一种磁铁矿石破碎选矿系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种矿山生产系统，特别是涉及一种用于磁铁矿选矿的破碎系统。


背景技术：

2.现阶段，我国多数铁矿场的矿石mfe品位急剧下降，一些矿场由原来tfe品位20%（mfe品位12%）下降至tfe品位18%（mfe品位7%），矿石中的磁铁矿显示出极贫、极细的特征，原有的传统选矿工艺已无法满足现在矿石的选矿需求，因此，需要对选矿工艺进行重新设计和优化。
3.铁矿传统的破碎系统为“三段一闭路”，即由传输皮带、粗碎系统、中碎系统、细碎系统及筛分系统形成闭路循环。该破碎系统只是按步骤将矿石破碎到一定的粒度，并没有对矿石进行提纯和抛尾工作。随着矿石中磁铁矿的含量急剧下降，矿石的选矿难度也急剧上升，从而导致选矿流程中会增加大量的废石含量。传统的破碎设备均为高能耗设备，废石的大量增加，会促使破碎系统的能耗加大；同时如果在破碎阶段不对矿石进行提前抛尾的话，那么大量的废石就会进入后续的磨选系统，导致磨矿设备工作量大幅增大，磨矿零部件磨损加剧，从而增加矿石选矿的经营成本。因此，在破碎系统中选择较低能耗设备，并对废石进行提前抛尾，是应对矿石品位下降的必然选择。但是具体选择哪一种设备、各设备间如何组合，以及在运行过程中各设备参数如何设定，一直是选矿从业人员在探索、研究的课题。
4.本发明提供了一个选矿流程的破碎方案，能在极贫、极细的磁铁矿选矿流程中实现效率、成本以及节能的最佳平衡点，从而实现选矿利润的最大化。


技术实现要素：

5.为了实现提前抛尾、节能降耗的目的，技术人员进行了大量实验后，决定采用“多碎少磨”工艺，改变传统的“三段一闭路”循环破碎系统，在破碎系统中加入两道筛分、两道干选装置，根据精矿tfe品位、尾矿tfe品位、抛尾产率分别设置两道干选装置的选矿粒度；同时，选用破碎装置和筛分装置组合，即采用“两段闭路循环和两次抛尾”，并且使用高压辊磨机代替传统的细碎设备，从而实现最佳破碎效率的破碎选矿系统。
6.本实用新型提供一种破碎选矿系统，由粗碎系统、细碎系统、干选系统、抛尾装置和产品收集装置组成；粗碎系统包括粗碎装置、中碎装置、第一微粉筛装置，以及中碎装置和第一微粉筛装置组成的循环破碎系统；细碎系统包括细碎装置、第二微粉筛装置，以及细碎装置、第二微粉筛装置组成的循环破碎系统。
7.干选系统包括第一干选装置和第二干选装置，第一干选装置位于所述粗碎系统和细碎系统之间，第二干选装置位于细碎系统之后、产品收集装置之前。第一干选装置和第二干选装置之后均设有抛尾装置。
8.一、第一干选装置和第二干选装置的干选粒度选择：
9.第一干选装置进行大块干选，通过实验数据分析可知（见表1），当大块干选粒度设为30mm时，与50mm、40mm、20mm的干选粒度相比，干选所得的精矿tfe品位最高，尾矿tfe品位最低，抛尾产率可达到15.82%，生产效果非常突出，工业生产效益最高。
10.第二干选装置为粉矿干选，通过实验数据分析可知（见表2），将粉矿干选粒度设定为1mm时，与直接采用原矿粒度进行干选或2mm的干选粒度相比，粉矿干选所得精矿tfe品位最高，尾矿tfe品位最低，抛尾产率最高，生产效果非常突出，工业生产效益最高。同时，与0.3mm（1mm的下一个矿石颗粒级别）的干选粒度相比，虽然尾矿tfe品味略有增加、抛尾产率增加，但矿山的生产效率降低，能耗增加，经济效益较少。因此，综合考虑该破碎系统的生产效率、经济收益与节能降耗等多种因素，1mm粉矿干选粒度是第二干选装置的最佳选择。
11.表1 第一干选筛分（大块干选）试验结果
[0012][0013]
表2 第二干选筛分（粉矿干选）试验结果
[0014][0015]
因此，第一干选装置的大块干选粒度设为30mm，第二干选装置粉矿干选粒度设定为1mm。
[0016]
二、粗碎装置、中碎装置、第一微粉筛装置和第二微粉筛装置的选择：
[0017]
粗碎装置优选旋回破碎机，中碎装置优选压圆锥破碎机，细碎设备优选高压辊磨机。
[0018]
