内蒙古某排岩矿铁资源回收试验

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１９Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０２０
现　代　矿　业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总第６１９期
２０２０年１１月第１１期
关　迪（１９８５—），男，工程师，０１４０３０内蒙古自治区包头稀土高新区曙光路１６号。

内蒙古某排岩矿铁资源回收试验
关　迪　王丽明　白春霞　刘　涛　李宏静　贾　佳　李　燕
（包钢集团矿山研究院）
摘　要　内蒙古某矿堆置在排土场的排岩矿总量巨大，由于其铁元素含量较低，长期以来未能得到有效利用，不仅占用了大量的土地，还造成了严重的资源浪费。

为有效回收利用排岩矿中的铁资源，该排岩矿通过采用破碎—干选—磨矿—弱磁选工艺最终得到了全铁品位６２％以上的铁精矿，有效回收了排岩矿中的铁资源，经济效益和社会效益显著。

关键词　排岩矿　铁资源　回收
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．１１．０４２
目前，
国内大部分铁矿山在采矿过程中都会产生大量的排岩，排岩总量以每年数亿吨的规模迅速增
加［１］
，但由于排岩矿铁品位达不到选厂的要求品位，
只能大量堆放在排土场内，不仅占用大量的土地，还
会对环境产生粉尘污染［２］。

随着国际铁矿石价格的
不断走高，国内钢铁企业对铁矿资源的需求不断增加，排岩矿逐渐走进各大矿企的视野，期望通过适当的方法回收这部分铁矿石资源，达到减少排岩矿占地
和增加企业经济效益的目的［３］。

内蒙古某排土场堆置排岩矿２００余万吨，且每年新增排岩矿４
０万ｔ，另外每年新产生矿岩混合体２０万ｔ，这部分低品位矿石或混岩因为综合铁品位低，不符合选厂现阶段选矿工艺及选矿成本的要求，无法进行利用，只能作为岩石通过胶带系统运送到排土场堆置，造成了铁矿石资源的流失和浪费。

为有效利用该排岩矿，对其进行了详细的原矿性质分析，并采用破碎—干选—磨矿—弱磁选的工艺进行选矿试验，获得了较佳的试验指标。

１　原矿性质
对排岩矿进行现场取样，针对排岩矿的堆置情况，确定了２０个取样点，每个取样点采用点取法各取２ｔ矿样，混匀后作为试验用原矿。

原矿多元素分析结果见表１，矿物组成分析结果见表２。

表１　原矿化学多元素分析结果
％元素ＴＦｅ
ＳＦｅ
ＦｅＯ
ｍＦｅＳｉＯ２
Ｐ
Ｓ
Ｆ
含量
１４．８０１３．００６．１５５．４０２３．５３０．４４１．１５３．１８
由表１可知，原矿全铁含量１４．８０％，磁性铁含量５．４０％，ＳｉＯ２含量２
３．５３％。

表２　原矿矿物组成分析结果
％
矿物
磁铁矿赤铁矿黄铁矿磁黄铁矿菱铁
矿
钛铁
矿
软锰矿菱锰矿方铅矿
含量９．２６０．６４０．５００．０９０．０９０．１１０．４２０．１２０．０２矿物
闪锌矿氟碳铈矿独居石褐帘石铌铁矿铌铁
金红石
长石云母闪石
含量０．０７０．７２０．６５２．３９０．０９０．０５２１．９５１４．８６２５．８８矿物辉石石英
方解石白云
石
萤石
重晶
石
磷灰石钡铁
钛石
其他
含量６
．６９３．８６１．０１６．６７１．６００．０７０．８００．６６０．７１ 由表２可知，铁矿物主要集中在磁铁矿中，其含量为９．２６％，另有少量赤铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、菱铁矿和钛铁矿；脉石矿物主要有长石、云母、辉石、闪石和石英，其中，长石含量２１ ９５％，云母含量１４ ８６％，辉石含量６ ６９％，闪石含量２５ ８８％，石英含量３ ８６％，白云石含量６ ６７％。

对原矿进行ＳＥＭ扫描电镜分析，主要矿物镜下照片见图１。

２　破碎试验
原矿利用颚式破碎机进行粗碎后产品粒度为０～５０ｍｍ，再使用颚式破碎机进行中碎得到粒度０～１２ｍｍ产品，再用对辊破碎机进行细碎得到粒度０～２ｍｍ产品。

