首钢秘鲁铁矿浮选工艺及设备.pdf

1 9 8 有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年增刊1 D O h l 0 ．3 6 3 9 ／j A s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 11 ．z 1 ．0 4 6 首钢秘鲁铁矿浮选工艺及设备 金永涛1 ，董干国2 ，王志国2 ，史帅星2 1 ．首钢秘鲁铁矿股份有限公司；2 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要首钢秘鲁铁矿是首钢集团重要的海外铁矿基地，简要介绍选矿厂的选矿工艺流程，重点介绍浮选作业中采用 的浮选机型号及配置。B G R I M M 浮选机在首钢秘鲁铁矿的成功应用为我国浮选机进入南美洲市场。参与国际竞争打下了良 好的基础 关键词首钢秘鲁铁矿；浮选；浮选机；浮选工艺；铁精矿 中图分类号T D 4 5 6 文献标识码A文章编号1 6 1 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 1 0 - 0 1 9 8 - 0 4 F l o t a t i o nT e c h n o l o g ya n dF l o t a t i o nM a c h i n ei nS h o u g a n gH i e r r oP e r u f U L J ／NY o n g t a 0 1 ，D O N GG 彻卵倒8 ，W A N GZ 嘲吵“扩，S H IS h 删n 矿 1 ．S h o u g a n gH i e r r oP e r us ．A ．A ．；2 ．B e i f i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n d M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t S h o u g a n gH i e r r oP e r uS ．A ．A ．i s a ni m p o r t a n to v e r s e a si r o no r eb a s eo fS h o u g a n gG r o u p ． T h i sp a p e ri n t r o d u c e si nb r i e ft h em i n e r a lp r o c e s s i n gp r o c e s si nS h o u g a n gH i e r r oP e r uS ．A A ．．a n dp r e s e n t si n d e t a i lt h et y p ea n da r r a n g e m e n to ff l o t a t i o nm a c h i n e si nS h o u g a n g H i e r r oP e r uS A AT h es u c c e s s f u la p p l i c a t i o n o ff l o t a t i o nm a c h i n ed e s i g n e da n dm a n u f a c t u r e db yB e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y B G R I M M i nS h o u g a n g H i e r r oP e r uS 从p r o m o t e sC h i n e s ee q u i p m e n ti n t oS o u t hA m e r i c a nm a r k e ta n dm a k e s g o o df o u n d a t i o nf o rf u r t h e ri n t e r n a t i o n a lc o m p e t i t i o n ． K e yw o r d s S h o u g a n g H i e r r oP e m ；f l o t a t i o n ；f l o t a t i o nm a c h i n e ；f l o t a t i o nt e c h n o l o g y ；i r o nc o n c e n t r a t e 首钢秘鲁铁矿股份有限公司是首钢集团重要的 海外铁矿基地，矿山位于南美洲秘鲁南部伊卡省马 尔卡纳地区，濒临西太平洋。