磁鐵礦選冶成套系統(tǒng)：磁鐵礦選礦、造球及煉鐵原料成套系統(tǒng)

先說(shuō)三個(gè)重點(diǎn)

磁鐵礦選冶成套系統(tǒng)是一套從原礦開(kāi)采到煉鐵原料交付的完整技術(shù)裝備體系，覆蓋磁選、造球、球團(tuán)焙燒三大核心環(huán)節(jié)。磁鐵礦選礦采用階段磨礦階段選別的工藝路線，在較粗粒度下拋除合格尾礦，減少后續(xù)磨礦量。造球和焙燒環(huán)節(jié)將鐵精礦制成符合高爐入爐要求的氧化球團(tuán)或還原球團(tuán)。整套系統(tǒng)按年處理100萬(wàn)噸原礦規(guī)模配置，選礦段鐵回收率可達(dá)85%以上，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度達(dá)到2500牛頓以上，滿足高爐煉鐵對(duì)原料的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

磁鐵礦選礦：從原礦到合格精礦的加工路徑

磁鐵礦是自然界最重要的鐵礦物之一，F(xiàn)e?O?理論含鐵量72.4%。但天然磁鐵礦原礦品位差異很大——富礦可達(dá)50%以上，貧礦只有15%到25%。要把貧礦變成高爐能用的原料，首先得經(jīng)過(guò)選礦。

磁鐵礦選礦的核心工藝是磁選，這是利用磁鐵礦的強(qiáng)磁性與其他礦物進(jìn)行分離的最經(jīng)濟(jì)手段。一條完整的磁鐵礦選礦生產(chǎn)線主要包括破碎、磨礦、分級(jí)、磁選、濃縮和過(guò)濾六個(gè)環(huán)節(jié)。

破碎與磨礦：把礦石處理到適合選別的粒度。 原礦從采場(chǎng)運(yùn)來(lái)后，先經(jīng)過(guò)三段破碎。顎式破碎機(jī)做粗碎，把大塊礦石破碎到100到200毫米；圓錐破碎機(jī)做中碎和細(xì)碎，把物料降到10到15毫米。破碎后的礦石進(jìn)入磨礦環(huán)節(jié)。

磨礦是選礦廠能耗最大的工序，約占總電耗的50%到60%。球磨機(jī)是主流設(shè)備，分一段磨礦和二段磨礦。一段球磨機(jī)將礦石磨至-0.074毫米占40%到60%，分級(jí)后的粗粒返回再磨，合格細(xì)粒進(jìn)入磁選。對(duì)于嵌布粒度較細(xì)的礦石，需要二段磨礦將細(xì)度提高到-0.074毫米占80%到90%。

磨礦細(xì)度的確定依據(jù)是磁鐵礦的單體解離度。如果磁鐵礦與脈石的連生體沒(méi)有充分解離，磁選出來(lái)的精礦品位就上不去。做選礦試驗(yàn)的時(shí)候，要做不同磨礦細(xì)度下的磁選對(duì)比，找到那個(gè)“夠了就行”的細(xì)度——磨得太粗，品位不夠；磨得太細(xì)，電耗增加、回收率下降。

磁選：磁鐵礦選礦的核心工序。 磁選機(jī)按磁場(chǎng)強(qiáng)度分為弱磁選和強(qiáng)磁選。磁鐵礦屬于強(qiáng)磁性礦物，采用弱磁選機(jī)就夠了。永磁筒式磁選機(jī)是目前最常用的設(shè)備，場(chǎng)強(qiáng)0.1到0.3特斯拉。

選礦通常采用階段磨礦階段選別的工藝。粗磨后先做一段磁選，在較粗粒度下就把大部分合格尾礦拋掉。一段磁選的尾礦往往已經(jīng)達(dá)標(biāo)，可以直接排入尾礦庫(kù)。精礦進(jìn)入二段磨礦再磨，然后做二段磁選，獲得最終精礦。階段磨礦階段選別的好處是“能拋早拋”——在粗粒度下拋掉的尾礦不需要再磨，節(jié)省了大量能耗。

濃縮與過(guò)濾：精礦脫水的最后兩步。 磁選產(chǎn)出的鐵精礦是礦漿形態(tài)，含水率60%到70%。濃縮機(jī)把礦漿濃度從20%到30%提升到50%到60%。濃縮機(jī)底流進(jìn)入過(guò)濾機(jī)，真空盤式過(guò)濾機(jī)或陶瓷過(guò)濾機(jī)把含水率進(jìn)一步降到8%到10%。這個(gè)含水率的鐵精礦已經(jīng)可以運(yùn)輸，也是造球作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)給料。

