TGTM系列塔磨机在山西某微细粒嵌布磁铁矿中的应用.pdf

吴凡（1988），男，工程师，243000 安徽省马鞍山市。TGTM系列塔磨机在山西某微细粒嵌布磁铁矿中的应用吴凡房鑫储鸿飞（马鞍山市天工科技股份有限公司）摘要山西某微细粒嵌布磁铁矿为了获得高品位的铁精矿，提高铁矿资源的有效利用，针对该微细粒嵌布磁铁矿无法高效磨矿使矿物充分解离的问题，采用马鞍山市天工科技股份有限公司自主研发的TGTM系列塔磨机进行了细磨试验研究。试验结果表明：采用阶段磨矿阶段磁选工艺，当磨矿细度为-0.038 mm97.1%时，可获得产率72.56%、全铁品位66.05%、全铁回收率90.76%的铁精矿；工业应用实践表明，采用TGTM630塔磨机作为细磨设备，最终获得了铁品位约66.5%的铁精矿，表明TGTM系列塔磨机可在微细粒嵌布磁铁矿中应用推广。关键词塔磨机微细粒嵌布磁铁矿铁品位DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.09.051Application of TGTM Series Tower Mill in a Micro-fine Particle Disseminated Magnetitein ShanxiWU FanFANG XinCHU Hongfei（Maanshan Tiangong Technology Co.，Ltd.）AbstractIn order to obtain high-grade iron concentrate and improve the effective utilization of ironore resources in a micro-fine particle disseminated magnetite mine of Shanxi Province，in view of the problem that the micro-fine particle disseminated magnetite could not be efficiently ground to fully dissociate theminerals，the fine grinding test was carried out by using the TGTM series tower mill developed by MaanshanTiangong Technology Co.，Ltd.independently.The test results showed that the iron concentrate with yield of72.56%，total iron grade of 66.05%and total iron recovery rate of 90.76%could be obtained by using stagegrinding stage magnetic separation process with grinding fineness of-0.038 mm 97.1%.The industrial application practice showed that the iron concentrate with iron grade of about 66.50%was finally obtained by using TGTM630 tower mill as fine grinding equipment，which indicated that TGTM series tower mill could beapplied and popularized in micro-fine particle disseminated magnetite.Keywordstower mill，micro-fine particle dissemination，magnetite，iron grade总第 653 期2023 年 9 月第 9 期现代矿业MODERN MININGSerial No.653September.2023铁矿资源是我国最为重要的战略物资之一，是钢铁工业的命脉。