鉴于进入选矿厂的待选矿石粒度较大，且选矿处理工作量较大，粗碎设备优选生产能力较强的旋回破碎机（常见的旋回破碎机对铁矿石的破碎粒度为300mm）；由于经过粗碎设备破碎的矿石粒度较小，中碎设备优选破碎效果较好、生产效率较高的圆锥破碎机；细碎设备优选高压辊磨机；第一微粉筛装置和第二微粉筛装置为双层微粉筛机。
[0019]
三、中碎装置（圆锥破碎机）、细碎设备（高压辊磨机），以及第一微粉筛装置和第二微粉筛装置的破碎或筛分粒度选择：
[0020]
将本实用新型中中碎装置（圆锥破碎机）对矿石的破碎粒度设置为50mm，将本实用新型中第一微粉筛装置对矿石的筛分粒度设置为40mm；将本实用新型中细碎设备（高压辊磨机）对矿石的破碎粒度设置为3mm；将本实用新型中第二微粉筛装置对矿石的筛分粒度设
置为3mm。理由如下：
[0021]
1.本实用新型中，中碎装置（圆锥破碎机）破碎粒度设置成50mm。
[0022]
由于液压圆锥破碎机具有层状破碎特性，需要使用挤满给矿才能充分发挥破碎机的生产效率。在选矿厂实际操作中，若将圆锥破碎机的破碎粒度设置为40mm，则微粉筛的筛上物较少，返回圆锥破碎机的量较少，不能充足发挥破碎机的工作效率，造成了能量浪费。而将圆锥破碎机的破碎粒度设置增大时，微粉筛的筛上物则会增多，既可以充分发挥圆锥破碎机的工作效率，又可以减少破碎机的损耗及能量消耗（矿石破碎粒度越小，需要的破碎力越大，破碎机的损耗越大，能量消耗越多）。然而，若将圆锥破碎机的粒度设置成60mm，产品通过筛分机后，筛上物又较多，返回的矿石又超过了破碎机的处理能力。将圆锥破碎机的破碎粒度设置成50mm时，破碎系统的生产效率最高，此时筛上物与筛下物的重量比值为11:9，即筛下物占破碎机处理量比值为9/(11 9)=0.45，即筛下物含量为45%。通过闭路循环中计算循环量（r1）的公式：r1=(1003/ey)-100
[0023]
其中，e为微分筛的效率，即96.6%；y为筛下物含量即45%。计算得r1=130%，即一次闭路的循环量为130%。
[0024]
本实用新型中，采用筛分粒度为40mm的第一微粉筛装置。
[0025]
由于经过圆锥破碎机处理的矿石粒度具有不均一性，需要进行粒度筛分，因此圆锥破碎机和第一微粉筛装置形成了一个闭路循环，使第一微粉筛的筛上物重新返回圆锥破碎机。
[0026]
通过试验结果（表1）可知，矿石第一干选（大块干选）的最佳干选粒度为30mm。
[0027]
当第一微粉筛装置筛分的粒度设置为30mm时，其破碎的产品90%以上的粒度在20mm以下，此时，绝大部分破碎后的矿石，将进入干选粒度为30mm的第一干选装置（大块干选），造成干选工艺能源浪费。
[0028]
当第一微粉筛装置筛分的粒度设置为40mm时，其破碎的产品中90%左右产品的粒度在30mm以下，是较好的粒度区间，与第一干选装置（大块干选）的粒度吻合度较高，生产效率和效益较高，因此将第一微粉筛装置对矿石的筛分粒度设置为40mm。
[0029]
表3为第一微粉筛装置筛分的粒度设置为40mm时，通过第一微粉筛的矿石粒度结果记录表，可见筛下物中粒度在30mm以下的矿石占87.08%，此时的微粉筛的筛分效率为96.6%，筛分效率较高。
[0030]
表3 通过第一微粉筛的矿石粒度结果记录表
[0031][0032]
3.将本实用新型中，高压辊磨装置对矿石的破碎粒度设置为3mm，第二微粉筛装置对矿石的筛分粒度设置为3mm。
[0033]
由于高压辊磨机现阶段存在双电机驱动和单电机驱动的两种模式，且双电机驱动比单电机驱动价格更高，并且更加耗能。在综合考虑节能和选矿效率等两方面因素的前提下，选择现有技术下能生产的最大的单电机驱动的高压辊磨机，其技术参数为：挤满给料，入料粒度0-40mm，产品粒度-3mm≥60%，并依然采用双层微粉筛（第二微粉筛装置）进行筛分。
[0034]
通过大块干选机磁选出的矿石，需要运输至高压辊磨机进行细磨。因为矿石日处理量较大，而且矿石被磨的越细，其干选的精矿品位越高。但是由于高压辊磨机是采用挤满给矿，在料床内通过物料内部颗粒间的相互挤压达到磨细的效果，而不是在辊子表面直接挤碎粗颗粒。因此，若矿石磨的越细，消耗的能量越高，且通过越细的筛分机时，筛上物越多，矿石的循环次数则越多。因此，矿石循环量的多少，也决定着筛分粒度的大小。
