1．前 言
昆钢大红山铁矿是昆钢主要的铁矿石原料基地，位于云南省玉溪市新平彝族、傣族自治县戛洒镇，地理坐标东经101°39′，北纬24°06′，在紧靠哀牢山脉东侧的戛洒江东岸。铁矿总储量45825.34万t，是集采矿、选矿、精矿管道输送和粉末冶金科技于一体的国内井下开采规模最大、精矿输送管道长度最长的特大型国有矿山企业。
2. 大红山铁矿380万t/a选矿厂高效细磨工艺
大红山铁矿380万t/a选厂Ф8.8Х4.8m半自磨机入选原矿主要来自露天，采出矿石经井下Φ1200旋回破碎机粗碎至300-0mm块度后经熔-1、2、3号带式输送机号送磨矿仓。磨矿仓为3个φ18m圆筒仓，底部共设有14台振动给料机，矿仓内矿石由振动给料机给入熔-4号带式输送机、再经熔-5号, 熔-6号带式输送机进入φ8.8×4.8m半自磨机。半自磨机与1台3.0×7.3m直线振动筛构成闭路磨矿系统。半自磨机排矿经直线振动筛分级，筛上矿石依次经熔-7号, 熔-8号，熔-9号带式输送机到熔-5号, 熔-6号带式输送机返回半自磨机。筛下为合格的半自磨产品，矿浆经渣浆泵送至φ660×12旋流器，进入一段球磨分级作业。1台φ6.0×9.5m溢流型球磨机与1组φ660×12旋流器构成一段球闭路球磨系统。
采用3台ETM-1500 型塔磨机与3组φ350×12旋流器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；旋流器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，经三台德瑞克安全筛分级后筛下进入Φ32m高效浓密机浓缩后精矿进入搅拌槽，再进入1#加压泵站输送至昆钢。
3．380万 t/a选厂入磨矿石性质
3．1矿物特性
原矿的多元素化学分析结果、铁物相分析结果分别见表1、表2。
表1 原矿化学多元素分析
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元素 |
TFe |
SFe |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
|
含量（%） |
19.45 |
19.30 |
8.14 |
45.66 |
10.64 |
2.82 |
0.97 |
|
元素 |
Cu |
S |
P |
Na2O |
K2O |
TiO2 |
烧损 |
|
含量（%） |
0.052 |
0.032 |
0.15 |
3.84 |
1.20 |
1.90 |
4.15 |
表2 铁物相分析结果
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矿物 |
磁铁矿 |
赤铁矿 |
碳酸铁 |
硅酸铁 |
黄铁矿 |
假象赤铁矿 |
合计 |
|
含量（%） |
14.64 |
0.60 |
0.80 |
2.70 |
—— |
1.01 |
19.75 |
|
分布率 |
74.13 |
3.04 |
4.05 |
13.67 |
—— |
5.11 |
100.0 |
原矿化学多元素分析、铁物相分析结果表明：该铁矿石样以磁铁矿为主，磁铁矿中的铁占总含量的74.13%，铁矿物中弱磁性的赤褐、铁矿占3.04%、假象赤铁矿占5.11%，碳酸铁、硅酸铁等铁相占的比例也较大，原矿中SiO2、K、Na、烧损等含量较高，其他有害杂质S、P含量较低，矿石含铜0.052%，未达到综合利用标准，矿石碱比: 0.07，为酸性矿石。
3．2矿物组成及含量
熔岩铁矿矿物组成较为简单，金属矿物以磁铁矿为主，少量赤铁矿。微量褐铁矿、钛铁矿；脉石矿物以长石为主，次为石英、白云母，少量绿泥石及碳酸盐类，微量黑云母、电气石、金红石等，还有微量磷灰石及黄铁矿。矿物属于粗、细不均匀嵌布。
表3 熔岩铁矿矿石中各矿物含量
|
矿物名称 |
含量（%） |
金属分布率 |
|
磁铁矿 |
20.68 |
76.72 |
|
赤铁矿（包括假象赤铁矿） |