我国铁矿资源总量较多，但高品位的富铁矿少，其中 97%的铁矿石铁品位低于30%1，以致多数钢铁生产企业不得不大量进口铁矿石作为炼铁原料，对外依存度较高，所以国内铁选厂可应用选矿新工艺、新技术、新设备改善自产铁精粉质量2-4，为国内铁矿山的持续发展提供保障。山西某微细粒嵌布磁铁矿由于磁铁矿物嵌布粒度极微细，采用常规四段磨矿分级阶段弱磁选工艺，在 降 低 球 磨 机 利 用 系 数 的 情 况 下，磨 细 至-0.045 mm90%选别，精矿铁品位仍低于60%，二氧化硅含量高达12%，难以满足市场需求，且生产成本居高不下，企业生存困难。通过多次开展浮选、磁重选等试验攻关，仍无法达到提铁降硅的目的。为此，该矿应用马鞍山市天工科技股份有限公司生产的TGTM系列塔磨机，以达到提质的目的。218现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期1TGTM系列塔磨机概述1.1TGTM系列塔磨机的工作原理塔磨机又称为立式螺旋搅拌磨，是一种专门用于细磨及超细磨的高效磨矿设备，其磨矿介质一般为钢球或陶瓷球，磨机筒体内悬挂着螺旋搅拌器，筒体上部的传动装置使螺旋搅拌器顺时针转动，使磨矿介质在筒体内做整体的多维循环运动和自转运动，物料在磨矿介质质量压力和螺旋回转产生的挤压力下被有效地研磨粉碎5。磨机的溢流产品通过水力旋流器分级，水力旋流器底流产品返入磨机筒体内再磨，水力旋流器溢流产品给入后段流程进行分选。1.2TGTM系列塔磨机的基本结构塔磨机主要由电机、减速机装置、传动支撑、上搅拌桶、下搅拌桶及螺旋搅拌器等组成，其中垂直安装的上、下搅拌桶组成了塔磨机的心脏即研磨室，研磨室内采用网格衬板作为保护层，衬板保护原理是利用研磨室内的向心力和流体静压力困住磨球，形成保护层，这些静止的球阻止了运动中磨球对筒体的磨损。螺旋搅拌器是塔磨机的唯一运动部件，它通过与上部的电机、减速机、传动系统的驱动轴等连接获得动力，在研磨室内带动磨矿介质运动，螺旋搅拌器本体上安装着模块化设计的高铬钼合金衬板。TGTM型塔磨机基本结构见图1。1.3TGTM系列塔磨机的特点（1）筒体有效容积大，可容纳更多的磨矿介质。（2）驱动电机采用大扭矩专用电机满足重载启动。（3）筒体内壁采用网格衬板，使用寿命长，基本无磨损，可适应各种磨矿介质。（4）螺旋衬板采用高于60HRC的高铬钼合金，螺旋直径大、转速低，两者共同的作用增加了螺旋衬板的使用寿命。（5）TGTM系列塔磨机传动支撑采用双点稳定支撑，可承受螺旋搅拌时带来的径向摆动。（6）TGTM 系列塔磨机可保持 95%以上的作业率。1.4TGTM系列塔磨机的主要型号规格TGTM系列塔磨机的主要型号规格见表1。2TGTM 系列塔磨机在某极微细磁铁矿中的应用2.1山西某铁选厂概况山西某铁选厂原矿属于微细粒嵌布磁铁矿，采用四段磨矿磁选流程，四段磨矿设备均采用球磨机。实际生产中，四段磨矿的最终产品粒度只能达到-0.038 mm90%左右，最终磁选精矿铁品位为58%59%，市场销售竞争力不强，与主流铁精矿品位相差甚远。四段球磨给料全铁品位为52.75%，磁性铁品位为51.42%。四段球磨给料粒度组成见表2。由表2可知，给矿-0.030 mm含量44.10%，-0.038mm含量 50.80%，-0.044 mm 含量 65.20%，粒度组成呈现两头多、中间少的特点，分析原因是球磨磨矿过磨与欠磨造成。