[0035]
实践数据表明，若采用-1mm或者-2mm筛分时，高压辊磨的循环量和新入矿量之和将大于通过量的上限；选择3mm的筛分粒度时，其筛下量占第二微粉筛装置比重为37.1%，筛上量占第二微粉筛装置比重为62.9%，筛上量将继续返回高压辊磨继续破碎，循环率为103.8%。
[0036]
通过分析3mm的双层微粉筛的筛下物的粒度（如表4所示），可知，筛下的矿石其主要粒度为-1mm，占比87.77%，其中-1mm 50目占比32.07%，-200m占比28.65%，局部矿石粒度在该阶段达到了传统系统中磨矿阶段的粒度要求，不仅为第二干粉矿干选创造了良好条件，也会后续的磨选流程打下坚实基础，大量减少了后续磨矿的工作量。
[0037]
表4 微粉筛筛分后的粒度组成（-3mm）
[0038][0039]
通过第二微粉筛装置的矿石，将继续通过粉矿干式磁选机进行抛尾。
[0040]
通过以上粗碎系统、第一干选装置、细碎系统、第二干选装置处理得到的矿石，经抛尾装置提前抛出的尾矿tfe品位可低至8.67%，mfe品位低至0.6%，第一、第二干选抛尾率分别为15%、21.64%，两次干选抛尾率合计36.64%。通过第二粉矿干选出的矿石则有可分为干选中矿和干选精矿。干选中矿的产量为975.61t/h，将继续返回高压辊磨进行磨碎、筛分、粉矿干选，其循环率为75.75%；经过第二干选筛分装置干选，通过产品收集装置收集到的干选精矿tfe品位高达为26.35%，tfe回收率为83.48%，产量为960万t/h。
[0041]
本实用新型的技术方案设计的选矿系统将tfe品位为20%的原矿变为了26.35%的精矿，而且进行了两段提前抛尾：第一段抛尾的抛尾率为15%；第二段抛尾的抛尾率为21.64%。合计抛尾的尾矿中mfe品位均《1%。极大程度上提高了选矿的效率和质量。
[0042]
该破碎系统不仅在提高矿石品位的同时，还剔除了大量废石，充分减少了后期磨矿的工作量。相比于常规碎磨方案，本破碎系统的设计为后期磨矿阶段节省了大量的磨球、衬板等耗材的消耗，创造了巨大的经济价值。本破碎系统与常规的破碎系统相比，具有多碎少磨、碎矿能耗低、降低磨矿功耗、提前粗粒抛尾、减少入磨量、能提高后续磨机处理能力等优点，是超贫磁铁选矿厂首选的工艺流程，有着很好的节能效果和经济效益。针对本选矿厂（年处理原矿1000万t）来说，该破碎系统每年能为选矿节约3900余万元的经营费用，经济效益巨大。
附图说明
[0043]
图1 是现有技术中铁矿石破碎干选系统的结构图；
[0044]
图2 是本实用新型实施例1中铁矿石破碎干选系统的结构图；
[0045]
图3 是本实用新型实施例2中铁矿石破碎干选系统的优选结构图；
[0046]
图4 是本实用新型实施例3中铁矿石破碎干选系统的优选结构图；
[0047]
图5 是本实用新型实施例4中铁矿石破碎干选系统的优选结构图。
具体实施方式
[0048]
下面结合说明书附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案内容进行阐释。
[0049]
实施例1
[0050]
铁矿石原矿(0～800mm)从采场用汽车运至选矿厂后，卸入粗碎装置，进行粗粒度破碎；粗碎后的矿石经皮带机转运至中碎装置，进行中粒度破碎；破碎后的矿石经过第一次微粉筛装置筛分，筛上物经皮带输送至中碎装置，重新进行破碎，第一次微粉筛装置与中碎装置形成一次闭路筛分。
[0051]
第一次微粉筛装置筛下物给入第一次干选装置。第一次干选得到的产品进入细碎系统；干选后的废石经皮带机运输至抛尾装置，进行后续处理。
[0052]
经第一次干选装置干选后的矿石经皮带输送至细碎装置进行破碎,破碎后的矿石通过皮带机，转运至第二微粉筛装置，进行筛分作业。筛上物和粉矿干选中矿经皮带机再转运至细碎装置重新进行破碎，形成二次闭路筛分。
[0053]
第二次微粉筛装置筛下物料给入第二次干选装置。第二次干选得到的产品进入产品收集装置，得到最终产品；第二次干选产生的尾矿经皮带机输送至抛尾装置，进行后续处理。