3.72 |
11.88 |
|
褐铁矿 |
0.77 |
2.06 |
|
钛铁矿 |
0.38 |
0.69 |
|
黄铁矿 |
0.06 |
0.14 |
|
长石、石英 |
54.81 |
0.42 |
|
白云母 |
9.46 |
1.71 |
|
绿泥石 |
4.20 |
5.07 |
|
白云石、方解石 |
4.13 |
0.68 |
|
黑云母 |
0.62 |
0.45 |
|
磷灰石 |
0.75 |
0.02 |
|
金红石、电气石、绿帘石 |
0.42 |
0.16 |
|
合计 |
100.00 |
100.00 |
磁铁矿：主要为他形晶、半自形晶，部分为自形晶结构，集合体粒状、不规则状。多呈浸染状嵌布于脉石矿物中。嵌布粒度极不均匀，细者小于10μm，粗者大于1.5mm，一般为0.03～1.0mm。
赤铁矿：主要为他形晶粒状结构，嵌布粒度较磁铁矿为细，一般为0.02～0.07mm，呈浸染状嵌布于脉石矿物中。部分赤铁矿由磁铁矿氧化而来，并与磁铁矿构成半假象矿，其氧化程度一般较浅。
长石：他形粒状晶结构为主。与石英、白云母等脉石矿物互嵌成基底。长石的粒度亦不均匀，但较铁矿物粗大，一般在0.07~1.5mm之间，还有少量长石呈小于0.02mm的包体嵌于铁矿物中。
石英：主要为他形粒状晶结构，嵌布特征同长石。
白云母：自形、半自形晶片。呈集合体或单晶嵌于长石、石英中或与长石、石英及铁矿物互嵌。集合体粒径多在0.06~0.24mm之间。
矿石工艺矿物学研究表明：浅部熔岩铁矿矿石矿物组成简单，金属矿物主要是磁铁矿。脉石矿物以长石为主。属于粗、细不均匀嵌布的低品位矿石。
4．大红山铁矿380万 t/a选厂高效细磨新技术生产实践
4．1塔磨机闭路磨矿控制技术
在细磨中采用3台ETM-1500 型塔磨机，分别与Φ350旋流器（每组Φ350 mm×12支，每组运行4～5支）构成闭路磨矿替代原来的Φ5083溢流型球磨机与Φ350旋流器（每组Φ350 mm*16支，运行10～14支）闭路磨矿工艺流程，并根据三选厂磨矿细度要求，对Φ350旋流器系统进行控制，生产实践证明：当控制旋流器，350*12三组 ，每组运行5±1支时可以稳定塔磨机循环负荷在250%左右，并且对Φ350旋流器系统进行控制可以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，实践证明当磨矿浓度68±2%，旋流器溢流产品浓度在22±2%，磨矿细度-325目可以稳定的达到80%以上。所以当塔磨机与Φ350旋流器的闭路磨矿控制稳定时，塔磨机闭路磨矿系统可以产出很细的磨矿产品。
塔磨机闭路磨矿比球磨机闭路磨矿不但可以有效地提高磨矿细度而且可以降低能耗，提高铁精矿品位。
降低能耗原因是: 塔磨机的工作原理是介质摩擦物料达到磨削作用并且塔磨机筒体及衬板不运转; 内部物料又存在分层分级效果可减少过分研磨; 而球磨机的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。在大红山铁矿380万t/a选矿厂实际细磨生产中，球磨机电耗的12.89kwh/t而塔磨机电耗为8.02kwh/t下降了4.87kwh/t。
提高铁精矿品位的原因是，经对－325 目不同磨矿细度产品进行解离度分析，结果表明铁矿物解离效果，当磨矿细度为－325目70%时单体解离度为74. 18%，继续磨至－325 目80%时单体解离度可达82. 66%，这主要是铁矿物嵌布粒度细小所致，因此若想取得较好铁矿物单体解离，获得较高的铁精矿品位必须进一步提高磨矿细度，在大红山铁矿380万t/a选矿厂实际细磨生产中，采用塔磨后的铁精矿品位由以前采用球磨的60.06%提高到了60.46%，硅含量由9.56%下降到9.16%。
4．2塔磨机钢球优化技术
