偏粗粒度铁精矿浆粒度控制研究及改造应用

偏粗粒度铁精矿浆管输特性研究的成果已应用于南芬选矿厂精矿管输工程，保证了精矿管输系统的运行和高效，解决了南芬选矿厂铁精矿的运输问题，进一步提高了本钢集团的铁精矿自给率，增强了市场竞争力。

南芬选矿厂精矿管输工程运输规模为 500 万吨/年，最大输送量为640 万吨/年，运输距离为 24.9km ，干线管道规格为 323.8×14.27mm ，设计压力 10MPa ，已投产运行。

一、改造实施必要性

粒度级配是浆体管道输送系统的敏感因素，粒度越细，浆体越稳定，但粘度越大，引起摩阻的上升，也增加了磨矿和脱水的难度。细粒度的工艺往往对应着磨矿投资高、磨矿能耗高的问题。但粗粒度颗粒增多时，输送流速需要提高，输送功耗增加，管道的磨蚀也会加快。因此对适宜粒度与适宜粒度级配的研究具有重要意义。诸多学者已针对这一课题进行了实验与理论研究，取得了一定的成果。清华大学费祥俊教授提出了确定流变参数的经验公式，得出粒径越小，最大体积浓度越小，流变参数τB、η越大。很多学者基于此，从探索粗颗粒之间的孔隙恰好被细颗粒填满这一极限情况为出发点，总结了适宜粒度级配的关系式以及最大允许粒径计算式。

南芬选矿厂磨矿分级工艺中使用的 MVS2020 高频振动筛多数使用年限较长，部分筛分效率不足 30% ，采用的不锈钢筛网使用寿命仅有7-10 天。在筛片破损更换不及时的情况下，筛下物中粗矿粒含量增加，将影响产出的铁精矿品位，威胁铁精矿管道输送的安全。为稳定产出的铁精矿粒度级配，消除过粗矿粒的不利影响，需对磨矿分级工艺和设备进行攻关。

二、偏粗粒度铁精矿浆管输特性及粒度控制方法研究

1.偏粗粒度铁精矿浆管输特性研究

本研究基于宾汉流体的流变特性和固液两相流的相互作用模式，掌握矿样的基本物理特性，将矿样制备成矿浆，研究浆体的基本物理特性和流变特性，利用试验组对比法、曲线拟合、物性分析等多种方式，评测浆体输送特性，优化铁精矿管道输送的工艺和参数。

具体研究方案如下：

1）基于工程实际，调研现有铁精矿管输工程的矿浆粒度范围、浓度范围以及管径、输送量、输送距离、磨蚀量；

2）利用南芬选矿厂红矿、三五选、四选的铁精矿矿样配制矿样，并测量记录红矿样、三五选样、四选样、混合样的粒度级配、水分和比重；

3）配制不同浓度的矿浆，浆体重量浓度为： 60% ， 63% ， 65% ， 68% 和 70% ；

4）粘度、滑移角、沉降量测试。斜率为刚度系数或粘度系数 μ 。沉降量测试在 1000ml 的量筒中进行，沉降为混液面沉降，混液面上为透明清水。将量筒中矿浆搅拌均匀后，静置 30s 后开始计时，并观察混液面沉降情况，记录混液面沉降与时间关系。根据试验记录结果，绘制沉降曲线图。图中横坐标为沉降时间，单位为小时，纵坐标为沉降距离，单位为 mm_< 。将矿浆水平放置 3 天，使其静置沉降完全，然后缓慢升高敷设角度，观察玻璃管内已沉降的细颗粒开始缓慢向下滑动时的敷设角度。

5）输浆阻力测试、临界流速测试。进行管道输送试验，记录在不同管径管道中以不同流速输送时的泵功率、沿程压力变化，并通过透明管段观测矿浆的流态和管底的沉积量，总结分析出矿浆的临界流速计算模型、摩阻损失计算模型。

6）总结。矿浆分析、比选，优化了铁精矿管道输送的工艺和参数。

2.偏粗粒度铁精矿浆粒度控制方法研究

本研究基于矿石工艺矿物学，从南芬选矿厂矿石矿物组成和含量、矿石类型、结构构造、矿石中主要矿物工艺粒度分析以及矿物赋存状态和分布规律出发，拟对南芬选矿厂磨矿分级工艺进行优化，通过设备更新改造的方式，解决筛网经常破损导致过粗颗粒增多的问题，控制及稳定铁精矿粒度和品位，保证了南芬选矿厂铁精矿浆管输工程的安全。

具体研究方案如下：

1）调研现有铁精矿磨矿分级工艺和设备的适用性；2）结合现有的选矿工艺，设计南芬选矿厂磨矿分级工艺和设备改造方案，评估建设项目实施的必要性、改造规模与建设内容，进行可行性分析。

三、偏粗粒度铁精矿浆粒度控制研究及改造实施

常用的筛分机有惯性振动筛、共振筛和固定筛等类型，筛分机的选择通常需要综合考虑物料特性（容积密度、堆积角、颗粒形状、颗粒表面水分、粒度分布等）、处理量、筛网空隙率等因素，并结合实物实验，调整振幅、筛网孔径、网丝材质以及网面的倾斜角度，以保证筛分质量。目前，铁精矿细粒级筛分效率较高的筛分机是叠层高频振动细筛。矿浆经分矿器均匀分成多路洒在筛面上，多个筛框重叠由 2 个电振动器带动，使筛面上的物料在连续高频小幅振动下分散，提高了筛分效率。同时保证筛框上各点的受力均匀，延长了设备的使用寿命。

根据德瑞克厂家做的流程模拟实验，在铁精矿分级作业中应用高效叠层振动筛后，二段的返砂量降低至 40～60% ，大大降低了二段球磨机的循环负荷，而最终的精矿品位可维持在 65.00% 以上。在维持二段球磨处理量不变的情况下，可放粗一段球磨的排矿粒度，增大一段磨矿处理量。根据材料磨耗实验，当筛网材料由不锈钢换成聚氨酯后，筛网的使用寿命由 7~10 天延长至 8 个月，节省了人工成本和维护成本，同时保证了精矿产品的粒度和品位。

南芬选矿厂采购了 20 台五叠层高频振动细筛用于替代原有的MVS2020 高频振动筛，分别在四选厂房安装 8 台，三选厂房安装 12 台。

四、结论

通过偏粗粒度铁精矿浆粒度控制研究及改造，控制和稳定了精矿产品的粒度和品位，提高了金属回收率，少了磨矿分级工艺中二段入磨矿量。根据实际运行情况，三五选出料粒度-325 目细颗粒产率降低至68.21% ， -200 目细颗粒产率提高至 94.41% ，品位可维持在 66.80% 左右。三五选出料粒度-325 目细颗粒产率降低至 64.09% ， -200 目细颗粒产率提高至 93.15% ，品位可维持在 67.40% 左右。在有效降低精粉杂质的含量、保证铁精矿品位的前提下，可提高金属回收率 1% 左右，提高磨机处理能力 0.5 吨/台。

参考文献：

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作者简介：郭洪雪(1990—)，男，本溪钢铁(集团)有限责任公司南芬选矿厂精尾作业区，工程师，大学学历，2011 年毕业于辽宁科技学院。