2.2塔磨机细磨磁选试验2.2.1塔磨连续磨矿连续磁选方案以第四段磨机给矿为原矿，采用TGTM-5.5塔磨219吴凡房鑫等：TGTM系列塔磨机在山西某微细粒嵌布磁铁矿中的应用2023 年 9 月第 9 期机将第四段磨机给矿分别磨至-0.038 mm95%、-0.030 mm95%，采用T-GCT1006高效筒式湿式磁选机进行两段连续磁选，试验流程见图2，试验结果见表3。由表3可知，第四段磨机给料采用塔磨机进行细磨高效磁选，随着磨矿细度的提高，两段高效磁选铁精矿产率分别为75.62%，72.44%，铁精矿品位分别达到 64.40%，66.10%，全铁回收率分别为 92.25%，90.63%；细磨精选试验结果说明，细磨能够进一步实现矿物的单体解离，高效磁选可以实现单体解离矿物的有效回收，目的矿物在精矿产品中得到充分富集，进而精矿品位得到有效提升。2.2.2塔磨阶段磨矿阶段磁选方案以第四段磨机给矿为原矿，采用TGTM-5.5塔磨机将四磨给矿磨至-0.038 mm75.7%，磨矿产品一段磁选采用高效磁选，一段磁选精矿作为第五段磨机给矿，采用TGTM-5.5塔磨机将五段磨矿给矿分别磨至-0.038 mm92.2%和-0.038 mm97.1%，不同磨矿细度产品均进行两段高效磁选，试验流程见图3，试验结果见表4。由表4可知，第四段磨机给矿采用塔磨阶段磨矿阶段磁选方案，当五段磨矿细度为-0.038 mm92.2%时，两段高效磁选最终磁选精矿产率75.57%，铁精矿品位 64.35%，全铁回收率 92.10%；当五段磨矿细度为-0.038 mm97.1%时，两段高效磁选最终磁选精矿产 率 72.56%，铁 精 矿 品 位 66.05%，全 铁 回 收 率90.76%，塔磨阶段磨矿阶段磁选方案可获得符合要求的铁精粉。综合试验结果表明，2种方案均可获得高品位的铁精矿，在获得相同品位铁精矿的条件下，阶段磨矿阶段磁选的最终磨矿粒度要稍粗，且一段磨矿可提前抛除部分合格尾矿，有利于提高精矿铁品位。2.3工业应用实践2.3.1改造工艺及目标试验结果表明，阶段磨矿阶段磁选有利于降低最终磨矿产品细度，且更有利于精矿铁品位的提高，故采用阶段磨矿阶段磁选工艺。以TGTM630塔磨机代替现有第四段球磨机，同时增加一段塔磨磨矿作为第五段磨矿，设计最终铁精矿品位为66.0%，最终磨矿细度约-0.038 mm97.1%，作业选比约1.38。2.3.2改造效果生产现场选取 4 台 TGTM630 塔磨机同时配备T-GCT系列高效细粒磁选机进行选别，最终生产磨矿细度-0.030 mm95%，磁选精矿铁品位为 66.0%0.5%，将极微细磁铁矿吨精矿生产成本控制在 180元以内，实现了资源的有效利用，现场生产环境大大改善，经济效益和环境效益显著6。3结语（1）山西某铁选厂原矿中的铁主要以磁铁矿的形式存在，该矿物属于微细粒嵌布，需细磨后才能实现目的矿物的单体解离。（2）实际生产中，原四段磨矿磁选工艺最终铁精粉品位仅为 58%59%，通过试验研究，在原矿磨至-0.030 mm95%的条件下，通过高效磁选回收，最终精矿铁品位达到66.05%，在实际的工业生产中，最终精矿品位可稳定在66.0%0.5%。（3）工业实践表明，TGTM系列塔磨机应用于极微细磁铁矿，可达到提质增效的目的，为其他同类微细粒嵌布磁铁矿的开发利用，提供了良好的技术路径。220现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期参考文献1余永富，陈雯.我国金属矿铁矿山走出低谷摆脱困境的发展方向 J.矿冶工程，2003（1）：8-9.2崔少文，郭小飞，郝悦，等.高压辊磨超细碎在贫磁铁矿石预选中的应用 J.金属矿山，2018（12）:115-118.3王海亮，侯更合，高春庆，等.国外某微细粒磁铁矿石选矿试验J.现代矿业，2015（8）:54-55，4王陆新.某极贫磁铁矿石选矿工艺研究 J.现代矿业，2009（11）:47-51.5王一鸣，高瑶，吴凡，等.塔磨机的磨矿机理概述及关键部件的设计思路 J.