镜铁山周边某微细粒磁铁矿选矿工艺研究.pdf

镜铁山周边某微细粒磁铁矿选矿工艺研究 ① 王永刚１， 杨云虎２ （１．甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，甘肃 嘉峪关 ７３５１００； ２．甘肃钢铁职业技术学院， 甘肃 嘉峪关 ７３５１００） 摘 要 对酒钢镜铁山周边某微细粒磁铁矿进行了选矿工艺研究。 采用 Ｎａ２ＣＯ３＋ＮａＯＨ 调整矿浆 ｐＨ 值为 １１，以六偏磷酸钠分散矿 浆，添加腐植酸钠进行选择性絮凝磁选，可获得铁精矿品位 ６３．３１％、回收率 ７９．４５％，精矿品位比常规磁选提高了 １．７７ 个百分点，回 收率提高了 ３．３６ 个百分点。 关键词 磁铁矿； 细磨磁选； 选择性絮凝磁选 中图分类号 ＴＤ９２４文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０４．０１６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０４－００６１－０３ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｆｒｏｍ Ｍｉｎｅｓ Ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ Ｊｉｎｇｔｉｅｓｈａｎ Ｄｅｐｏｓｉｔ ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ⁃ｇａｎｇ１， ＹＡＮＧ Ｙｕｎ⁃Ｈｕ２ （１．Ｇａｎｓｕ Ｊｉｕ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｈｏｎｇｘｉｎｇ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００， Ｇａｎｓｕ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇａｎｓｕ Ｓｔｅｅｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００， Ｇａｎｓｕ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｍｉｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｆｒｏｍ ｍｉｎｅｓ ａｒｏｕｎｄ Ｊｉｎｇｔｉｅｓｈａｎ ｉｎ Ｊｉｕ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｗｉｔｈ Ｎａ２ＣＯ３ａｎｄ ＮａＯＨ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｔｅ ｐｕｌｐ ｐＨ ａｓ １１， ｈｅｘａｍｅｔａｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｔｏ ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｓｌｕｒｒｙ， ｓｏｄｉｕｍ ｈｕｍａｔｅ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ６３．３１％ Ｆｅ ａｔ ７９．４５％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｗａｓ ｆｉｎａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｕｐ ｂｙ １．７７ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ３．