首钢秘鲁铁矿的铁矿 床属接触交代矽卡岩型矿床，截止2 0 0 9 年底探明 储量1 1 亿t ，远景储量5 亿t ，合计1 6 亿t 。目前， 首钢秘鲁铁矿年产铁精矿8 0 0 万t ，产品销往世界 各地。 1 选矿厂简介 首钢秘鲁铁矿的前身是美国人于1 9 5 2 年成立 的马尔科纳矿业公司，1 9 6 3 年选矿厂建成投产， 设计采用棒磨、球磨、旋流器分级一弱磁选一浮选 脱硫工艺流程，处理原生矿，生产烧结粗粉和球团 细粉。随着时间的流逝，矿石性质不断变化，当时 选用的浮选机已经难以满足工艺生产的要求，2 0 0 8 年 收稿日期2 0 1 l - 0 6 ．1 8 作者简介金永涛 1 9 6 4 - ，男，黑龙江富锦人。工程师。 开始首钢秘鲁铁矿逐步进行了工艺改造和扩能改造。 首钢秘鲁铁矿目前处理的矿石为含铜、低磷高 硫酸性磁铁矿矿石。矿石中可供选矿回收的主要矿 物是铁、铜、钴、硫，需要选矿丢弃的矿物是 S i 0 2 、A 1 2 0 3 、C a O 、M g O 等。矿石中金属矿物以磁 铁矿为主，其次是半假象赤铁矿、假象赤铁矿、褐 铁矿、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿，另有 少量铜蓝、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿等，脉石主要 是阳起石、透闪石和普通角闪石I l l 。矿石中的有害 组分磷、砷含量很低，对选矿产品质量影响很小， 但是硫含量很高，选矿过程中必须采用脱硫作业， 以获得合格的铁精矿。因此选矿厂采用了阶段磨 矿、弱磁选回收矿石中铁矿物，利用浮选进行脱硫作 业获得最终精矿的工艺流程。原矿密度4 ．2 加m 3 ， 总铁含量5 5 ．8 ％，F e O 含量2 1 ．5 ％，硫含量3 ．2 3 ％。 万方数据 2 0 11 年增刊1金永涛等首钢秘鲁铁矿浮选工艺及设备1 9 9 浮选作业采用黄药作为捕收剂，采用D O WF R O T H 1 0 1 2 为起泡剂。 目前，整个选矿厂总共有1 0 个系列，其中2 个系列为生产粗颗粒铁精矿的粗粉系列，其余8 个 系列为生产细颗粒铁精矿的细粉系列。 2 粗粉系列 2 ．1 粗粉系列的生产工艺 为了减少磨矿量，降低磨矿能耗，选矿厂设计 时设计了粗粉系列，生产粗铁精矿。粗粉系列采用 棒磨机与旋流器闭路磨矿，旋流器溢流经过弱磁 选、浮选脱硫及浮选精矿旋流器分级，浮选精矿的 旋流器溢流通过弱磁选脱水后再经球磨机细磨之后 转入细粉系列，旋流器底砂通过筛分脱水成为粗粉 产品。粗粉系列生产工艺流程见图l 。粗粉系列浮选 机的给矿粒度为- 7 4I z m4 8 ．3 ％，给矿粒度较粗，矿 石密度达4 ．2e , ／c m 3 ，选用C L F - 8 型粗颗粒浮选机。 原矿 粗精矿去细粉 磁选尾矿 图l 粗粉系列生产工艺流程 F i g ．1T e c h n o l o g i c a lf l o w s h e e to fc o a r s ec o n c e n t r a t e 2 ．2C L F 型浮选机的结构和工作原理 C L F 型粗颗粒浮选机是北京矿冶研究总院研制 的一种专门针对粗颗粒、大密度矿物的浮选设备， 与常规浮选机相比，C L F 型浮选机能够处理的最大 矿物粒度可达lm m 。 粗颗粒浮选机结构简图见图2 【引。主要由主轴 部件、电机装置、槽体部件等组成，主轴部件包括 叶轮、空气分配器、空心主轴、轴承体和大皮带轮 等，槽体部件包括槽体、格子板、循环通道及假底 等，定子固定在假底上，隔板与槽体前后壁形成循 环通道，格子板与槽底的距离大约为槽深的三分之 图2C L F 一8 型浮选机结构简图 F i g ．2 S t r u c t u r eo fC L F - 8c o a l B ef l o t a t i o nc e l l l 空气分配器；2 叶轮；3 一定子；4 槽体；5 轴承体； 6 一电机；7 空心轴；8 格子板；9 循环通道；l O 隔板；1 l 假底； C L F 一8 型粗颗粒浮选机的工作原理为【3 】浮选 机叶轮旋转时，来自鼓风机的低压空气通过空心主 轴进入空气分配器内，然后从空气分配器周边的孑L 进入叶轮叶片间，同时假底下方的矿浆被叶轮下部 抽吸进入到叶轮叶片间，矿浆和空气在叶轮叶片间 充分混合后，从叶轮上半部向周边甩出，甩出的矿 浆空气混合物由定子稳流后，穿过格子板，进入槽 内上部区。