金绍春 李登敏 王永全 刘 洋 陈双云

(1.昆明钢铁控股有限公司矿山设计研究院；2.玉溪大红山矿业有限公司；3.云南泛亚勘探技术有限公司)

大红山铁矿是昆钢主要的铁矿石原料基地，铁矿总储量为45 825.34万t，是集采矿、选矿、精矿管道输送和粉末冶金科技于一体的特大型国有矿山企业。选矿厂设计规模380万t/a，原采用球磨机进行磨矿—分级作业，磨矿产品-0.045 mm含量72.25%，目的矿物单体解离度偏低，最终铁精矿品位60.06%，指标欠佳。通过应用塔磨机改善磨矿能耗和选矿指标，取得了明显的经济效益，值得其他类似矿山参考。

1 矿石性质

大红山铁矿属熔岩铁矿，矿物组成较为简单，有用矿物以磁铁矿为主，赤铁矿少量，褐铁矿、钛铁矿微量[1]。主要金属矿物为磁铁矿、赤铁矿，脉石矿物以长石、石英为主，属粗、细不均匀嵌布的低品位矿石。磁铁矿嵌布粒度极不均匀，细粒级为-0.01 mm，粗粒级+1.5 mm，粒度一般为0.03～1.0 mm。赤铁矿粒度较细，一般为0.02～0.07 mm，嵌布于脉石矿物中，部分构成半假象赤铁矿，氧化程度一般较浅。原矿化学多元素分析结果、铁物相分析结果分别见表1、表2，矿物组成分析结果见表3。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

表2矿石铁物相分析结果%

表3矿石矿物组成分析%

表1、表2、表3表明，矿石TFe品位19.45%，SiO2、K、Na等含量较高；主要铁矿物为磁铁矿，磁铁矿中的铁占总铁的74.13%，弱磁性的赤铁矿和假象赤铁矿中铁占总铁的8.15%，碳酸铁、硅酸铁占比也较大。

2 高效细磨工艺

选矿厂原矿经φ8.8 m×4.8 m半自磨机磨矿后进入矿仓，半自磨机与1套3.0 m×7.3 m直线振动筛构成闭路磨矿—分级系统。采用3台ETM-1500型塔磨机与3组φ350 mm×12旋流器组构成二段闭路塔磨系统。塔磨机排矿由渣浆泵给入旋流器分级，旋流器沉砂返回塔磨机；溢流为二段塔磨产品，依次进入二、三段磁选机精选，得到铁精矿，经3台德瑞克筛分级后，筛下进入φ32 m高效浓密机浓缩，精矿进入搅拌槽，再进入1#加压泵站输送至昆钢炼铁。

2.1 塔磨机闭路磨矿控制技术

选矿厂应用3套ETM-1500塔磨机进行细磨，分别与旋流器构成闭路磨矿—分级流程替代原φ5 083 mm溢流型球磨机的闭路磨矿—分级流程，并根据三选厂磨矿细度要求控制φ350 mm旋流器分级系统。生产实践发现，当控制3组φ350 mm×12旋流器每组运行5±1支旋流器时可以稳定塔磨机循环负荷在250%左右，并且可通过φ350 mm旋流器有效调控进入塔磨机的矿浆量，从而可以有效控制磨矿浓度。当磨矿浓度为(68±2)%，旋流器溢流产品浓度在(22±2)%，磨矿细度-0.045 mm粒级含量可以稳定在80%以上。

相比球磨机闭路磨矿—分级流程，塔磨机闭路磨矿—分级流程可以有效地提高磨矿细度、降低能耗，提高铁精矿品位。

(1)降低能耗的原因。塔磨机工作原理是介质摩擦物料达到磨削作用，塔磨机筒体及衬板不运转；内部物料存在分层分级效果，可减少过分研磨。球磨机磨矿原理是介质撞击物料达到磨碎作用，内部物料不存在分层分级效果，易造成过分研磨。大红山铁矿选矿厂实际细磨生产中，球磨机电耗12.89 kWh/t，塔磨机电耗为8.02 kWh/t，下降4.87 kWh/t。

(2)提高铁精矿品位的原因。当磨矿细度达到-0.045 mm 80%时，磁铁矿单体解离度可达82.66%，采用塔磨机代替球磨机进行细磨，铁精矿品位由60.06%提高到60.46%，硅含量由9.56%下降到9.16%。

2.2 降低塔磨机钢耗

磨矿介质的耐磨性能高低对磨矿生产起着极为重要的作用，提高磨矿介质硬度、抗冲击能力、耐磨性能极为重要。因此在实际细磨生产中，采用φ20 mm高铬铸铁球替代原φ5 083 mm溢流型球磨机使用的φ40 mm×45 mm×45 mm低铬铸铁钢锻，塔磨机钢耗0.25 kg/t，相比球磨机钢耗0.4 kg/t，下降0.15 kg/t，达到降低钢耗的目的。

2.3 优化塔磨机充填率

磨机钢球充填率过小会耗费不必要的能量，较大的充填率则会加大转轴负荷，易扭断转轴。电机电流值(负荷)只与钢球质量有直接关系，与矿浆量无明显关系[2]。

生产实践证明，电机功率1 120 kW的ETM-1500塔磨机初装钢球95 t，根据电机电流大小判断补加钢球量，通过调整塔磨钢球补加量来控制塔磨机合适的充填率。实际生产中，电流67±2 A、钢球充填率75%时塔磨机运行较为稳定， -0.45 mm粒级含量达到80%以上，生产流程顺畅、指标稳定。

2.4 塔磨机衬板优化

ETM-1500塔磨机直径3.3m，高14m，设备质量105t，采用高铬铸铁螺旋衬板代替低铬铸铁螺旋衬板，不仅提高了衬板的耐磨性，还具有较高的韧性，且衬板的硬度、抗冲击性、耐磨性与高铬铸铁球相匹配。另外在螺旋衬板与搅拌螺旋之间加设20 cm 厚的橡胶衬垫，延长衬板使用寿命。

3 结 论

大红山铁矿380万t/a选矿厂通过应用塔磨机代替原球磨机进行磨矿—分级作业，磨矿产品-0.045 mm含量由72.25%提高到81.24%，磁铁矿单体解离度提高到 82.66%，磨机钢耗由0.40 kg/t下降到0.25 kg/t，磨机电耗由12.89 kWh/t下降到8.02 kWh/t，铁精矿品位由60.06%提高到60.46%，硅含量由9.56%下降到9.16%，达到节能降耗、提质降杂的目的，显著改善了选矿经济效益和技术指标，每年可创造经济效益2 500万元以上，可供其他类似选矿厂应用塔磨机参考。