破碎流程见图２。

３　选矿试验
原矿破碎后产品经干选后得到的干选精矿进行磨矿试验，找到合适的磨矿细度后对磨矿产品进行弱磁选试验，试验流程见图３。

３．１　干选试验
破碎产品进干选机进行选别，磁场强度２７８ ６０ｋＡ／ｍ，试验结果见表３。

由表３可知，破碎产品在磁场强度２７８ ６０ｋＡ／ｍ的条件下，干选得到全铁品位２９ ００％、铁回收率２６ ８６％的干选精矿。

图１　原矿ＳＥＭ
扫描电镜成像图
图２　
破碎工艺流程
图３　选别工艺流程表３　干选试验结果
％
产品产率全铁品位全铁回收率干选尾矿８６．９７１２．４０７３．１４干选精矿１３．０３２９．００２６．８６合计
１００．００
１４．８１
１００．００
３．２　磨矿—弱磁选试验
取１ｋｇ矿样用球磨机磨矿２５ｍｉｎ，得到的产品进行筛分分析，结果见表４。

由表４可知，给矿磨矿２５ｍｉｎ后－０ ０７４ｍｍ粒级含量达到９４ ５５％，－０ ０２５ｍｍ粒级含量为５３ ５４％。

表４　磨矿２５ｍｉｎ产品筛分分析结果
粒级／ｍｍ产率／％全铁品位／％全铁分布率／％
＋０．０７４５．４５３６．００６．５５－０．０７４＋０．０４５１８．４６３５．９０２２．１１－０．０４５＋０．０３７９．１７３３．１０１０．１３－０．０３７＋０．０２５
１３．３８３１．５０１４．０６－０．０２５５３．５４２６．４０４７．１５合计
１００．００
２９．０７
１００．００
磨矿２５ｍｉｎ后的产品用磁选管进行弱磁选，磁场强度分别为１３５ ３２、１９９ ００、２２２ ８８、２３８ ８０ｋＡ／ｍ，试验结果见表５。

表５　磨矿２５ｍｉｎ后产品弱磁选试验结果
磁场强度
／（ｋＡ／ｍ）
产品产率
／％全铁品位
／％全铁回收率
／％１３５．３２
弱磁尾矿
６１．６１１０．８５２２．６８弱磁精矿３８．３９５９．３５７７．３２合计１００．００２９．０７１００．００１９９．００
弱磁尾矿
６０．００１０．７５２１．３５弱磁精矿４０．００５９．４０７８．６５合计
１００．００２９．０１１００．００２２２．８８
弱磁尾矿６１．７９１１．１０２３．１８弱磁精矿３８．２１５９．５０７６．８２合计１００．００２９．０９１００．００２３８．８０弱磁尾矿６２．４３１０．６０２２．７８弱磁精矿３７．５７５９．７０７７．２２合计
１００．００
２９．０５
１００．００
由表５可知，给矿在１３５．３２～２３８．８０ｋＡ／ｍ的磁场强度下，精矿全铁品位均在５９％～６０％，全铁回收率均在７６％～７９％，全铁品位未能达到６０％以上，需要继续增加磨矿时间进行弱磁选试验。

取１ｋｇ矿样用１ｋｇ球磨机磨矿３５ｍｉｎ，得到的产品进行筛分分析，结果见表６。

（下转第１５５页）
总第６１９期现代矿业２０２０年１１月第１１期
号指示灯状态正常；②信号源检测，用万用表测量各数据点，确认得到数据在正常范围；③通信正确检测，通过电脑端显示的设备数据与现场设备的实际值对比，确认整体部署信号及通信正常。

（３）控制系统调试。

①启停控制检查，脱机状态下挨个设备发出启动、停止命令，确保现场的保持继电器动作与真实设备相符；②调速及校准，改变参数将各数值校准，确保电脑端显示与实际相同，发出频率调节命令，确保变频器受控；③控制逻辑检查，在设备空载状态下，发出联锁启停命令，确保启动和停止顺序按预定逻辑执行。

（４）磨选智能化系统调试。

①结合磨选工艺流程，跟踪主厂房Ｚ１皮带给矿量、湿抛入磁量、Ｚ４皮带球磨给矿量（粗粒部分）、二段磨矿细度、精粉品位等指标变化，确认主次作用关系，设计磨选智能化控制模型。

考察发现，在直接调控Ｚ１皮带给矿量时，难以有效控制后续流程作业稳定，现场存在旋流器沉砂堵料、磁选作业漫料等现象，品位波动大，无法作为控制模型；通过二段磨矿细度来调控磨选生产，精粉品位能够保证，但精粉产量无法有效提高；以精粉品位为主要调控指标，并对Ｚ４皮带球磨给矿量适当修正，能够很好的保障精粉品位及产量，Ｚ１皮带量根据Ｚ４量自动调整，故确定采用该种控制模型。