造球：從粉狀精礦到生球

鐵精礦粉不能直接進(jìn)高爐——粉料會(huì)堵塞爐內(nèi)的氣流通道，導(dǎo)致冶煉效率低下。造球的目的是把粉狀精礦制成具有一定強(qiáng)度和粒度（8到16毫米）的球形物料，改善高爐料柱的透氣性。

原料準(zhǔn)備是造球的第一步。 過(guò)濾后的鐵精礦含水率約8%到10%，這是造球的理想水分區(qū)間。如果含水率偏低，需要補(bǔ)加適量水；含水率偏高，可以摻入干返料調(diào)整。膨潤(rùn)土是常用的粘結(jié)劑，添加量一般為精礦重量的0.5%到1.5%。膨潤(rùn)土的作用是增加生球的濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度，降低焙燒過(guò)程中的破損率。消石灰或石灰石有時(shí)也作為添加劑，用于調(diào)整球團(tuán)的堿度。

混料與造球是核心工序。 精礦粉、膨潤(rùn)土和其他添加劑按比例配料后進(jìn)入強(qiáng)力混合機(jī)。混合的目的是使各組分充分均勻分散——粘結(jié)劑分布不均，生球強(qiáng)度就有高有低；水分分布不均，生球粒度就會(huì)偏大偏小。圓盤造球機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的造球設(shè)備。造球盤直徑4到7米，傾角40到50度，轉(zhuǎn)速每分鐘6到10轉(zhuǎn)。盤內(nèi)物料在離心力和摩擦力的作用下翻滾成球。小顆粒逐漸黏附細(xì)粉長(zhǎng)大，當(dāng)長(zhǎng)大到目標(biāo)粒度（10到16毫米）時(shí)從盤邊溢出。生球含水率應(yīng)控制在9%到10%。含水率偏高，生球在轉(zhuǎn)運(yùn)和焙燒過(guò)程中容易變形或粘連；含水率偏低，成球率下降，生球強(qiáng)度不足。

生球篩分與布料：進(jìn)入焙燒前的最后準(zhǔn)備。 造球機(jī)排出的物料是一個(gè)連續(xù)的球流，并非所有球都合格。輥式篩分機(jī)將生球按粒度分級(jí)：小于8毫米的“小球”返回造球機(jī)作為母球重新長(zhǎng)大；8到16毫米的合格生球進(jìn)入焙燒工序；大于16毫米的大球作為返料破碎后再利用。合格生球通過(guò)擺動(dòng)皮帶均勻布到焙燒機(jī)臺(tái)車上。布料厚度控制很關(guān)鍵——太厚，下層球團(tuán)焙燒不透；太薄，產(chǎn)量上不去。

球團(tuán)焙燒：從生球到成品球團(tuán)礦

生球雖然已經(jīng)成型，但強(qiáng)度還很低，用手指一捏就碎了。必須經(jīng)過(guò)高溫焙燒，讓球團(tuán)內(nèi)部發(fā)生固相反應(yīng)和液相燒結(jié)，才能獲得足夠的強(qiáng)度。

球團(tuán)焙燒的主流設(shè)備是鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)。這套設(shè)備組合是目前大型球團(tuán)廠的標(biāo)準(zhǔn)配置。

鏈篦機(jī)負(fù)責(zé)干燥和預(yù)熱。 生球布在鏈篦機(jī)的臺(tái)車上后，依次經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)干燥段和抽風(fēng)干燥段。熱風(fēng)溫度200到400攝氏度，將生球含水率從10%降到1%以下。干燥段的升溫速度不能太快，否則生球內(nèi)部水分急劇蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽壓，會(huì)導(dǎo)致球團(tuán)爆裂。預(yù)熱段溫度升至900到1050攝氏度，球團(tuán)內(nèi)部開(kāi)始發(fā)生固相反應(yīng)——磁鐵礦（Fe?O?）開(kāi)始氧化為赤鐵礦（Fe?O?），顆粒之間開(kāi)始形成連接橋。預(yù)熱后的球團(tuán)抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到400到600牛頓，已經(jīng)可以承受進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的沖擊。

回轉(zhuǎn)窯負(fù)責(zé)焙燒。 這是整個(gè)焙燒過(guò)程中溫度最高的環(huán)節(jié)。預(yù)熱球團(tuán)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后，溫度升至1200到1300攝氏度。在高溫作用下，赤鐵礦顆粒發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，形成堅(jiān)固的晶體連接。液相的出現(xiàn)進(jìn)一步填充顆粒間的孔隙，使球團(tuán)致密化。窯內(nèi)溫度控制的均勻性直接影響球團(tuán)質(zhì)量——溫度偏低，球團(tuán)強(qiáng)度不夠；溫度偏高，球團(tuán)表面容易熔融粘連形成結(jié)圈。