高铬铸铁是一种性能优良的抗磨材料，同时比低铬铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，而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。因此提高其硬度、抗冲击性、耐磨性能极为重要。鉴于此，我们采用Φ20mm的高铬铸铁球替代Φ5083溢流型球磨机低铬铸铁钢锻φ40×45×45mm 。在大红山铁矿380万t/a选矿厂实际细磨生产中，球磨机钢耗的0.4kg/t而塔磨机钢耗为0.25kg/t下降了0.15kg/t，达到了降低钢耗的目的。
4．3塔磨机充填率优化技术
在塔磨矿中,在一定的充填率条件下可以使搅拌磨机在粉磨过程中搅拌器带动磨球介质运动才能发挥塔磨机最佳的磨剥作用.当处理能力和充填率达到平衡关系时的充填率为稳定充填率。充填率过小，介质之间的作用力就达不到矿料破碎所需要的能量；而充填率过大，需要输入搅拌器的运转功率必将加大，耗费不必要的能量，且较大的充填率加大了转轴的负荷，易造成转轴扭断。生产实践证明：电机电流值（负荷）只与钢球重量有直接关系，与矿浆量无明显关系；当满负荷达到塔磨机额定功率：1120kW时，电流值为81安培，按照输出功率≦额定功率的要求，在实际操作中电流值应小于80安培，按照电流值与钢球重量的线性关系，当电流值为80安培时，钢球总重为105 t。
生产实践证明：电机功率：1120KWETM1500塔磨机.初装钢球95吨，并根据电机电流大小判断补加钢球，当电流小时补加钢球，电流大时停加钢球，通过调整塔磨钢球补加量来控制塔磨机合适的充填率的实验确定，在实际生产中电流值为67±2A，，并建立塔磨机钢耗台帐，根据磨矿细度和效果，维持合理的磨机充填率并进行持续磨机钢耗调整。塔磨机钢耗调整和控制在：0.2±0.05kg/t。塔磨机内钢球达到了平衡和稳定，钢球充填率达到75%为稳定充填率，经塔磨机的分级磨剥，形成钢球与不同级别矿物的配比和比例，使得塔磨机的给矿量与排矿量始终保持相对的平衡状态并-325目粒级含量可以稳定的达到80%以上，达到了流程顺畅、指标稳定。
4．4塔磨机衬板优化技术
ETM-1500塔磨机尺寸为直径3.3m*高14m，设备重量105t，我们采用高铬铸铁螺旋衬板代替低铬铸铁螺旋衬板不但提高了衬板的耐磨性，又使其有较高的韧性，并使衬板的硬度、抗冲击性、耐磨性并与高铬铸铁球相匹配，加之在螺旋衬板与搅拌螺旋之间加厚20cm的橡胶衬垫，延长了衬板使用寿命。
5. 大红山铁矿380万t/a选矿厂高效细磨新技术
由于随着大红山铁矿资源的大量开发和利用，易选铁矿石越来越少，难磨的低品位铁矿石增多，随之而来矿石的磨选性越来越差，生产成本升高的问题，开展了“塔磨机闭路磨矿控制技术”、“塔磨机充填率优化技术、“塔磨机衬板优化技术”等系统的试验研究，开发出“高效细磨新技术。
该技术有效提高了大红山铁矿380万t/a选矿厂磨矿细度，降低了钢耗和能耗，提高了铁精矿品位，降低了铁精矿中硅含量，增加了企业效益，对难磨低品位铁矿的节能降耗提供了技术借鉴。
6．结语
“大红山铁矿380万t/a选矿厂高效细磨新技术”应用后，有效提高了大红山铁矿380万t/a选矿厂磨矿细度，降低了钢耗和能耗，提高了铁精矿品位，降低了铁精矿中硅含量，增加了企业效益。大红山铁矿380万t/a选矿厂由立项时的-0.045 mm含量72.25%提高到81.24%。与原设计相比提高了1.24%，磨机钢耗由原来的0.4kg/t原矿下降到目前的0.25kg/t原矿，磨机电耗由原来的12.89kwh/t下降到目前的8.02kwh/t，铁精矿品位由立项时的60.06%提高到60.46%，硅含量由立项时9.56%下降到9.16%，显著改善选厂经济和技术指标，增加了大红山铁矿的效益，达到节能降耗的目的，每年可创造效益2500万元以上，项目实施三年以来新增利润5811.15万元，新增税收987.89万元，经济效益显著。
作者：金绍春 李登敏 王永全 刘洋 陈双云等（昆明钢铁控股有限公司矿山设计研究院等）本文发表于《现代矿业》2018年第8期
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