前言
在一般矿物加工环节中,为保证选矿效果及得到合格的精矿质量,都要求对原矿进行破碎磨矿至很小的粒度,使组成矿物结构中的单体完全解离。针对不同的矿物结构,一般破碎作业占到选矿总成本的20%~30%,磨矿作业占到总成本的40%~60%,其他作业占总成本的10%~40%近些年,随着我国乃至世界上矿产资源的日益匮乏、贫化,资源价格不断增高,有越来越多的低品位矿产资源(如铁矿、锰矿等)面临选择。但是,①若将这些贫矿资源按常规选矿流程破碎、磨矿到1mm以下进入高梯度磁选,因其过大的破碎、磨矿成本,贫矿资源就没有开发利用价值,只能丢弃;②自然界常有一些风化较重矿产资源,或矿石结构比较松散,开采后稍加破碎、筛分,大部分就是5mm以下的颗粒,若不经磨矿能直接进行分选富集,则可大大的节省磨矿成本,节约能源,增大对此类型资源的可利用性;③对一些品位极低的矿产资源,破碎后不予磨矿,直接进入高梯度强磁机进行预选处理,先抛弃大量废石,只对获得的粗精矿进行再磨再选,则将大大的减少再磨矿量,不仅节约能源,而且将大幅度地降低二段磨矿的生产成本。
1 技术背景
我国铁矿石主要生产地集中在辽宁、内蒙、山西、四川、河北，产量占全国产量的73.1%（2019年统计数据）。经过几十年的长期发展和总结，结合我国铁矿资源“贫、赤、杂、细”等特点，我国的铁矿石选矿技术形成了具有鲜明特色的代表性工艺：破碎-阶段磨矿-弱磁选-阶段强磁选-反浮选作业，该流程主要通过弱磁选回收部分磁铁矿，阶段强磁选实现提铁降硅，再通过精矿反浮选工艺获得铁精矿。由于我国铁矿资源的天然禀赋差，造成了国产铁矿石选矿技术难度大、成本高等特点，长期以来，综合选矿成本高居不下，高企的生产成本与国外进口铁矿石的相对低廉的价格，形成了我国铁矿石资源长期严重依赖进口的现状（我国进口铁矿石量占全球铁矿石贸易量的73%，进口量为11.7亿吨，2020年统计数据）。因此，不断进行技术创新，提升铁矿石开发的质量，降低生产成本，是我国摆脱铁矿石进口依赖的必然趋势。
目前磨前细碎技术的应用已经得到大量普及，同时“预先抛废”先进选矿理论日渐成为发展趋势。在此基础上，新型粗粒湿式弱磁—强磁预选抛废工艺应运而生，创新发展出以“粗粒级”为核心研究方向的新型湿式预选抛废技术，并获得了成功应用。
安徽某大型矿业公司拥有铁矿石年生产能力450万吨。随着生产的持续运行，目前矿山尾矿库库容紧张和降本增效需求依旧严峻，为从源头上减缓尾矿库库容紧张的问题，同时为提高矿山经济效益，该公司在新技术新装备的应用开发上进行了创新突破，采用新型粗粒湿式弱磁—强磁预选抛废工艺，取得了良好的技术指标和经济指标。
2 原矿性质
该矿山混合铁矿石化学多元素分析、铁物相分析结果分别见表1、表2 ：
从表1可见：矿石中主要有价元素是铁，但品位较低，全铁品位仅为28.11%；杂质主要是SiO2，其次是Al2O3，二者合计含量为 46.57%；有害杂质 S、P含量都很低，对铁精矿的质量影响小。
从表2可见，矿石中铁矿物主要以赤铁矿为主，其次为磁铁矿、硅酸铁，其分布率分别为57.95%、28.92%和11.70%。
3 试验方法
原矿经高压辊磨破碎至不同粒度，因原矿中含有磁铁矿等强磁性矿物，试验中优先采用弱磁选机选出磁铁矿等强磁性矿物，弱磁选尾矿再采用大颗粒型立环脉动高梯度磁选机进行选别。强磁预选作业采用赣州金环磁选设备有限公司生产的SLon-500大颗粒型立环脉动高梯度磁选机，弱磁预选作业采用CTS-400×400型号永磁筒式磁选机，磁场强度固定为120 kA/m，试验流程如图1所示。
4 试验结果及分析
根据上述流程，为了充分验证该工艺的可靠性和优越性，分别从粒度、背景磁场强度、脉动流体力学因素、矿浆条件等多种工况条件下开展试验，获得了最佳的选矿技术指标。并在在最佳工艺条件下，对混合铁矿石矿进行湿式预选工艺试验，试验结果见图2：
图2 湿式预选工艺数质量流程
从图2可见，预选后粗精矿品位达到 39.61% ，较原矿提高近11个百分点，金属回收率达到93.82%。预选尾矿产率为31.88%，品位为5.58%，金属损失率仅为6.18%，预选指标优异。
5 现场工业试验
为验证实验室的试验结果，该公司决定利用现有工艺设备配套大颗粒强磁机建设一条工业试验线，采用一台SLon-2000大颗粒型强磁选机进行48小时连续生产试验。现场试验设备及48小时平均工业试验指标分别如下图3和表3：
图3 现场工业试验
由48小时平均工业试验指标知，SLon-2000大颗粒强磁机处理量在50t/h时，粗精矿品位达到42.58% ，较原矿提高近14个百分点，预选尾矿产率为37.12%，品位为5.56%，工业试验结果优于实验室试验结果，这可能是连续生产过程中设备运行较稳定，说明SLon大颗粒型高梯度磁选机具有优良的适应性和分选效率。
在工业试验线达产达标后，该公司在原有工艺的基础上进行新技术新装备的改造升级，取得了巨大的技术指标和经济效益。
图4 2台SLon-3500大颗粒立环脉动高梯度磁选机
6 工业应用前景分析
新技术新装备的应用，可为矿山企业带来如下益处：
（1）通过湿式预选之后，减少了约37%的入磨矿量，提高入磨品位至42.58%，降低入磨粒度至3mm，有效提高球磨机台时作业率，从而增加选矿厂的年处理量；
（2）实现预先抛尾率为37.12%，预先抛尾矿产品经脱水筛分级后，筛上产品可进行外销，同时减少选矿厂的尾矿排放量，延长了尾矿库使用寿命，显著增加矿山企业的经济和环境效益。
图五大颗粒立环脉动高梯度磁选机发明专利
7 结论
采用粗粒湿式弱磁—强磁预选工艺，预选抛尾后磨矿量大大减少带来了运行成本大幅降低,另外,预选尾矿可通过分级获得部分建筑用砂出售，既“减排”又“增效”, 大大减少选矿厂的尾矿排放量，延长了尾矿库使用寿命，显著增加矿山企业的经济和环境效益。该工艺可作为铁矿的新型选矿工艺推广至国内外新建矿山项目流程中，也可作为现有选矿厂改造设计依据。