[0054]
实施例2
[0055]
铁矿石原矿从采场用汽车运至选矿厂后，卸入旋回破碎机，进行粗粒度破碎；粗碎后的矿石经皮带机转运至圆锥破碎机，进行中粒度破碎；破碎后的矿石经过第一双层微粉筛机进行筛分，筛上物经皮带输送至圆锥破碎机，重新进行破碎，第一双层微粉筛机与圆锥破碎机形成一次闭路筛分。
[0056]
第一双层微粉筛机的筛下物给入大块干选机。大块干选机得到的产品进入细碎系统；干选后的废石经皮带机运输至抛尾机，进行后续处理。
[0057]
经大块干选机干选处理后的矿石经皮带输送至高压辊磨机进行破碎,破碎后的矿石通过皮带机，转运至第二双层微粉筛机，进行筛分作业，筛上物经皮带机再转运至高压辊磨机，重新进行破碎，形成二次闭路筛分。
[0058]
第二微粉筛机的筛下物给入粉矿干选机，粉矿干选机干选处理得到的产品进入产品收集装置，得到最终产品；第二次干选产生的尾矿经皮带机输送至抛尾装置，进行后续处理。
[0059]
实施例3
[0060]
铁矿石原矿(0～800mm)从采场用汽车运至选矿厂后，卸入破碎粒度为300mm的旋回破碎机，进行粗粒度破碎；粗碎后的矿石（0-300mm）经皮带机转运至破碎粒度为50mm的圆锥破碎机，进行中粒度破碎；破碎后的矿石（0-50mm）经过筛分粒度为40mm的第一双层微粉筛机筛分，筛上物（粒度大于40mm）经皮带返回输送至中碎装置圆锥破碎机，重新进行破碎；第一双层微粉筛机与圆锥破碎机形成一次闭路筛分。
[0061]
第一双层微粉筛机的筛下物给入大块干选机。第一次干选得到的产品进入细碎系统；干选后的废石经皮带机运输至抛尾装置，进行后续处理。
[0062]
经大块干选机干选处理后的矿石经皮带输送至破碎粒度为3mm的高压辊磨机进行细碎,细碎后（0-3mm）的矿石通过皮带机，输运至筛分粒度为3mm的双层微粉筛机，进行筛分作业。筛上物（粒度》3mm）经皮带机再转运至高压辊磨机重新进行破碎，形成二次闭路筛分。
[0063]
筛分粒度为3mm的双层微粉筛机的筛下物料给入粉矿干选机，进行粉矿干选处理，干选得到的产品进入产品收集装置；第二次干选产生的尾矿经皮带机输送至抛尾装置，进行后续处理。
[0064]
实施例4
[0065]
根据表1-4的数据实验结果分析，在粗碎系统之前设置由筛分粒度为30mm的筛分机组成的第一过滤系统；在细碎系统之前设置由筛分粒度为1mm的筛分机组成的第二过滤系统，以最大程度上提高破碎选矿系统的选矿工作效率。
[0066]
在粗碎系统之前设置，铁矿石原矿(0～800mm)从采场用汽车运至选矿厂后，由筛分粒度为30mm的筛分机组成的第一过滤系统进行筛选，少量筛下物直接给入大块干选机；大量筛上物传送至粗碎系统，卸入破碎粒度为300mm的旋回破碎机，进行粗粒度破碎；粗碎后的矿石（0-300mm）经皮带机转运至破碎粒度为50mm的圆锥破碎机，进行中粒度破碎；破碎后的矿石（0-50mm）经过筛分粒度为40mm的第一双层微粉筛机筛分，筛上物（粒度大于40mm）经皮带返回输送至中碎装置圆锥破碎机，重新进行破碎；第一双层微粉筛机与圆锥破碎机形成一次闭路筛分。
[0067]
第一双层微粉筛机的筛下物给入大块干选机。干选后的废石经皮带机运输至抛尾装置，进行后续处理；干选机之后的产品，在进入细碎系统之前，由筛分粒度为1mm的筛分机组成的第二过滤系统进行过滤，将筛下物作为产品收集；将筛上物经皮带输送至破碎粒度为3mm的高压辊磨机进行细碎,细碎后（0-3mm）的矿石通过皮带机，输运至筛分粒度为3mm的双层微粉筛机，进行筛分作业。筛上物（粒度》3mm）经皮带机再转运至高压辊磨机重新进行破碎，形成二次闭路筛分。
[0068]
筛分粒度为3mm的双层微粉筛机的筛下物料给入粉矿干选机，进行粉矿干选处理，干选得到的产品进入产品收集装置；第二次干选产生的尾矿经皮带机输送至抛尾装置，进行后续处理。
[0069]
通过设置筛分粒度为30mm的第一过滤系统和筛分粒度为1mm第二过滤系统，使得矿石在分别进入粗碎系统和细碎系统之前得以早期过滤，最大程度上使破碎系统进行有效破碎作业，提高破碎系统的产出效率。