某超細粒級磁鐵礦艾砂磨機三段磨礦半工業試驗

張春田 孫希樂 鄧慶超 許新躍 張 林 趙 尚 曾鵬毅 郭淑飛

（1.本溪鋼鐵(集團)賈家堡鐵礦有限責任公司；2.浙江艾領創礦業科技有限公司）

本鋼集團某超細粒級嵌布磁鐵礦是一座大型礦山，選礦廠采用三段磨礦三段選別流程，均使用球磨機，設計磨礦細度-0.025 mm95%，鐵精礦品位65%。近10 a 以來，實際生產三段磨礦細度-0.025 mm 含量80%～85%，鐵精礦品位62%～63%，磨礦細度和鐵精礦品位均未達到設計指標。

艾砂磨機是近年來由浙江艾領創礦業科技有限公司研發的大型礦用臥式攪拌磨機，具有轉速高、效率高的特點，其獨特的選擇性磨礦原理，實現了磨礦產品的窄粒級分布，不過磨、不欠磨，有利于提高后續作業的分選指標。同時，該設備采用變頻調速，給礦量和磨礦細度可調、可控，在細粒級、超細粒級磨礦作業時，具有節能節球的顯著優勢［1-5］。

為此，某超細粒磁鐵礦采用艾砂磨機開展了半工業試驗，以提高鐵精礦品位，降低磨礦成本，為下一步選礦設備和工藝流程改造提供依據。

1 艾砂磨機的工作原理和性能優勢

1.1 艾砂磨機的工作原理

艾砂磨機由電動機、減速機、主軸、攪拌盤、分級盤、筒體和變頻控制系統等組成，主要工作部件由主軸和多個并排串在主軸上的攪拌盤及尾端的分級盤組成。礦漿給入磨機筒體后，攪拌盤在主軸的帶動下實現高速旋轉，使磨礦介質和礦物顆粒繞軸向運動和自轉運動。2 個攪拌盤之間的介質由于沿盤面向外的徑向加速度不同，從而在每個磨盤腔室內形成循環，礦物顆粒在高速運動的磨礦介質擦洗力及研磨力作用下實現細磨。艾砂磨機工作原理示意見圖1。

1.2 艾砂磨機的性能優勢

艾砂磨機是高速攪拌磨，磨礦介質和礦物顆粒由大到小沿徑向分布，“大磨大、小磨小”的特點十分突出，實現了磨礦產品的窄粒級分布。大量試驗和生產實踐證明，艾砂磨機排礦產品與傳統球磨旋流器溢流相比，磨礦產品粒度分布更窄，有效防止了過磨和欠磨，且艾砂磨不需要另外配置分級設備，簡化了工藝，設備配置更加簡單。

艾砂磨機還具有設備體積小、研磨效率高、節約能耗和球耗等顯著優勢，特別是在細粒級和超細粒級磨礦時，節能和節球效果更加顯著。相關試驗和應用案例表明，當礦石磨至P80=30 μm時，艾砂磨機電耗與球磨機相比節約30%左右，節約球耗成本30%以上。

2 選礦廠生產流程及半工業試驗方案

2.1 選礦廠工藝流程和主要技術指標

某鐵礦為超細粒級嵌布難選磁鐵礦，選礦廠設計處理礦石能力為400萬t/a，精礦產量115萬t/a。自2014年投產以來，前期主要處理露采7#、8#礦體礦石，7#礦結晶粒度0.04～0.08 mm，8#礦結晶粒度0.02～0.04 mm，2 種礦源混合配礦后提供給選廠。半工業試驗期間，采場僅能提供結晶粒度更細的8#礦，為保證生產，加入了部分外購礦石。

選礦廠有平行2個系列，工藝流程為三段磨礦四段磁選，其中磁選均采用淘洗機。目前，原礦鐵品位22%～25%，精礦產品粒度-0.025 mm75%，最終精礦鐵品位62%。

2.2 半工業試驗方案

2.2.1 半工業試驗設備

半工業試驗使用浙江艾領創礦業科技有限公司生產的工業型ALC-1000L 艾砂磨機1 臺，裝機功率400 kW，設備安裝在選礦廠磨礦車間。艾砂磨安裝現場見圖2。

2.2.2 半工業試驗流程

從選礦廠一系列二磁精分流出一部分作為艾砂磨機給礦，形成艾砂磨機與一系列三段球磨+旋流器+振動篩+濃磁機平行并列運行的半工業試驗工藝。

由于艾砂磨具有自分級功能，艾砂磨工藝不需要配置分級設備、振動篩和濃縮磁選，適宜的磨礦濃度為50%左右，所以艾砂磨機給礦也省去了濃縮脫水工藝?，F場工藝流程及半工業試驗工藝流程見圖3。

3 主要試驗內容和技術指標

3.1 粒級分布對比分析

半工業試驗穩定生產階段，共進行了10 余次艾砂磨機排礦與現場三段球磨旋流器溢流粒級分布檢測對比分析。磨礦產品粒級分布對比結果見表1、表2。

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由表1、表2 可知，艾砂磨排礦中+74 μm 含量均為0，45～74 μm、38～45 μm 粒級含量也顯著低于現場三旋溢流，充分反映了艾砂磨機磨粗不磨細及產品窄粒級分布的特點。

