铁矿干选抛废筛选工艺及流程优化研究

陈洪远 刘传俊

(临沂会宝岭铁矿有限公司 山东临沂 277712)

自2020 年我国“碳达峰，碳中和”目标（简称：双碳）[1]确定以来，优化工艺流程，改进创新设备，已成为矿山企业节能减排、提升社会经济效益的重要手段之一[1]。

选矿是矿山企业降低冶炼加工消耗，提高效益，变废为宝的重要途径之一。众多学者在选矿设备与过程优化等方面进行了大量卓有成效的研究。毛海明[2]分析了大型露天矿区选矿设备从大型化到微型化的发展过程。吴志虎[3]针对我国矿山选矿中存在的问题，揭示智能光电技术的原理及可行性。郭雷[4]针对铜矿选矿技术及设备，从工艺流程角度进行了优化研究。刘天荣[5]、李点根[6]针对选矿设备磨损问题进行探讨研究。文雪虎等人[7]针对选矿厂磨选自动化系统进行优化改造，降低了能耗与劳动强度。曾尚林等人[8]开展了ZCLA 选矿机的工业性试验，品位、产率等明显提升。此外，还有诸多专家对铁矿选矿工艺流程改进等方面进行了生产实践研究[9-11]。

笔者在充分参考国内外相关研究的基础上，为解决筛分系统的6～12 mm干选效果不佳，废石量较小，运行成本高的问题，对筛选流程进行优化，对皮带运输流程进行改造。

1 现状分析

某矿生产规模300万t/年，服务年限为39年，矿岩平均密度-3.49 t/m3，矿岩松散系数-1.6，矿岩抗压强度-68.1～122.1 MPa。矿床类型为沉积变质型（鞍山式）隐伏铁矿床，矿带赋存于泰山群山草峪组地层中，覆盖层为青白口系至早寒武系沉积地层。覆盖层底部土门群地层与草峪组地层呈角度不整合关系。矿区发育南北两条主矿带，平行展布，相向而倾，总体呈不对称向斜构造特征。矿带宽度具有互补性，北矿带沿走向自西向东呈变窄的趋势，南矿带自西向东呈增宽的趋势。矿体总体呈层状、似层状产出，赋存于+60 m至-230 m标高以下，矿体顶端两条主矿带的间距为200～280 m，赋存标高为+60 m至-970 m。

矿石矿物组成较为简单，主要是磁铁矿，偶见半假象赤铁矿、假象赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿，金属硫化物主要是黄铁矿以及微量磁黄铁矿和黄铜矿；脉石矿物含量较高的是石英和角闪石，微量有金红石、独居石等。矿石中主要矿物的含量如表1所示。

表1 矿石中主要矿物的含量（%）

在常规破碎筛分流程中，破碎筛分系统采用三段一闭路流程，破碎产品中0～6 mm 进行湿式预选，6～12 mm 进行干选，12～60 mm 进行干选抛废。筛分车间6～12 mm干选系统抛废效果不佳，废石量较小，且皮带运行成本高，维护量大。经过取样化验分析及对干选废石量的统计，发现干选系统受矿石粒度、处理能力等因素影响：（1）干抛系统给矿粒度为6～12 mm，实际运行过程中矿石中含粉矿较多，容易粘在皮带上，不易抛出；（2）运行过程中处理量较大时矿石容易夹在废石中被一同抛出；（3）抛筛选系统流程复杂，皮带数目多，运行成本高，职工劳动强度及粉尘对工人的伤害大。

针对上述存在问题，，亟须对已有系统进行深入改造优化。控制干选抛废率变化幅度1%，提高矿石入磨品位，同时简化抛筛选系统流程，减少部分皮带，降低运行成本，减轻职工的劳动强度及粉尘对工人的伤害。

2 改进方案与成效

前期选矿厂已对磨选系统进行了改造，增加了磨前预选系统，系统运行后，可对0～12 mm的矿石进行入磨前的湿式预选。由于给矿性质不易改变，且磨前预选系统可以实现0～12 mm 矿石的湿选，结合抛废率和抛废后品位两方面的要素考虑，提出取消6～12 mm 干选系统。通过对现场施工条件、皮带布置进行准确的测量计算，绘制施工图纸，拆除干选皮带，对原有的4号皮带进行恢复利用，使圆振筛的筛下产品不再进行干选直接通过4#皮带转运至5#皮带，进入粉矿仓。对干抛皮带进行改造，使圆振筛筛上产品通过干抛皮带进行选别，干抛后废石通过6 号皮带进入6#废石仓进行汽车外运，干抛后的矿石通过3 号皮带返回细碎仓进行细碎。改造前后流程对比及设备局部如图1、图2所示。

图1 改造前后路径对比

图2 局部设备改进

分析数据6～12 mm 干抛系统取消前后运行数据，根据化验数据、原矿及精矿金属量平衡推理，作业品位变化如表2所示。

表2 改进前后品位变化情况 （单位：%）

改造前6～12 mm 干抛和0～6 mm 湿式预选与改造后0～12 mm均进行湿式预选抛废率对比，变化幅度1%以内，入磨品位均能够达到23%以上。矿石品位从18.19%提高到23.23%，提高了5.04%，对粉矿仓矿石的抛废率为23.1%，6～12 mm 干抛系统改造后，入磨矿石品位从18.44%提高到23.34%，提高了4.9%，对粉矿仓矿石的抛废率为22.4%。6～12 mm 干抛取消后与取消前相比0～12 mm 矿石抛废率降低了0.7%，品位提高幅度减小了0.14%（5.04%-4.9%）。

取消6～12 mm 干抛后，主厂房电费及材料费每年增加33.4 万元，铁精粉产量每年增加468 t，销售收入约32.7 万元，选矿厂筛分环节材料费及电费每年可减少55.4 万元，每年共计可节约费用54.7 万元。通过此次改造，对整个筛选系统及皮带运输流程进行优化改造。减少了6条干选皮带，简化了筛选系统的流程，减轻职工劳动强度，降低了工人暴露在“4D”环境中的频率；进一步提高了系统运行的稳定性，安全系数得到显著提升。

3 结论与展望

该文针对某铁矿干选抛废筛选工艺及流程存在缺点，结合工程实践进行了局部优化改进，改造后0～12 mm 均进行湿式预选，12～60 mm进行干选，取消了多条干选皮带和转运皮带，大大降低了运行成本，主要结论如下。

（1）通过分析0～12 mm 干选系统存在粉矿较多黏结、矿石废石一同抛出的问题，结合产生问题的主要原因，从抛废率和抛废后品位两方面出发，对筛选设备整体进行了改造优化，并进行了工业化试验，取得较好效果。

（2）改造后设备抛废率降低至22.4%，作业前后品位分别提高至18.44%、23.34%，能耗费用显著降低，节约大量材料，同时工人劳动强度降低，劳动环境显著改善，改造后设备优势突出，社会经济效益显著。

（3）井下矿石性质变化导致干抛废石的品位和废石量容易出现波动，影响筛选系统的高效运行，需定期对干抛废石进行取样化验，根据品位对分隔板进行及时调整，保证废石品位及筛选效率，后续应加强该方面实践。