司家營礦區是我國已探明磁鐵礦儲量的礦區，礦石儲量32.13億t，其中磁鐵礦儲量超過30億t，為我國正在開發的主要鐵礦資源之一。河北鋼鐵集團礦業公司計劃在“十二五”期間將其建成年生產3500萬t鐵精粉生產能力的鋼鐵糧倉。目前司家營一期磁鐵礦生產能力為150萬t/a，擬建的2期~6期均在籌建或籌劃之中，各期選廠建成后將成為的采選企業，合理的磁鐵礦選礦工藝流程對司家營礦區的開發具有十分重要意義。通過對司家營磁鐵礦石性質分析，采用高壓輥磨結合濕式粗粒磁選及重選工藝實現“早拋早收”的目的，該流程不但可以大幅度減少選礦加工成本，同時可以減少細粒尾礦的產生。
1、司家營鐵礦礦石性質
司家營鐵礦床為火山沉積變質鐵礦床，金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦（含假象-半假象赤鐵礦）、褐鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦。脈石礦物種類多，為石英、黑云母、黏土（主要為高嶺石、少量水云母）、斜長石、方解石、磷灰石、透閃石、陽起石等。礦區淺部為赤鐵礦，深部為磁鐵礦，磁鐵礦平均品位22%，為貧磁鐵礦。磁鐵礦石英巖是礦區內磁鐵礦石最主要的巖石類型，呈灰黑色，細粒變晶結構，細紋條帶狀構造，礦物組成中的磁鐵礦多為半自形-自形晶，部分為他形晶，粒度嵌布較細，大部分在0.04~0.15mm，部分重結晶后粒度增大至0.5~1mm，屬細粒不均勻嵌布。
礦石多元素分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。從分析結果可看出有工業回收價值的元素為Fe，脈石礦物主要為石英，有害元素S、P及其他有害雜質含量較低。
2、選礦流程設計
司家營礦石性質以及一期生產經驗表明：司家營礦區的磁鐵礦嵌布粒度細，磨礦細度-200目達到95%左右，品位才能達到66%；原礦品位低，“提前拋尾、早拋早收”是降低司家營選礦廠能耗、少產生細粒尾礦的有效手段。
2.1、磨前預先選別
司家營礦區儲量大，選廠處理量大，二期磁性礦處理能力達到1200萬t，在磨礦前預選尤為重要。經生產統計，如果提前拋尾15%，就可以使年處理量500萬t的選礦廠年節電800萬kWh，同時還能降低大量鋼耗，減少細粒尾礦的產生。中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司曾經對司家營礦區原生礦在12~0mm粒度進行過粗粒濕式拋尾試驗，試驗結果見表3。試驗中的尾礦拋廢量可以達到33.76%，而司家營二期選擇高壓輥磨工藝，經設備選擇前試驗研究，其產品中80%的粒度可以達到8mm以下，其中-200目含量為25%。高壓輥磨后產品拋尾效果將比12~0mm更好。
2.2、磁重聯合流程
采用粗細分級-磁重聯合流程處理鞍山式磁、赤鐵礦是我國近年來選礦工藝重大進展之一，該工藝已在鞍鋼齊大山、東鞍山取得成功應用。
從司家營鐵礦一期磁鐵礦選礦流程看，其-200目達95%時，精礦品位達66%，再從磨礦程度與單體解離度分析看，在-200目達到70%左右，可以選出部分合格精礦。根據鞍鋼礦山研究所和中鋼集團馬鞍山礦山研究院對司家營礦區赤（磁）鐵礦的試驗研究看，當-200目在65%~70%時，可提出2/3左右的精礦，工業生產中大約50%左右。磁鐵礦的分級采用細篩，旋流器分級主要靠比重差進行分級，而不是按照粒度進行分級，因此會產生反富集現象，在沉砂中會有大量相對較細的單體解離的金屬礦物進入再磨，同時，溢流中相對較粗的連生體會影響精礦品位，而細篩是靠粒度分級，可以解決旋流器的反富集，設計流程中沒有采用旋流器。設計流程預選出50%以上的精礦，可提高臺時處理量應該在5%~8%。
2.3、脈動磁選機
對二段分級產品進行粒級分析，在磨礦分級產品中，粗粒級中連生體含量高，單體解離差，連生體應以粗粒為主。脈動磁選機分選的正是相對較粗的連生體，采用脈動磁選機適合于段選別。
脈動磁選機的尾礦絕大多數是連生體，且又多是貧連生體，進入一段磨礦比進入二段磨礦更好一些。在設計流程中，加入地點可放在原礦進入磁選前的補加水階段以進入一段磨礦。
3、司家營礦區磁鐵礦工藝流程
司家營一期磁鐵礦設計為“三段一閉路破碎，階段（三段）磨礦分級、階段選別”的工藝流程，其流程見圖1。設計的司家營磁鐵礦選別流程為“三段閉路破碎，階段磨礦分級，磁重聯選，預選掃精”的工藝流程，見圖2。
4、結語
（1）根據對司家營磁鐵礦礦石性質分析，結合國內近年來磁鐵礦選礦實踐，建議采用粗粒濕式拋尾—細篩分級-磁重聯選，預提精礦流程，可以在球磨機相同有效容積的情況下，提高臺時處理量20%以上。一個年處理量2000萬t的選礦廠，如果每個系列年處理量400萬t，需要5個系列，而采用新設計流程4個系列即可。
（2）精礦細度可以降至80%（-200目）以下，過濾機有用圓筒式內濾機，大大降低投資和運營費用。由于流程的優化，避免了大量的礦石過磨，使選別更容易，同時可以適當降低尾礦品位，提高金屬回收率。
（3）設計的流程比傳統流程略復雜，對工藝管理的要求更高。
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