環(huán)冷機(jī)負(fù)責(zé)冷卻。 從回轉(zhuǎn)窯排出的焙燒球團(tuán)溫度在1000攝氏度以上，必須冷卻到150攝氏度以下才能進(jìn)入成品系統(tǒng)。環(huán)冷機(jī)用鼓入的冷空氣分三段冷卻球團(tuán)。環(huán)冷機(jī)排出的熱風(fēng)（600到900攝氏度）一部分作為回轉(zhuǎn)窯的二次風(fēng)利用，一部分返回鏈篦機(jī)用于干燥預(yù)熱。熱風(fēng)循環(huán)利用是球團(tuán)工序節(jié)能降耗的重要手段。

成品球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到2500牛頓/球以上。每噸球團(tuán)的工序能耗約為30到45千克標(biāo)準(zhǔn)煤。球團(tuán)的堿度、FeO含量和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)是日常檢測(cè)的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。

成套系統(tǒng)的整體技術(shù)指標(biāo)

一套完整的磁鐵礦選冶成套系統(tǒng)，按年處理100萬(wàn)噸原礦的規(guī)模配置，各環(huán)節(jié)的典型指標(biāo)如下。

選礦環(huán)節(jié)以破碎篩分、磨礦分級(jí)、磁選和濃縮過(guò)濾為核心，處理能力100萬(wàn)噸/年原礦，給礦品位TFe 25%到30%，精礦品位TFe 65%到68%，鐵回收率85%以上，尾礦品位TFe低于8%。

造球環(huán)節(jié)以配料混勻、造球、生球篩分和布料為核心，處理能力120萬(wàn)噸/年精礦，球團(tuán)粒度8到16毫米占比90%以上，生球落下強(qiáng)度不低于4次/0.5米，生球含水率9%到10%。

焙燒環(huán)節(jié)以鏈篦機(jī)干燥預(yù)熱、回轉(zhuǎn)窯焙燒和環(huán)冷機(jī)冷卻為核心，成品球團(tuán)產(chǎn)量110萬(wàn)噸/年，抗壓強(qiáng)度高于2500牛頓/球，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)大于95%，F(xiàn)eO含量低于1.5%。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮的實(shí)際問(wèn)題

精礦水分影響造球效果。 過(guò)濾機(jī)出來(lái)的鐵精礦含水率應(yīng)控制在8%到10%。水分偏低（低于8%）時(shí)成球困難，需要額外加水，但加水難以均勻分散；水分偏高（高于10%）時(shí)生球容易變形粘連。解決措施是在過(guò)濾機(jī)后增設(shè)水分在線檢測(cè)儀，與造球機(jī)給料皮帶連鎖控制。

膨潤(rùn)土品質(zhì)波動(dòng)影響球團(tuán)強(qiáng)度。 國(guó)產(chǎn)膨潤(rùn)土與進(jìn)口優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土的性能差異顯著。以蒙脫石含量、膨脹倍數(shù)和吸水率為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，入廠膨潤(rùn)土應(yīng)按批次檢測(cè)。膨潤(rùn)土配比變化0.1%，就可能影響球團(tuán)抗壓強(qiáng)度50到100牛頓。建議設(shè)置膨潤(rùn)土專用儲(chǔ)倉(cāng)和失重秤，確保配比精確。

鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯的熱平衡決定了產(chǎn)量上限。 回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能受限于窯內(nèi)氣流速度和熱交換效率。環(huán)冷機(jī)余熱回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行狀態(tài)直接影響系統(tǒng)熱效率。余熱回收效率每提高5%，噸球能耗可降低2到3千克標(biāo)準(zhǔn)煤。

成品球團(tuán)的質(zhì)量波動(dòng)常發(fā)生在開(kāi)停機(jī)階段。 鏈篦機(jī)升溫需要4到6小時(shí)，回轉(zhuǎn)窯升溫需要8到12小時(shí)。在這段過(guò)渡期內(nèi)，球團(tuán)強(qiáng)度指標(biāo)往往偏低。建議在成品系統(tǒng)前設(shè)置緩沖倉(cāng)，將開(kāi)停機(jī)期間的質(zhì)量波動(dòng)產(chǎn)品隔離，待生產(chǎn)穩(wěn)定后再并入成品。

磁鐵礦選冶成套系統(tǒng)不是單個(gè)設(shè)備的簡(jiǎn)單采購(gòu)，而是選礦、造球、焙燒三個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)集成。選型的時(shí)候，先搞清楚原礦的品位、嵌布粒度、年處理規(guī)模和預(yù)期的球團(tuán)產(chǎn)品質(zhì)量要求，再?zèng)Q定每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備配置和工藝參數(shù)。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)拿不準(zhǔn)，系統(tǒng)配置得再好也是白搭。

把原礦的工藝礦物學(xué)數(shù)據(jù)、處理規(guī)模和產(chǎn)品要求發(fā)過(guò)來(lái)，我們可以幫你做一個(gè)初步的成套系統(tǒng)配置方案。