现代矿业，2017（3）:182-184.6王志东，汤复华，吴凡，等.某极微细磁铁矿高效碎磨磁选工艺的应用验 J.现代矿业，2020（11）:148-150.（收稿日期 2023-02-26）4.2影响中试系统指标因素及分析由试验室单批次试验扩大到中试试验，首先面临的是指标稳定性、达标性的难题，对比试验室小型试验和中试试验，小型试验阶段再磨细度为-0.045mm75%时，弱磁精铁矿品位可达 66%以上，但中试试验筛下产品细度为-0.045 mm81.64%时，弱磁精矿铁品位仅为64.90%。对两者磨矿产品和磁选精矿进行光学显微镜分析，分析结果如下。（1）小型试验弱磁精矿和中试试验弱磁精矿中的脉石均主要以连生体形式存在，少量以单体形式分布，部分脉石单体由于机械夹进入精矿中。通过光学显微镜对2种精矿样进行观察及分析，中试弱磁精矿中脉石单体含量相对较高，说明中试试验中机械夹带相对较多。（2）对小型试验再磨产品和中试再磨产品分别进行单体解离度测定，测定结果见表8。由表11可知，小型试验再磨产品中铁矿物单体解离度为85.78%，中试再磨产品中铁矿物单体解离度为88.53%。结合磁选精矿光学显微镜分析和再磨产品磁铁矿单体解离度测定可知，中试再磨细度较小型试验更细才能获得更高品位的精矿，主要原因为中试试验磁选精矿中的单体脉石较多，选别过程中机械夹杂较严重。5结论（1）国 外 某 铁 矿 石 铁 含 量 35.12%，磁 性 率32.12%，为原生矿石；主要杂质为SiO2，其他有害元素硫、磷含量较低，为低磷低硫单一酸性磁铁矿-赤铁矿混合型铁矿石。矿石中的主要有用铁矿物为磁铁矿，次为赤铁矿（镜铁矿和假象矿）；脉石主要为石英，次为角闪石（普通角闪石、阳起石）、云母、铁铝榴石、滑石、方解石、长石。（2）根据该矿石性质特点，采用原矿湿式预选阶段磨矿磁选重选联合分选流程，在一段磨矿细度-0.074 mm65%、二段磨矿细度-0.045 mm75%、强磁选磁场强度636.62 kA/m的条件下，获得了铁品位66.53%、回收率74.86%的铁精矿。（3）确保选别指标稳定性、达标性是中试试验的首要问题，通过优化磨矿分级溢流细度、三段磁选后增加一段淘洗作业的方式，提高了中试试验选矿指标。中试试验获得了铁品位 66.43%、铁回收率74.93%的铁精矿，该试验结果可为同类矿山工业试验提供理论支撑。参考文献1张裕书，陈炳炎，毛益林.铁矿矿产资源保护和综合利用 M.北京：中国科学技术出版社，2009.2程少逸，高正波，曹建.我国战略性矿产资源供应安全的挑战与应对 J.矿冶，2022，31（1）：126-130.3秦彩霞，秦丽娜.国外某高铝赤褐铁矿选矿试验研究 J.矿冶工程，2017，37（6）：57-59.4赵立群，王春女，张敏，等.中国铁矿资源勘查开发现状及供需形势分析 J.地质与勘探，2020，56（3）：635-643.5张子瑞，辛百军.从某钼尾矿中回收铁的选矿试验及工业实践J.矿业研究与开发，2022，42（7）：51-55.6张剑廷，李志明.马来西亚某褐铁矿石工艺矿物学研究 J.金属矿山，2022（8）：146-150.7李培亮，谢英亮.充分利用国外铁矿石资源的对策研究 J.中国资源综合利用，2002，20（9）：26-29.8郑瑞芳.中国利用国外铁矿石资源策略研究 D.北京：北京林业大学，2007.9汤智雄，曹贵杰.磁性率在南芬露天铁矿的应用 J.矿山地质，1990（2）：69-76.10 宫贵臣，韩跃新，李艳军.辽宁某铁矿石工艺矿物学研究 J.矿产综合利用，2018（2）：77-80.11 王朝，杨延宙，谢兰馨，等.提高铜锌铁矿石中伴生金银指标的试验研究 J.金属矿山，2023（1）：194-198.12 马崇振，张建文，聊乾，等.国外某难选钛铁矿选矿试验研究 J.有色金属：选矿部分，2021（5）：92-97.（收稿日期 2023-01-20）（上接第210页）221