攀枝花某钒钛磁铁矿选矿工艺设计.pdf

d o i l O ．3 9 6 9 ，j ．j s s n ．2 0 9 5 - 1 7 4 4 ．2 0 1 1 ．0 4 ．0 1 2 攀枝花某钒钛磁铁矿选矿工艺设计 豳张延军，李宏 北京东方燕京矿山工程设计有限责任公司，北京10 0 0 7 0 摘要针对攀枝花某钒钛磁铁矿，通过对矿石性质研究、选矿试验分析，并结合国内类似矿山生 产实践和研究成果，设计合理的选矿工艺流程。 关键词钒钛磁铁矿选矿工艺；设计 中图分类号T D 9 2 8 ．1 文献标识码A 文章编号2 0 9 5 - 1 7 4 4 2 0 1 1 0 4 0 0 4 6 0 5 钒钛磁铁矿是一种重要的矿产资源，分布广泛。目 前我国的钒钛磁铁矿储量居世界第三位，而攀两地区 探明的钒钛磁铁矿储苣达到9 6 ．6 亿t ，占全国铁矿探明 储鼍的2 0 ％，居全国第二位，其中共生的钛资源为8 ．7 亿t ，占世界储量的3 5 ．2 ％，全国储量的9 0 ．5 ％，居世 界第一位川。 设计生产规模为采选矿石量8 0 0 万怕，年产铁精 矿2 0 0 万t ，铁精矿品位T F e5 6 ．6 7 ％，铁回收率为7 0 ％，年 产钛精矿5 0 ．2 5 万t ，钛精矿品位T i O 4 7 ．0 0 ％，T i 0 2 回 收率为3 0 ％。 1 矿石性质 1 ．1 矿石的矿物组成 矿区矿石组成比较简单。主要金属矿物以铁钛氧 化物钛磁铁矿、粒状钛铁矿为主，非金属矿物主 要有钛普通辉石、钛角闪石、橄榄石、斜长石、绿泥石、磷 灰石等，此外还含有少量金属硫化物，主要有磁黄铁 矿、镍黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿等1 2 1 。原矿主要矿物组 成见表l 。 表1 原矿主要矿物含量／％ 矿物嚣擎警警嚣警器警其他 成分T F e F e O F e 2 0 3V 2 0 5 T i 0 2 C r 0 3 M n O 1 ．3 矿石物理性质 矿石中钛磁铁矿的密度为4 ．8 6 02e d c m 3 ，用磁天平 4 6 工程设计E n g i n e e r i n gD e s i g n 万方数据 法测得其比磁化系数为93 4 4 x 1 0 。c m 3 ／g ，橄榄石的密度 为3 ．2 3 36g ／c m 3 ，其比磁化系数为8 9 ．1 x 1 0 ‘6c m 3 ／g ，斜 长石的比磁化系数为7 ．9 x 1 0 ～c m 3 ／g 。 2 选矿试验结果与讨论 某研究院于2 0 1 0 年1 0 月对该矿石进行选矿试验研 究工作，试验内容包括选铁试验和钛中矿选钛试验n 1 。 2 ．1 选铁试验 试验确定选铁流程为两段磨矿、两段磁选工艺流程 见图1 ，一段磨矿细度为- 7 4 岬占4 5 ％- 5 0 ％，再磨 细度为- 7 41 ．t m 占6 5 ％，2 个样品试验结果见表3 。 原矿 粗磨 二塾塾 壁垫 再磨 三星墅 壁垫 VV 铁精矿磁选尾矿 图1阶段磨矿、阶段选别试验流程 表3 选铁试验结果／％ 矿样产品产率1 i 笪堕{ 鬲- 焉 2 ．2 钛中矿选钛试验 钛中矿试验样品多元素分析结果见表4 。钛中矿中 主要有用矿物是钛铁矿、未选尽的磁铁矿，少量磁黄铁 矿、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿。脉石矿物以钛普通辉石 为主，少营斜长石、角闪石、绿泥石、橄榄石、伊丁石 等。钛中矿中的钛铁矿大部分为单体，仅见个别钛铁矿 与脉石的连生体。由于原料中矿物组成复杂，有用矿物 种类多，需要用多种选矿方法及联合流程才能使目的矿 物有效地分离。 表4 钛中矿多元素分析结果／％ 根据钛中矿的矿石特点，如各矿物的重、磁、电和 表面性质存在差异，进行了重选、磁选等一系列试验研 究，最终制定了磁选一重选回收钛铁矿的工艺流程。各 种流程试验结果对比见表5 。 表5 各方案试验结果比较 肠 通过试验可以看出，单独采用磁选或重选、分级磁 选或分级重选均很难达到理想的选别指标，采用磁选一 重选联合流程可以达到T i O 品位 4 7 ％，T i O 作业回收 率 5 3 ％的良好指标。试验推荐选用方案3 流程，试验 结果见表6 。 表6 磁选一重选流程试验结果 ／％ 产品 产率T i O 品位T i 0 2 回收率 试验结果表明钛中矿再磨至_ 7 4I n n 占6 5 ％，经 弱磁选除铁、强磁选别再经重选富集，可得到钛精矿含 T i 0 24 7 ．0 2 ％、回收率5 4 ．1 4 ％。 2 ．3 试验结果分析 1 采用阶段磨矿、阶段选别工艺流程进行试 验，当粗选磨矿细度为一7 4p m 占4 5 ％～5 0 ％，再磨 细度- 7 4I ．t m 占6 5 ％，两个矿区矿样分别可获得T F e 有色金属工程2 0 1 1 年第4 期4 7 万方数据 5 6 ．1 4 ％、T i 0 21 3 ．9 3 ％、T F e 回收率7 2 ．0 4 ％的铁精矿和 T F e5 6 ．6 3 ％、T i 0 21 3 ．7 5 ％、T F e 回收率6 2 ．2 5 ％的铁精矿。 2 钛中矿经再磨至_ 7 4 岫占6 5 ％时，采用磁 选一重选联合流程可以达到T i 0 2 品位 4 7 ％，T i O 作业 回收率 5 4 ％的良好指标。 3 选矿工艺设计 由于设计原矿品位与试验样品品位有所差别，因此 选矿工艺设计需要对试验流程进行结构调整及优化，同 时参照已经生产的类似选矿厂生产实践。 3 ．1 破碎筛分工艺流程设计 该矿山设计为露天开采，采出矿石粒度为一10 0 0 m ／n ，采出矿石品位为T F e2 0 ．2 4 ％和T i O ，9 ．8 4 ％，设计 破碎工艺为三段一闭路破碎。由于出矿矿石品位较低，依 据矿石性质并结合国内铁矿生产的成熟经验，破碎作业 环节中设计采用干式抛尾作业。 干式抛尾是将采矿时混入的废石在进入磨机前及时 抛除，其主要优点是可减少入磨矿石量，提高入磨矿石 品位，降低磨机负荷及材料消耗，从而降低单位矿石的 能耗及生产成本，同时增加精矿产量，提高企业经济效益。 根据以往对攀枝花钒钛磁铁矿粗粒干式抛尾的试验 及研究情况可以看出，粗粒抛尾与矿石类型、矿石品 位、粒度、场强和皮带速度有着直接的关系l 。张克 仁的试验结果1 4 l 表明，攀枝花地区钒钛磁铁矿破碎至 0 - - 7 5m m 后，用磁滑轮可及早抛弃2 2 ．0 5 ％的粗块尾矿，但 由于粗块中带有少量未解离出来的铁、钛氧化物，致 使铁回收率较不抛尾流程低2 ％左右，当原矿破碎至 0 - - 3m m 时，脉石矿物集合体较充分解离，因此抛尾量 大，达4 0 ％，但由于场强较弱，致使尾矿中T i O 损失 率达2 7 ．2 2 ％。攀钢公司选矿厂1 9 8 2 年就对进入球磨前 的原矿进行了磁滑轮抛尾试验，试验结果表明，经磁滑 轮分选，可抛弃产率为5 ．1 7 ％，尾矿品位1 4 ．