３６ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ； ｆｉｎｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ 酒钢地处西北内陆甘肃嘉峪关市，是我国西北地 区规模较大的钢铁联合企业。 自有矿山镜铁山矿年产 能 １ ０００ 万吨的两个选厂，一选厂年处理能力 ６５０ 万 吨，二选厂年处理能力 ４００ 万吨，铁精矿年产 ５３０ 余万 吨，铁料自给率约 ３０％。 沿海港口到嘉峪关的单位运 输成本约 ２００ 元／ ｔ，故酒钢若使用海外进口矿，与沿海 钢企相比成本处于劣势。 酒钢镜铁山矿区地处北祁连山西段铁铜金钨钼等 多金属成矿带，北祁连山柳沟峡⁃镜铁山⁃古浪峡铁矿 带区域内累计勘查控制资源量 ８ 亿吨左右，扣除镜铁 山桦树沟矿区、黑沟矿区累计探明储量 ５．５６ 亿吨，尚 有 ２．４４ 亿吨资源潜力，因此研究利用酒钢周边铁资源 很有必要。 在工艺矿物学研究的基础上，借鉴国外类似选厂 的生产实践及相关资料，本文对酒钢周边某微细粒磁 铁矿开展了选矿工艺试验研究，通过电位调整、强化分 散、选择性絮凝磁选工艺，获得了较为满意的选矿指标。 １ 矿石性质 试样取自镜铁山周边，其化学成分及物相分析结 果见表 １～３。 表 １ 试样化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ ＦｅＯＣａＯＭｇＯＳＰ烧损 ２８．３６４３．５６５．６１１３．５１１．７１２．１３０．０２０．２５２．８６ 表 ２ 试样中铁相分析结果 铁物相品位／ ％分布率／ ％ 磁铁矿２５．１７８８．７５ 碳酸铁１．４２５．００ 黄铁矿０．１２０．４５ 硅酸铁０．２３０．８０ 赤铁矿１．４２５．００ 合计２８．３６１００．００ ①收稿日期 ２０１６－０１－１８ 作者简介 王永刚（１９７１－），男，甘肃会宁人，高级工程师，主要从事选矿工艺研究工作。 第 ３６ 卷第 ４ 期 ２０１６ 年 ０８ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１６ 表 ３ 脉石矿物组成（质量分数） ／ ％ 石英长石 白云石 绿泥石 绢云母 铁白云石 方解石 其他合计 ２８．７１０．４７．８３．９３．２３．７２．７１．２６１．６ 从表 １～３ 可知，试样中铁品位达到 ２８．３６％，ＳｉＯ２ 含量高达 ４３．５６％，主要有价矿物为磁铁矿；脉石矿物 主要为石英、长石，次为白云石、铁白云石、方解石等碳 酸盐类矿物，少许绿泥石、绢云母等硅酸盐类矿物，矿 石中 Ｓ、Ｐ 有害杂质含量少。 为了考查主要矿物的共、伴生及其包裹关系与嵌 布情况，进行了光学显微分析。 结果表明磁铁矿以浸 染状或稠密浸染状分布在碳酸盐及硅酸盐矿物砾砂 中，晶粒多见自形立方体状，部分沿边缘被赤铁矿交 代，极少有散落的磁铁矿独立分布，嵌布粒度在 ０．００５ ～０．０５ ｍｍ 之间；菱铁矿零散分布于碳酸盐矿物砾砂 中，粒径 ０．０２～０．２ ｍｍ 之间；石英部分为粗粒颗粒，零 散或毗连状分布，多见微细粒石英呈集合体团粒状或 脉状分布，个别砾砂中石英呈粉砂状结构，被钙质胶 结，显钙质粉砂岩特征，嵌布粒度在 ０．００１～０．４ ｍｍ 之 间；长石多呈残余状晶粒分布，可被绢云母交代，粒径 ０．０２～０．５ ｍｍ 之间；白云石呈细粒集合体状分布，嵌布 粒度在 ０．０１～０．１ ｍｍ 之间；部分被 Ｆｅ ２＋ 所替代，呈黄褐 色的铁白云石，自形的菱面体状零散分布，嵌布粒度在 ０．０２～０．２ ｍｍ 之间。 为进一步确定矿物含量与粒度之间的关系，为后 续分选时的物料细度确定提供依据，进行了主要矿物 嵌布粒度特性分析，结果如表 ４ 所示。 