②为进一步提高球磨机磨矿效率，对旋流器沉砂口、溢流口直径进行条件试验。

试验结果表明，一段旋流器溢流口直径为２２０ｍｍ、沉砂口直径为１１０ｍｍ，二段旋流器溢流口直径为１６０ｍｍ、沉砂口直径为８０ｍｍ时，磨选分级系统运行稳定，磨矿细度能够满足品位要求，泵池液位基本稳定。

４　结　论
磨选智能化系统运行期间，实现了张庄矿磨选系统智能化控制，确保了铁精粉品位６６％，且日产量提升１０％，可创经济效益达４４８４万元／ａ。

智能化系统的应用增加了球磨机处理能力，有利于降低磨矿的单位能耗，推进了矿山“智能化”建设的进程，实现了智能控制并优化了系统，实现了少人干预的智能化目标。

参　考　文　献
［１］　僧德文，仲学，顺堂，等．数字矿山系统框架与关键技术研究［Ｊ］．金属矿山，２００５（１２）：４７ ５０．
［２］　孙豁然，徐帅．论数字矿山［Ｊ］．金属矿山，２００７（２）：１ ５．［３］　邓慧慧，李模其．地理信息系统在数字矿山信息系统中的应用［Ｊ］．测绘标准化，２０１０，２６（３）：４２ ４４．
（收稿日期２０２０ １０ ２６
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
）
（上接第１５２页）
表６　磨矿３５ｍｉｎ后产品筛分分析结果
粒级／ｍｍ产率／％全铁品位／％全铁分布率／％
＋０．０７４０．９９３１．３０１．０７
－０．０７４＋０．０４５６．４７３１．８０７．０８
－０．０４５＋０．０３７７．２８３３．９０８．４９
－０．０３７＋０．０２５９．９８３３．２０１１．４０
－０．０２５７５．２８２７．８０７１．９６
合计１００．００２９．０７１００．００
由表６可知，给矿磨矿３５ｍｉｎ后－０．０７４ｍｍ粒
级含量达９９．０１％，－０．０２５ｍｍ粒级含量为
７５．２８％。

磨矿３５ｍｉｎ后产品用磁选管进行弱磁选，磁场
强度分别为１３５．３２、１９９．００ｋＡ／ｍ，试验结果见表７。

表７　磨矿３５ｍｉｎ后产品弱磁选试验结果
磁场强度／（ｋＡ／ｍ）产品
产率
／％
全铁品位
／％
全铁回收率
／％
１３５．３２弱磁尾矿６３．９８１０．８０２３．６６弱磁精矿３６．０２６１．９０７６．３４合计１００．００２９．０１１００．００
１９９．００弱磁尾矿６４．８６１０．５０２３．５０弱磁精矿３５．１４６３．１０７６．５０合计１００．００２８．９８１００．００
由表７可知，给矿在磨至－０ ０２５ｍｍ粒级含量７５ ２８％时，在１３５ ３２ｋＡ／ｍ的条件下铁精矿全铁品位即达到６１ ９０％，全铁回收率为７６ ３４％；在１９９ ００ｋＡ／ｍ的条件下铁精矿全铁品位即达到６３ １０％，全铁回收率为７６ ５０％。

综合考虑品位及回收率，选择弱磁选磁场强度１９９ ００ｋＡ／ｍ。

４　结　论
内蒙古某排岩矿原矿全铁品位１４ ８０％，粗碎后粒度０～５０ｍｍ，经过中碎、细碎后得到０～２ｍｍ的产品，在磁场强度２７８ ６０ｋＡ／ｍ的条件下经干选得到全铁品位２９ ００％、回收率２６ ８６％的干选精矿。

对干选精矿进行磨矿，磨至－０ ０２５ｍｍ粒级含量７５ ２８％时，在１９９ ００ｋＡ／ｍ的磁场强度下进行弱磁选别，最终可得到全铁品位６３ １０％、全流程回收率２０ ５５％的弱磁选精矿，为该地区排岩矿铁资源的合理利用提供了可行的选矿工艺。

参　考　文　献
［１］　黄星宇．分析矿山固体废弃物资源化整体利用与无机微晶材料开发［Ｊ］．智能城市，２０１８（９）：１１２ １１３．
［２］　张瑶．白云铁矿矿山环境治理实践［Ｊ］．包钢科技，２０１７（１）：１１０ １１２．
［３］　李明碧，赵言勤．歪头山铁矿土场排岩矿选矿工艺试验研究［Ｊ］．本钢技术，２００９（３）：３ ５．
（收稿日期２０２０ ０９ ２９）
陈　顺　吴　红等：张庄铁矿智能磨选技术研究及应用 ２０２０年１１月第１１期。