7 3 ％的尾 矿，原矿品位提高0 ．8 9 个百分点，磁滑轮作业铁回收率 为9 7 ．5 3 ％。1 9 9 1 年，进行了利用磁滑轮对- 7 0 2 0m i l l 粒级进行大块抛尾工业试验，结果为抛尾产率6 ．0 5 ％，原 矿品位提高l ～1 ．7 1 个百分点。两次试验表明，对攀枝花 表内矿石实施磁滑轮预选抛尾是可行的，而且抛尾效果 很好。攀钢集团白马铁矿实验室试验结果表明，原矿粒 度为f f - , 7 5 ，0 - 0 2 5 ，叽1 5 ，0 , - - 6m m 均能进行干式预选抛 尾，抛废率1 8 ％左右，抛废后可提高入磨矿石铁品位 2 ％。3 ％，但对铁回收率有一定影响，与扩大连选试验比 较，回收率降低0 ．4 2 ～2 ．0 1 个百分点。因此，1 9 8 9 年某 设计研究院对白马选矿厂连选扩大试验结果进行了经济 论证，论证结果表明虽然减少了入磨矿量，降低了选矿 厂的基建投资及年经营费，但是由于预选抛尾造成了铁 金属的损失，且铁金属的损失所带来的产值损失超过节 约的年经营费，因此预选抛尾的经济效果不理想。 综上所述，对该矿区低品位钒钛磁铁矿石进行干选 预先抛废是可行的，但要控制合适的抛废粒度、抛废产 率和废石铁品位，尽可能降低铁金属损失率。因此，设 计破碎筛分工艺流程见图2 。 原矿 d ●1 0 0 0 0 粗碎 州- J 毪F 嗡- 2 5 岫 2 5 5 _ 韭- 5 _ 中碎 望I 壁堡 “ 8 0 ∞ 千式Y 抛尾 尾矿 V 2 5 - _ L I L 一1 2 _ 废石 细碎 d f 3 4 m_ 给入磨机 Y 给入分级机 图2 破碎筛分工艺流程 设计破碎工艺流程为三段一闭路流程，最终产品 粒度为一1 2m m 。露天开采出的矿石含泥量大，表层矿 石风化严重，因此粗碎产品经双层筛预先筛分，得到 7 5m i i l ，_ 7 5 2 5m i l l ，- 2 5m m 三个粒度级别的产品， - 2 5m l n 产品经圆筒洗矿筛洗矿筛分，得到一5m i l l 产 品通过湿式弱磁选抛尾，抛废率4 ．0 0 ％，抛废尾矿品位 T F e7 ．0 0 ％，T i 0 2 品位为5 ．0 0 ％，金属损失率分别为T F e 1 ．3 8 ％和T i O ，2 ．0 3 ％。洗矿筛_ 2 5 5m i l l 产品和中碎产 品以及检查筛分 2 5m i l l 产品采用磁滑轮干式抛尾，抛 废粒度为_ 8 0m m ，抛废率为1 5 ．0 0 ％，抛废尾矿品位 T F e8 ．5 0 ％，T i O ，品位为5 ．0 0 ％，金属损失率分别为T F e 6 ．3 0 ％和T i o ，7 ．6 2 ％。经2 次抛废后可使得矿石品位 T F e 提高2 ．8 3 ％，达到2 3 ．0 7 ％，T i O ，品位提高1 ．7 6 ％， 达到l1 ．6 0 ％，入磨矿石量减少1 5 ％，抛废效果明显。 设计流程的优点为解决了矿石泥化造成的筛孔堵 塞；同时实现了最大化抛尾；降低了抛尾造成的铁金属 损失。 4 8 工程设计E n g i n e e r i n gD e s i g n 万方数据 3 ．2 磨矿选别工艺流程设计 3 ．2 ．1 选铁工艺设计 由于矿石组成简单，且钛磁铁矿磁性较强，选矿试 验结果表明，采用阶段磨矿阶段选别工艺流程可以得到 好的工艺指标。