表 ４ 各粒级矿物含量分布情况 粒度／ μｍ 含量／ ％ 磁铁矿石英 ＋７４ ０．５１０．０ －７４＋４５ ２．０１５．０ －４５＋３８ ７．５２５．０ －３８＋２５ ２０．０２０．０ －２５＋１０ ４９．０２５．０ －１０ ２１．０５．０ 从表 ４ 可知，目的矿物磁铁矿以细粒级为主不均 匀嵌布，其中＋４５ μｍ 粒级仅占 ２．５％，－１０ μｍ 粒级含 量高达 ２１％，而目前选矿技术水平还无法对其进行有 效回收，这是导致回收率偏低的原因之一；石英均匀分 布于各个粒级中，故分选过程必须要细磨。 为确定各矿物的解离与粒级之间的关系，进行了 磨矿细度与解离度之间的关系试验，结果如表 ５ 所示。 表 ５ 解离度测定结果 －０．０３０ ｍｍ 粒级含量／ ％ 解离度 ／ ％ 单体 ／ 个 连生体／ 个 １／４２／３１／１３／２４／１ ７５６３．９５１ ０５０１ ３５０６３０７０３２１７ ８２８０．７３１ ６５０７５０４３２５４２１１４ ９６９２．１１１ ９６０４１０１４２２４１５１０ １００９６．１３２ ７５０２５６８５１０１８１２ 从表 ５ 可知，随着磨矿细度增加，磁铁矿解离度逐 渐增加，当磨矿细度达到－３０ μｍ 粒级占 ９６％时，磁铁 矿解离度达到 ９２．１１％，再继续增加磨矿细度，解离度 增幅缓慢，而磨矿能耗大幅增加，故确定要获得高品位 高回收率的铁精矿，磨矿细度必须达到－３０ μｍ 粒级 占 ９６％以上。 ２ 选矿试验研究 ２．１ 磁选试验 为降低磨矿成本，磁铁矿生产工艺一般为阶段磨 矿、阶段磁选。 通过试验确定适宜的工艺条件为粗选 磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９０．４３％，粗选场强为 １１１．４４ ｋＡ／ ｍ，可获得粗精矿铁品位 ３５．４６％、回收率 ８８．３１％；精选磨矿细度为－０．０３０ ｍｍ 粒级占 ９３％，精 选场强为 ４７．７６ ｋＡ／ ｍ，可获得精矿铁品位 ６１．５４％、铁 回收率 ７６．０９％。 磁选数质量流程见图 １。 B3 * 21 22 23 3 83 63 B6 -0.074 mmC90.43 -0.030 mmC93 3 5 ; 8 /;5 100.00;28.36 100.00 70.63;35.46 88.31 29.37;11.29 11.69 32.42;9.64 11.02 64.93;10.44 23.91 3.14;10.84 1.20 38.21;57.36 77.29 35.07;61.54 76.09 47.76 kA/m 111.44 kA/m 47.76 kA/m 图 １ 磁选数质量流程 ２．２ 选择性絮凝磁选试验 选择性絮凝工艺的前期是矿物高度分散。 石英、硅 酸盐、氧化铁矿物、碳酸盐矿物的 ｐＨＰＺＣ（或 ｐＨＩＥＰ）值分 别为 ２、５、７、９．５ 左右，当 ｐＨ＝１１ 左右时，石英的 ζ⁃电位 高达－１２０ ｍＶ，氧化铁矿物的 ζ⁃电位也接近－６０ ｍＶ，其 它矿物表面也显负电位，各种矿物之间必然高度分散。 腐植酸钠的羧基、羟基官能团对金属离子特别是高价 ２６矿 冶 工 程第 ３６ 卷 金属离子如 Ｆｅ ３＋ 、Ａｌ ３＋ 具有交换、吸附、配合、螯合作 用，使得其能选择性絮凝金属氧化物（如氧化铁矿物， 铝土矿）。 选择性絮凝工艺成功应用的典范是美国蒂 尔凳选厂［１］。 受此启发，对该细粒嵌布的磁铁矿进行 了选择性絮凝磁选试验研究，原则流程如图 ２ 所示，试 验结果如表 ６ 所示。 B3 * 21 22 233 83 63 B6 ,0 60 图 ２ 选择性絮凝⁃磁选原则流程 表 ６ 选择性絮凝⁃磁选试验结果 腐植酸钠用量／ （ｇｔ －１ ）精矿 ＴＦｅ 品位／ ％回收率／ ％ ５００６２．