由于浮选机内格子板上方的矿浆中含有 大量气泡，而外侧循环通道内矿浆中不含气泡，于 是内外矿浆就形成一定压差，在此压差及叶轮抽吸 力作用下，矿浆和气泡在设定的流速下一起上升通 过格子板，将大密度矿物带到格子板上方，形成大 密度矿物悬浮层，而矿化气泡和含有较细矿粒的矿 浆则继续上升，矿化气泡升到液面形成泡沫层，含 有较细矿粒的矿浆则会越过隔板经循环通道进入叶 轮区进行再循环。 2 ．3 C L F - 8 型浮选机的工艺配置 选矿厂2 个系列的粗粉浮选作业共有l O 台 C L F 一8 型粗颗粒浮选机，每个系列5 台。每个系列 的浮选机配置见图3 。 一个系列5 台C L F 一8 型粗颗粒浮选机于2 0 0 8 年投入生产，另外一个系列设备正在加工制作。 C L F - 8 型粗颗粒浮选机运转平稳，液面稳定，具有 良好的浮选工艺指标。粗粉系列的生产指标见表 l ，其中粗粉精矿是粗粉系列浮选后的精矿筛分后 万方数据 ．2 0 0 ．有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年增刊1 图3C U l _ 8 型浮选机配置 F i g ．3A r r a n g e m e n to fC L F 一8c o a r s ef l o t a t i o nc e l l 表l粗粉系列的生产指标 T a b l elP r o d u c td a t ao fc o a r s ec o n c e n t r a t e 产品 一7 4 0 , m 含量，％矿浆浓度／％矿石密度／ g C I I l 4 铁，％硫／％ 浮选给矿4 8 ．33 8 ．5 5 ．06 3 ．81 ．3 3 6 浮选精矿5 5 A 3 6 ．85 ．06 7 ．00 ．4 3 2 浮选尾矿5 8 ．0 5 ．24 ．83 0 ．51 3 ．2 1 2 粗粉精矿 2 3 ．76 6 ．60 ．4 3 2 的筛上颗粒，筛下的细颗粒进入细粉生产流程。 3 细粉系列 3 ．1 细粉系列的生产工艺 首钢秘鲁铁矿的细粉生产分为造球团细粉和出 口细粉两种。造球团细粉采用i 段磨矿、两段弱磁 选、阶段磨矿、阶段选别工艺流程，磁选精矿经过 浮选脱硫，产出最终精矿。一段磨矿采用棒磨机， 二、三段磨矿均采用球磨机，第三段磨矿只是为了 达到造球团所需要的磨矿粒度。球团细粉的生产工 艺流程见图4 。 原矿 球团细精矿 浮选尾矿磁选尾矿 图4 球团细粉生产工艺流程 F i g ．4T e c h n o l o g i c a l f l o w s h e e to fs i n t e rp e l l e t c o n c e n t r a t e 出口细粉采用两段磨矿、两段磁选、阶段磨 矿、阶段选别工艺流程，磁选精矿浮选脱硫产出最 终精矿。一段磨矿采用棒磨机，二段磨矿采用球磨 机。出口细粉系列生产工艺流程图5 。 原矿 出口细精矿浮选尾矿 磁选尾矿 图5 出口细粉生产工艺流程 F i g ．5T e c h n o l o g i c a lf l o w s h e e to fe x p o r tc o n c e n t r a t e 随着矿山处理量的增加，原有的浮选设备难以 满足生产的需要，2 0 0 9 年选矿厂开始进行扩能改 造，增加了3 个系列的K Y F 一3 0 型浮选机，2 0 1 0 年用6 个系列的K Y F 一1 0 型浮选机替换原有的老旧 浮选机。 3 ．2K Y F 一1 0 和K Y l 卜3 0 型浮选机的结构和工作 原理 K Y F 型浮选机是北京矿冶研究总院研制生产 的一种充气机械搅拌式浮选设备，K Y F 一1 0 和 K Y F 一3 0 型浮选机具有相同的结构，其结构简图见 图6 ，其主要部件由叶轮、定子、槽体、空心轴、 轴承体及电机等组成。 