此外，攀钢集团白马铁矿矿石性质与该 区矿石性质类似，都属于已选贫矿石，白马铁矿曾经的 试验结果表明，_ 6 ，- 3 ，一lm m 都能进行湿式粗粒抛尾，抛 尾产率随着入选粒度的降低而提高，这有利于采用阶段 磨矿阶段选别流程，及时抛弃合格尾矿，减少磨矿功耗。因 此，选铁工艺流程设计为阶段磨矿一阶段磁选，一段磨 矿粒度为- 7 4g m 占4 5 ％一5 0 ‰破碎阶段已经对- 5i n t o 进行了抛尾，二段磨矿粒度为_ 7 4g m 占6 5 ％，见图3 。 钛精矿回水 图3 磨矿选别工艺流程 朱俊士【6 1 对攀西地区钒钛磁铁矿的研究表明，当达 到一定的磨矿细度后，精矿铁品位及其杂质含量变化甚 微。同时考虑到后续选钛作业拟采用重选工艺，因此磨 矿细度不宜过细，当磨矿细度为．o ．2m m 表外矿为O ．1 5 m i l l l 时，精矿T F e 品位为5 5 ％左右，已接近最高值，再 细磨到- 3 7 m 时，铁品位变化不大。钛磁铁矿的纯矿 物分析表明，最高铁品位为5 6 ．7 0 ％ 表外矿为6 0 ．7 1 ％ 。矿 区矿体表内矿占4 6 ．7 0 ％，表外矿占5 3 ．3 0 ％，根据选矿 试验结果 1 4 铁精矿T F e5 6 ．1 4 ％，回收率7 2 ．0 4 ％，2 “铁 精矿T F e5 6 ．6 3 ％，回收率6 2 ．2 5 ％ 并结合白马选矿厂的 设计指标r 田家村铁精矿T F e5 7 ．0 0 ％，回收率6 1 ．5 0 ％，及 及坪铁精矿T F e5 7 ．0 0 ％，回收率7 0 ．0 0 ％ 和朱俊士的 研究结果，设计铁精矿选矿指标为产率2 5 ％，T F e 5 6 ．6 7 ％，回收率7 0 ．0 0 ％。 3 ．2 ．2 选钛工艺设计 目前选钛工艺流程有两个显著特点，就是分级入 选，即将原料分成 7 4H m 和_ 7 4 岬，粗粒 7 4 岬采 用磁选一重选一浮选一电选流程，细粒．7 4 岫采用磁 选一浮选流程。 设计选厂钛精矿产品为企业自用，浮选工艺会对钛 精矿造成药剂污染，因此设计不考虑浮选工艺。电选工 艺虽然可以得到较理想指标的钛精矿，但电选之前粗精 矿需过滤干燥，流程结构比较复杂且生产成本较高，故 选钛工艺设计重点研究磁选和重选流程。 钛铁矿的磁选和重选工艺流程国内进行了大量的试 有色金属工程2 0 1 1 年第4 期4 9 万方数据 验和理论研究，由于钛铁矿的密度、比电阻和比磁化系数 与脉石矿物均有一定差异，因此导致选钛流程的多样性。 目前工业生产磁选设备生产能力远大于重选设备的 生产能力，且磁选对入选矿石粒度范围的要求低于重 选，入选矿石粒级越窄，重选效果越好，因此结合钛铁 矿和脉石矿物的磁性和密度差异，选钛设计流程为强 磁分级一重选工艺流程。采用强磁选方法能有效地抛 弃大量的脉石矿物，使钛铁矿得到很好的富集，从而大 幅度减少进入重选作业的物料量，这一点与试验结果一 致。设计采用两段强磁抛尾，一段弱磁选去除未选净的 强磁性矿物，磁选尾矿分级重选。依据钛中矿的粒度和 金属分布分析结果，将磁选尾矿分成 1 5 0 ，一1 5 0 7 4 和 - 7 4 啪三个粒级分别重选。 1 5 0 ，一1 5 0 7 4M m 均经两 段重选得到合格钛精矿，一段重选尾矿直接排走，一 段重选中矿、二段重选尾矿再磨并返回分级，以提高 T i o 回收率。_ 7 4I x m 采用两段闭路重选流程，由于该 粒级产品较细，因此重选设备有待进一步考证。 3 ．