９５７８．７９ １ ０００６３．３１７９．４５ １ ５００６３．２５７９．３３ 试验得到的较好分散条件为矿浆质量百分比浓 度为 １５％，Ｎａ２ＣＯ３用量 ３００ ｇ／ ｔ（添加 Ｎａ２ＣＯ３既可以 提高矿浆 ｐＨ 值，又可以消除矿浆中 Ｃａ ２＋ 、Ｍｇ ２＋ 离子的 影响，避免活化石英而带正电形成异相吸附导致分离 困难），ＮａＯＨ 用量 ７５０ ｇ／ ｔ。 当腐植酸钠用量 １ ０００ ｇ／ ｔ 时，可获得磁选品位为 ６３．３１％、回收率 ７９．４５％的铁精 矿，与常规磁选指标（品位 ６１．５４％、回收率 ７６．０９％）相 比，品位提高了 １．７７ 个百分点，回收率提高了 ３．３６ 个 百分点。 ３ 产业化可行性分析 ３．１ 工艺可行性说明 该磁铁矿磨矿细度须达到－３０ μｍ 粒级占 ９３％以 上，选矿工艺的关键点为磨矿和过滤过程。 一般来说 磨矿细度为－７４ μｍ 粒级占 ９０％时用球磨机，磨矿细 度达到－７４＋２０ μｍ 时采用塔磨机，－２０ μｍ 时采用 Ｉｓａ 磨机。 采用塔磨机比球磨机节省功耗约 ５０％［２］，采用 Ｉｓａ 磨机比球磨机节省功耗 ２０％以上［３］。 高效全自动压滤机已经工业应用于微细粒精矿过滤， 如锡矿山闪星锑业选厂，过滤物料－４０ μｍ 粒级含量 高达 ９５％，使用高效全自动压滤机后滤饼水分从 ２２％ 降到 １４％；加拿大罗氏湾铁精矿－３８ μｍ 粒级占 ９６％， 使用该过滤机滤饼水分小于 ７．５％［４］。 因此目前的磨 矿过滤装备可以满足该矿石的工业生产需求。 ３．２ 经济可行性分析 选厂的生产成本如表 ７ 所示。 表 ７ 成本分析表 项目选矿比 单位成本／ （元ｔ －１ ） 原矿精矿 原料７６．０５２１３．７００５ 动力 ２．８１ １６．８６４７．３８ 制造费用２５．９３７２．８６ 总成本１１８．８４３３３．９４ 以相似选厂的生产成本为依据，充分考虑该磁铁 矿的磨矿难度，测算得到的生产成本为 ３３３．９４ 元／ ｔ。 目前酒钢宏兴采购的品位 ６３％磁铁精矿价格为 ４４０ 元／ ｔ，利润空间为 ４４０－３３３．９４ ＝ １０６．０６ 元／ ｔ。 若建设 一个规模为 ４００ 万吨的选厂，投资 １０ 亿元，年产铁精 矿１４２．３５ 万吨，年创效１４２．３５ 万吨１０６．０６ 元／ ｔ＝１．５１ 亿元，估算投资回收期为 ６．６６ 年。 ４ 结 论 酒钢周边磁铁矿磨矿细度须达到－３０ μｍ 方可基 本解离，采用常规的阶段磨矿、阶段磁选，铁品位为 ６１． ５４％，回收率为 ７６． ０９％。 采用 Ｎａ２ＣＯ３（３００ ｇ／ ｔ） ＋ ＮａＯＨ（７５０ ｇ／ ｔ）调整矿浆 ｐＨ 值为 １１， 矿浆分散剂六 偏磷酸钠用量 ３００ ｇ／ ｔ，调整矿浆浓度约 １５％，添加腐 植酸钠 １ ０００ ｇ／ ｔ，进行选择性絮凝⁃磁选，精矿品位 ６３．３１％、回收率 ７９．４５％。 由于酒钢地处内陆，与沿海相比，外购铁精矿成本 偏高，因此，开发钢厂周边铁矿很有必要。 同时随着国 产选矿装备的升级更新，使得该矿石的产业化工艺可 行，经济效益显著。 参考文献 ［１］ 孙传尧． 选矿工程师手册［Ｍ］． 北京冶金工业出版社，２０１４． ［２］ 余永富，余侃萍，陈 雯． 国外部分选矿厂细粒级磨机的应用对比 ［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１１，３１（５）２６－３１． ［３］ 王薛芬． 从 Ｋａｒａｒａ 磁铁矿项目设计看细磨设备的发展［Ｊ］． 现代 矿业， ２００９（８）５０－５３． ［４］ 徐美良． ＣＲＩＭＭ 矿用高效全自动压滤机研制与应用［Ｊ］． 科技风， ２０１３（３）８７． ３６第 ４ 期王永刚等 镜铁山周边某微细粒磁铁矿选矿工艺研究