3.2 磨礦細度指標和磁選管磁選對比試驗

由于受生產現場磁選設備型號限制，半工業試驗艾砂磨排料無法單獨進行磁選，而是將艾砂磨機排礦與現場三段旋流器溢流合并給入后續磁選作業。為了對比分析艾砂磨機與球磨機磨礦效果以及對后續磁選指標的影響差異，試驗期間開展了艾砂磨排礦與現場三段球磨旋流器溢流試驗室磁選管對比試驗。

2023 年4 月27 日—5 月17 日共在7 個生產班取樣，在東北大學試驗室和該礦試驗室進行了磁選管對比試驗，7組試驗合計平均指標見表3。

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由表3 可知，ALC-1000L 艾砂磨機在給料細度-0.025 mm 53.07%的條件下，艾砂磨排礦細度達到-0.025 mm84.00%，與一、二系三旋溢流細度平均-0.025 mm76.83%相比，高7.17 個百分點。艾砂磨機排礦磁選管試驗精礦鐵品位65.10%，與一、二系三旋溢流磁選管試驗精礦鐵品位平均61.45%相比，高3.65 個百分點；艾砂磨機排礦尾礦鐵品位8.53%，與一、二系三旋溢流尾礦鐵品位平均10.71%相比，低2.18個百分點。

3.3 淘洗機磁選對比試驗

為了進一步驗證艾砂磨機窄粒級磨礦對提高后續作業鐵精礦品位指標的優勢，6 月1 日再次取生產班樣開展了淘洗機對比試驗。試驗結果見表4、表5。

（1）艾砂磨排礦樣磁選+淘洗試驗。試驗結果見表4。

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由表4可知，該礦樣經磁選+淘洗聯合選別后，最終精礦鐵品位達65%以上。

（2）現場三段球磨旋流器溢流淘洗試驗。試驗結果見表5。

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由表5 可知，該礦樣三旋溢流淘洗選別后，最終精礦品位達62%以上。

艾砂磨排礦通過磁選+淘洗與三旋溢流淘洗相比，獲得的精礦鐵品位提高了約3 個百分點，再次驗證了艾砂磨機磨礦對提高鐵精礦品位的效果顯著。

3.4 艾砂磨機穩定運行階段能耗指標及分析

3.4.1 艾砂磨機能耗指標

自2023 年4 月17 日投料連續生產以來，給料量從15 m3/h逐步提高，艾砂磨機均可正常穩定運行。5月8 日連續24 h 運行，累計平均給料量26.3 m3/h，給料濃度56.31%，設備運行功率340～370 kW，達到試驗以來最高處理量，設備連續穩定運行。

取5 月12 日夜班 至5 月17 日白班區間142 h 的連續運行指標累計平均值，作為艾砂磨機穩定運轉階段的最終指標（表6）。

由表6可知，ALC-1000L艾砂磨機在給礦量20 t/h的條件下，入料細度-0.025 mm含量由54.25%提高到81.92%，磨礦單位功耗為17.72（kW·h）/t。

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3.4.2 艾砂磨與現場球磨旋流器能耗指標對比

（1）艾砂磨系統。艾砂磨單位功耗為17.72（kW·h）/t，給料泵實際運行功率為20 kW，單位電耗1（kW·h）/t，艾砂磨給料合計功耗18.72（kW·h）/t。

（2）三段球磨分級系統。三段球磨處理量100 t/h（二磁精），磨機安裝功率3 000 kW，實耗功率2 400 kW；給料泵560 kW，實耗約500 kW；隔渣篩篩上料返回泵30 kW，實耗約20 kW；濃磁機60 kW，實耗約50 kW；實耗功率合計約3 000 kW，給料單位功耗約30度/t。

按此推算，艾砂磨流程與三段球磨分級流程相比，單位功耗可節約37.6%。

3.5 艾砂磨磨礦介質用量及分析

艾砂磨機自4 月17 日正式投料連續24 h 運行，至7月4日期間，艾砂磨機運行79 d，扣除期間選廠停機檢修等時間，累計運行凈時間70 d。ALC-1000L艾砂磨機運行期間，平均每天陶瓷球消耗40.71 kg，折合單位消耗為84.81 g/t，單位成本為2.544 元/t，折合精礦成本約3.0 元/t。

根據選礦廠實際鋼球消耗，三段球磨使用軋制鋼球，精礦用量約1.5～1.8 kg/t，按1.5 kg/t 計算，折合成本7.5 元/t。

由此可見，艾砂磨機與三段磨礦旋流器組合相比，三段磨礦介質成本可降低60%左右。

4 結 論

（1）艾砂磨機應用于本鋼集團某超細粒級磁鐵礦三段磨礦，半工業試驗歷時3 個月，設備運行平穩可靠。該半工業試驗結果，可為該礦下一步設備和工藝改造提供參考依據。

（2）艾砂磨機具有顯著的窄粒級磨礦特征，不過磨，不欠磨，對提高后續磁選作業精礦品位指標具有顯著優勢，且在細粒級、超細粒級礦石磨礦中，具有能耗低、球耗低的顯著優勢。