3 选矿设计指标 设计确定的选矿指标依据选矿试验、国内钒钛磁 铁矿的研究成果和类似选矿厂生产实践，同时结合攀 枝花地区市场对铁精矿和钛精矿的质量要求，选矿指 标见表7 。 表7 选矿设计指标／％ 产品 产率， 舅嚣一 品位回收率 T F e T i 0 2 T F e T i 0 2 原矿1 0 0 ．08 0 0 ．0 0 2 0 ．2 49 ．8 41 0 0 ．01 0 0 ．0 铁精矿 2 5 ．0 02 0 0 ．0 05 6 ．6 71 2 ．0 07 0 ．0 03 0 ．4 9 钛精矿6 ．2 85 0 ．2 53 0 ．1 84 7 ．0 09 ．3 7 3 0 ．0 0 尾矿4 9 ．7 23 9 7 ．7 54 ．8 85 ．9 11 1 ．9 82 9 ．8 6 抛尾废石1 5 ．0 01 2 0 ．0 09 ．0 05 ．0 06 ．6 7 7 ．6 2 - 5 删世选尾4 ．0 0 3 2 ．0 01 0 ．0 05 ．0 01 ．9 82 ．0 3 4 结论 1 矿区的矿石类型简单，矿石的物质组分主要由金 属氧化物钛铁矿、钛磁铁矿及少量金属硫化物和脉石矿 物组成。 2 研究单位进行了大量的选矿试验研究工作，为设 计合理的选矿工艺流程提供了依据。 3 1 通过对选矿试验的深入研究，查阅文献以及对工 艺流程结构的分析，最终确定选矿工艺流程为阶段磨矿 阶段选别选铁，强磁一弱磁分级一重选工艺选钛。 4 设计工艺流程特点入磨前最大化进行干式抛 尾，减少入磨矿石量，降低磨矿成本；- 2 5i n l n 产品经 圆筒筛洗矿，解决了矿石泥化造成的筛孔堵塞；阶段磨 矿阶段选别工艺可以有效防止矿石过磨，减少再磨机负 荷，降低磨矿能耗，同时对选铁尾矿强磁一重选选钛 作业有利选钛作业采用强磁一弱磁一分级一重选工 艺，分级后的矿石粒度级别较窄，可以有效提高重选效 率，从而提高重选的选别指标。 5 1 设计生产规模为采选矿石量8 0 0 万讹，年产铁精 矿2 0 0 万t ，铁精矿品位T F e5 6 ．6 7 ％，铁回收率为7 0 ％，年 产钛精矿5 0 ．2 5 万t ，钛精矿品位T i O 4 7 ．0 0 ％，T i 0 2 回 收率为3 0 ％。 参考文献 【l 】朱俊士．中国钒钛磁铁矿选矿【M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 5 1 - 3 ． [ 2 】四川省冶金地质勘查局六一大队．矿区保有资源量核实报告 限】．成都四川省冶金地质勘查局六一大队，2 0 1 0 2 5 3 2 ． 【3 】北京有色金属研究总院．选矿试验报告【R 】．北京北京有色 金属研究总院，2 0 1 0 1 4 6 ． 【4 ] 张克仁，苏波．攀西钒钛磁铁矿石矿物工艺特征及其粗粒 抛尾选矿工艺叨．中国地质科学院院报，1 9 8 6 1 5 2 4 5 2 6 0 ． 【5 】付相仕．磁滑轮预选抛尾在密地选矿厂的应用前景【J 】．工程 建设，2 0 0 9 6 3 5 ．3 7 ． [ 6 】朱俊士．攀枝花一西昌地区钒钛磁铁矿的选矿特征[ J 】．矿冶 工程．1 9 9 7 3 2 0 - 2 4 ． [ 7 】王运敏．中国黑色金属矿选矿实践[ M 】．北京科学出版社， 2 0 0 8 5 9 4 - 6 2 6 ． 【8 】选矿设计手册编委会．选矿设计手册【M 】．北京冶金工 业出版社．1 9 8 8 6 6 6 9 5 ． 5 0 工程设计E n g i n e e r i n gD e s i g n 万方数据