K Y F 一1 0 和K Y F 一3 0 型浮选机工作原理【4 】电 机通过V 型j 角带驱动主轴部件上的大皮带轮旋 转，大皮带轮通过主轴带动叶轮旋转，与此同时槽 内矿浆经定子圆盘与槽底之间的空间吸人叶轮叶片 间，同时，由鼓风机给入的低压空气经风道、空气 调节阀、空心主轴进入叶轮腔的空气分配器内，通 过分配器周边的圆孔进入叶轮叶片间，矿浆与空气 在叶轮叶片间进行充分混合后，由叶轮上半部向周 边甩出，甩出的矿浆和空气的混合物向斜上方运 动，被定子稳流和定向后，进入到整个槽体中。矿 化气泡上升到槽体表面形成泡沫层，泡沫溢流到泡 万方数据 2 0 11 年增刊1 金永涛等首钢秘鲁铁矿浮选工艺及设备 2 0 1 图6K Y F - 1 0 和K Y F - 3 0 型浮选机结构简图 F i g ．6 S t r u c t u r eo fK Y F - 1 0a n dK Y F - 3 0f l o t a t i o n c e l l l 一空气分配器；2 卅轮；卜_ 定子；4 槽体；5 空心轴； 6 轴承体；7 一电机 沫槽中，一部分矿浆返回叶轮区进行再循环，另一 部分矿浆则通过槽体壁上的流通孔进入下一台浮选 机进行再次浮选。 3 ．3 K Y F 一1 0 和K Y F 一3 0 型浮选机工艺配置 2 0 0 9 年扩能改造时，选用K Y F - 3 0 型浮选机共9 台，每个系列3 台，工艺配置见图7 。 【垤艮l 匠l 匠 K Y F一3 0K Y F．3 0K Y F } 3 0 I 图7K Y F 一3 0 型浮选机配置 F i g ．7A r r a n g e m e n to fK Y F - 3 0f l o t a t i o nc e l l 2 0 1 0 年针对选矿厂浮选设备老化、性能差， 将原来国外生产的小型浮选机全部更换为K Y F 一1 0 型浮选机，6 个浮选系列，每个系列5 台，共3 0 台浮选机。K Y F 一1 0 型浮选机配置见图8 。 目前，2 个系列的K Y F 一3 0 型浮选机和4 个系 列的K Y F 一1 0 型浮选机已经投入工业生产，浮选机 图8K Y F 一1 0 型浮选机配置 F i g ．8A r r a n g e m e n to fK Y F - 1 0f l o t a t i o nc e l l 表2细粉系列的生产指标 T a b l e2P r o d u c td a t ao ff i n ec o n c e n t r a t e 产品 一7 4 1 t m 含量，％矿浆浓度，％矿石密度／ g c m 4 铁，％硫，％ 浮选给矿 8 7 ．25 9 ．65 ．0 6 9 ．00 ．5 6 3 浮选精矿8 8 ．3 4 5 ．2 5 ．06 9 ．9O ．1 4 8 浮选尾矿 8 7 ．1 1 9 ．15 ．04 4 ．71 2 ．11 7 细粉精矿 8 7 ．3 6 9 ．90 ．1 4 8 运转平稳，具有良好的浮选工艺指标，为首钢秘鲁 铁矿创造了良好的经济效益。细粉系列的生产指标 见表2 。 4 结语 首钢秘鲁铁矿股份有限公司是首钢集团重要的 海外铁矿基地，选矿厂采用阶段磨矿、弱磁选回收 矿石中铁矿物、利用浮选进行脱硫作业获得最终铁 精矿的工艺流程。选矿厂采用北京矿冶研究总院研 制生产的C L F 一8 型粗颗粒浮选机、K Y F 一3 0 型浮选 机和K Y F 一1 0 型浮选机，这些浮选设备投入生产 后，运转平稳，具有良好的浮选工艺指标，为首钢 秘鲁铁矿创造了良好的经济效益，为我国浮选机进 入国际市场提供了良好的基础。 参考文献 【lJI M C ．R e p o r ta b o u tL 4 b o r a t o r y I n v e s t i g a t i o n s o nF i v e I r o nO r eS a m p l e sf r o mt h eS h o u g a n gH i e r r oP e m [ R ] ．2 0 0 8 ． [ 2 ] 刘惠林，刘振春，王勇，等．粗颗粒浮选机的研制与应用 [ J ] ．矿冶，1 9 9 8 2 5 8 - 6 2 ． [ 3 ] 沈政昌．杨丽君，陈东，等．大型冶炼炉渣专用浮选机的 研制及其应用[ J ] ．有色设备，2 0 c r 7 3 1 4 1 6 ． [ 4 ] 沈政昌，刘振春，卢世杰，等．K Y F 一5 0 充气机械搅拌式浮 选机研制[ J ] ．矿冶，2 0 0 l 3 3 1 3 6 ． 万方数据