3 ． - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - ’ √ P ／“g0 ’ 一 V J u ’ e ’ 式中 为特定磨机工作条件下所需的精确球径， c m； 为综合的修正系数 ， 不同粒度取值见表 2 。 为转 速率， 根据该铁矿选厂的实际情况， 取 0 ． 7 9 ， 所以， 一 。 0 ． 6 2 4 1 0 ． 2 4 3 1 0 ． 3 8 1 0 。 压为矿石抗压 强度 ， 测得 压1 0 9 8 ． 1 6 k g ／ e m 1 0 9 8 1 6 0 g ／ e ra ； p 为钢球在矿浆 中的有效密度 ， p p p ， p为钢球的密 度 ， 7 8 g ／ c m ， P 为矿浆 密度 ， P ， 为矿石密 度， 为 4 ． 6 9 g ／ c m ， R为磨矿浓度 ， 为 7 5 ％ ， 贝 0 P 2 ． 4 4 ， 于是 p pp 7 ． 82 ． 4 45 。 3 6 g ／ c m ； D 0 为磨机充填率取4 0 ％时中间缩紧层的直径， C D Z ， 按缩 紧层 直径 的计算 办法得 D 。1 ． 5 8 m1 5 8 c m。d ， 为9 5 ％过筛计的磨机给矿最大粒度， c m 。 爪 一Q ． 4 ． [正 一 一 √1 0 P D o ’ 则 看 4 √ ． 。 则不同粒度下所需的精确球径见表 2 。 表 2 不同粒度下所需的精确球径 因此 ， 现厂 采用 1 2 0 m m 钢球 是偏 大 的， 采 用 1 0 0 m m最大球即已足够。 3 ． 2 一段磨机 中初装球的精确化确定 根据磨机给矿粒度组成及各粒级需要的精确球 径， 可以计算出球磨机的初装球方案。 磨机的给矿包括新给矿及返砂， 但该选厂历年来 一 段磨机返砂很少， 而且有用过大球径的习惯， 故采用 过粗的给矿粒度计算， 即只用新给矿做计算依据。 选厂为两段磨矿， 但不要求增加生产率而是要求 高细度， 因此， 第一段应保持 一 0 ． 0 7 4 m m粒级含量达 5 5 ％左右， 相当于 0 ． 3 m m 。在第一段磨矿 中， 一 0 ． 3 m m粒级视为不需再磨级别。 考虑第一段要求磨得较细， 故应配有一定量小球， 因此配球种类应多一点， 计划配5种球。因此， 磨机给 矿分 5个组。 因为各个级别均需要磨细， 所以采取球 比与磨机 维普资讯 第 3期 高利坤等 云南某铁 矿磨 矿工艺试验研究 4 7 给矿粒度产率相当的原则进行配球。 按照以上原则 ， 进行 了初装球计算 ， 计算结果列入 表 3 。 表 3 某铁矿选厂一段磨初装球计算 因此， 推荐的一段磨初装方案为 1 0 0 09 0 8 0 06 0 04 0 2 5 3 0 2 0 1 5 1 0 为了验证 以上推荐是否为最佳方案 ， 设计 了比推 荐方案偏大的方案及 比推荐方案偏小 的方 案， 再加上 现厂使用 的方案。4个方案的初装球 比例分别是 ① 推荐方案 1 0 0 09 0 8 0 6 0 4 02 5 3 0 2 01 5 1 0。 ② 偏大方案 1 0 0 09 0 8 0 6 0 3 5 2 5 2 5 1 5 。 ③ 偏小方案 8 0 6 0 04 0 3 02 5 2 5 2 5 2 5。 ④ 现厂方案 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 2 0 3 0 3 0 2 0。 3 ． 3 一段磨机补球方案确定 将推荐方案①的初装球球荷正累积产率曲线绘在 算术坐标 图上 ， 并作初装球曲线的平行线 ， 得到初加球 正累积产率曲线， 见图 2 。由此曲线上确定补加球比 为 1 0 0 09 0 8 0 5 0 2 5 2 5 。 ＼ 褂 也 砥} 褪 龋 图2 装补球图 3 ． 4 一段磨初装球方案的扩大试验验证 在 DL为 4 5 0 mm 4 5 0 mm的大型实验室磨机 中对上述 4个初装料方案进行了扩大试验验证 。磨机 容积 V0 ． 0 5 6 5 m ， 当充填率 4 5 ％ 时可 装球 1 1 0 k g 。使磨机转速率与现厂磨机一致。将磨机给矿 分成 4份 ， 每份为 1 7 ． 7 7 k g 。磨矿时间 3 0 mi n 试验确 定 。4个方案的磨碎产品见表 4 。 如何从大量的数据中判别各个方案的优劣必须 选用正确 的评价指标 ， 这里选择如下 5个评价指标 1 磨不细产率， 判明球组磨碎粗级别的能力 ， 判明球组磨碎粗颗粒的能力， 。 ．， 判明磨碎不合格粗 粒 的能力 。 2 ． 。 ．叭产率， 判明球组的细磨能力大小。 3 ． 。 ．。 。 产率， 判明球组产生过粉碎的情况。 4 。 ， ． 。 ．。 。 产率， 判明球组有效磨碎能力的大小。 5 单位容积生产率 q ． 。 ． 及 q 合 格， 判明磨机生产 能力大小 。 根据表 2及给矿粒度特性以及磨碎实际能力 ， 可以 列出 4个方案的上述 5个评价指标 ， 指标参数见表 5 。 表4 4个初装球方案的磨碎产品比较 维普资讯 4 8 矿冶工程 第 2 7卷 4种方案的磨碎结果比较说明 ① 与现厂方案比， 推荐方案不存在球径减小后磨 不细的问题， 也不存在过粉碎加重的问题。 ② 推荐方案无论按 一 0 ． 0 7 4 m m粒级计或按合格 粒级计均比现厂方案及偏大方案好。 ③ 推荐方案的生产率比现厂方案可提高1 2 ． 9 ％。 ④ 偏小方案只是产品中大于 1 m m的过粗粒级过 多及过粉碎重 ， 但它的细磨能力是最好的。 ⑤ 各个方案的磨碎能力均比现厂方案的生产率 大及 一0 ． 0 7 4 m m粒级产率高， 现厂方案确实应该 放弃。 ⑥ 综合各项指标， 认为推荐的方案是最佳的， 但 要进一步提高 一 0 ． 0 7 4 m m粒级产率时， 向偏小方案靠 也是可取的。 3 ． 5 二段磨磨矿介质的初装方案及补加方案 从表2 所需精确球径的计算看出， 一 1 m m矿粒采 用 2 0 m m钢球已够。对于细磨， 采用铸铁段取代钢 球的效 果更好 J 。由于一段磨矿 一 0 ． 0 7 4 mm粒级含 量达 5 5 ％以上 ， 二段磨初装方案建议采用 3 0 m m 3 5 m m及 2 5 mm3 0 mm 的铸铁段各 5 0 ％ 的方案 ， 补加 也按 3 0 m m 3 5 m m及 2 5 m m3 0 mm的铸 铁段各 5 0 ％的方案。 为了进一步提高铁精矿品位及降低精矿磷含量， 应将第二段的磨矿 粒度控 制在 0 ． 0 7 4 mm或更 细， 现 场使用沉没式螺旋分级机进行检查分级， 是难于达到 这样高的细度的， 故提出用旋流器对螺旋溢流进行控 制分级的技术方案 。 3 ． 6工业试验结果 根据精确化试验结果进行了工业试验， 精确化装 补球方法的应用， 显著地提高了磨矿与选别指标 1 工业试验指标与选矿试验指标相当， 精矿品位 由原来的5 8 ％提高到了6 2 ％， 提高了4个百分点， 回 收率由原来的7 0 ％提高到了8 4 ％， 提高了 1 4个百分 点， 铁精矿含杂质磷降低到了0 ． 1 5 ％以下。 2 与试 验前 的相 比， 磨 机 台时 能力 提高 了 1 6 ． 4 0 ％， 磨 机 一0 ． 0 7 4 m m 粒级利用 系数提 高 了 2 8 ． 5 ％， 钢耗降低了1 6 ％， 电耗下降了 1 8 ． 3 2 ％。 3 磨矿细度增加了 1 0个百分点， 单体解离度提 高了 1 4个百分点。 4 结 语 通过选矿试验 ， 采用一段粗磨 ～0 ． 0 7 4 m m粒级 占6 5 ％ 一 弱磁． 强磁抛尾一 粗精矿再磨 一 0 ． 0 5 4 mm粒 级 占 9 5 ％ ． 磁选 重选 的工 艺 流程， 能 获 得含 铁 6 2 ． 1 5 ％， 杂 质 磷 0 ．1 2 6 ％ 的 铁 精 矿， 铁 回 收 率 8 7 ． 1 4 ％。为确保磨矿细度达到选别指标 通过球径精 确化研究， 推荐一段磨装球方案为 1 0 0 9 0 8 0 2 j 6 0 4 02 5 3 0 2 0 1 5 1 0 。补球方 案为 1 0 0 09 0 8 0 5 0 2 5 2 5 。二段细磨采用铸铁段 ， 装补方 案均按 3 0 m m3 5 m m及 2 5 m m3 0 m m各占5 0 ％装 补。为保证二段磨分级溢流细度， 用旋流器对螺旋溢 流进行控制分级。工业试验结果表明， 精确化装补球 方法的应用， 全面地改善了磨矿及选别过程。 参考文献 [ 1 ] 潘新潮， 段希样．精确化装补球制度在金平镍矿磨矿中的应用 [ J ] ． 有色金属 选矿部分 ， 2 0 0 3 5 ． 3 7- 4 0 ． [ 2 ] 段希祥， 球磨机钢球尺寸理论计算研究 [ J ] ．中国科学 A辑， 1 9 8 9 8 8 5 68 6 3 ． [ 3 ] 段希样． 改进云南铜选厂第二段介质的研究[ J ] ． 云南冶金， 1 9 9 2 6 2 3 2 8 ． 维普资讯