太钢袁家村难选铁矿石选矿工艺研究.pdf
太钢袁家村难选铁矿石选矿工艺研究 ① 王永章1, 罗良飞2 (1.太钢集团岚县矿业有限公司,山西 岚县 030027; 2.长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南 长沙 410012) 摘 要 在工艺矿物学研究的基础上,通过选矿多流程对比试验研究,提出了适合太钢袁家村难选铁矿石的选矿工艺流程。 采用 粗粒湿式预选⁃两段阶磨⁃两段弱磁选⁃反浮选⁃浮尾再磨弱磁精返浮选流程可以得到精矿产率 30.19%、TFe 品位 69.13%、回收率 69.45%的指标。 关键词 袁家村铁矿; 难选铁矿; 闪石型原生矿; 弱磁选; 反浮选 中图分类号 TD92文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2016.05.014 文章编号 0253-6099(2016)05-0053-04 Beneficiation Technology for Yuanjiacun Refractory Iron Ore WANG Yong⁃zhang1, LUO Liang⁃fei2 (1.Lanxian Mining Co Ltd, TISCO, Lanxian 030027, Shanxi, China; 2.Changsha Research Institute of Mining & Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China) Abstract Based on process mineralogy study and comparative beneficiation tests of multiple flowsheets, an applicable flowsheet is proposed to treat Yuanjiacun refractory iron ore. A process flowsheet consisting of a wet preconcentration of coarse grains, two stages of grinding, two stages of low intensity magnetic separation (LIMS), a reverse flotation, and a regrinding⁃LIMS of flotation tailings with the LIMS concentrate returned to the flotation process, resulted in an iron concentrate with a yield of 30.19%, a TFe grade of 69.13% and a TFe recovery of 69.45%. Key words Yuanjiacun iron ore; refractory iron ore; amphibole⁃type primary ore; low intensity magnetic separation (LIMS); reverse flotation 太钢袁家村铁矿属于鞍山式沉积变质型微细粒嵌 布磁赤混合型铁矿,矿区总储量为 12.5 亿吨,其中难 选闪石型原生矿储量高达 2.45 亿吨,采用粗碎+半自 磨⁃球磨⁃弱磁⁃强磁⁃再磨⁃反浮选工艺流程。 原矿中含 有大量与铁矿物可选性相近的绿泥石、角闪石等含铁 硅酸盐矿物,选矿分选难度较大。 随着生产中采矿开 采出的闪石型难选铁矿石逐渐增加,直接配入现有选 厂生产流程影响选厂生产指标,就近堆放现场严重影 响采场施工,丢之造成资源浪费,倒转堆存增加处理成 本。 通过对 1、2、10、11 号矿体的 7 个单样和探槽大样 进行了实验室详细的可选性试验研究,基本查明了各 矿体矿样的可选性,并根据矿山未来 10 年各矿体开采 比例,配制综合样进行扩大连选试验,取得了良好的技 术指标。 为经济高效开发利用袁家村铁矿的闪石型难 选铁矿石资源找到经济可行的选矿工艺流程。 1 矿石性质 原矿化学多元素分析结果见表 1,铁矿物化学物 相分析结果见表 2。 表 1 原矿化学多元素分析结果(质量分数) / % TFeFeO Fe2O3SiO2TiO2Al2O3 CaOMgO 30.1310.2731.6346.850.162.152.292.47 MnONa2OK2OPSCIg 0.0710.100.170.0640.100.753.55 表 2 铁化学物相分析结果 铁相含量/ %分布率/ % 磁铁矿中铁20.3867.64 半假象赤铁矿中铁1.565.18 赤(褐)铁矿中铁3.3010.95 碳酸盐中铁1.053.49 硫化物中铁0.070.23 硅酸盐中铁3.7712.51 合计30.13100.00 由表 1~2 可以看出,矿石中可供选矿回收的主要 ①收稿日期 2016-03-25 作者简介 王永章(1965-),男,山西洪洞人,高级工程师,主要从事微细粒铁矿采选及造球技术工作。 第 36 卷第 5 期 2016 年 10 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.36 №5 October 2016 万方数据 组分是铁,需要排除的组分以 SiO2为主,有害杂质磷 和硫含量均低;磁铁矿中铁和半假象赤铁矿中铁占总 铁 72.82%,硅酸盐中铁占 12.51%。 经镜下鉴定、X 射线衍射分析和扫描电镜分析,矿 石中金属矿物以磁铁矿为主,少量赤铁矿、镜铁矿。 脉 石矿物各样品中较为常见的均为石英、闪石(包括铁 闪石、铁镁闪石、阳起石和透闪石等)、绿泥石、方解石 和白云石等,部分样品尚含有少量斜长石、黑云母、黑硬 绿泥石和滑石,其他微量矿物包括磁黄铁矿、黄铜矿、毒 砂、钛铁矿、辉石、白云母、绢云母、菱铁矿、磷灰石、榍 石、金红石和锆石等。 样品中主要矿物含量见表 3。 表 3 主要矿物组成(质量分数) / % 磁铁矿 半假象 赤铁矿 假象 赤铁矿 镜铁矿 赤铁矿 黑硬 绿泥石 金属 硫化物 方解石 白云石 闪石 28.22.40.94.20.40.14.512.2 褐铁矿石英绿泥石长石滑石云母其它 0.538.56.50.40.30.40.50 矿石中主要目的矿物的粒度组成及其分布特点对 确定磨矿细度和制订合理的选矿工艺流程有着直接的 影响。 为此,在显微镜下对各样品中铁矿物的嵌布粒 度进行了统计,结果见表 4。 表 4 矿石中铁矿物嵌布粒度 粒级/ mm分布率/ % -0.42+0.30 3.09 -0.30+0.21 7.64 -0.21+0.15 14.45 -0.15+0.105 18.16 -0.105+0.075 16.38 -0.075+0.052 16.47 -0.052+0.038 10.94 -0.038+0.026 6.46 -0.026+0.019 3.16 -0.019+0.013 1.61 -0.013+0.010 1.06 -0.010 0.59 合计100.00 由表 4 可以看出,样品中铁矿物均属细粒~微细 粒嵌布的范畴。 要得到高品位的铁精矿,只采用单一 的磁选流程是比较难的。 2 选矿试验 工艺矿物学研究表明,袁家村闪石型原生矿属于 难选铁矿,嵌布粒度细、镶嵌关系复杂、含铁硅酸盐较 高,导致铁回收率不高。 因此,预选抛尾、阶磨阶选、早 丢早收都是降低选矿成本的有效途径。 进行常规的阶 段磨矿⁃阶段弱磁选试验,以及浮选、高效磁选试验,尽 量减少需要细磨的矿量,降低磨矿成本,为实现大规模 工业化低成本生产奠定基础。 2.1 全弱磁选流程试验 2.1.1 湿式预选试验 结合碎磨流程,对-3 mm 原矿进行了湿式预选抛 尾试验,磁场强度 0.2 T,结果见表 5。 由表 5 可知, -3 mm 湿式预选可以抛出产率近 20%的尾矿,精矿品 位提高 4.35 个百分点。 表 5 原矿湿式预选试验结果 产品名称产率/ %品位/ %回收率/ % 精矿80.1634.4891.73 尾矿19.8412.558.27 给矿100.0030.13100.00 2.1.2 一段弱磁选试验 将湿式粗粒抛尾得到的粗精矿磨至-0.075 mm 粒 级占 85%,进行了弱磁一粗一精分选试验,粗选磁场 强度0.2 T,精选磁场强度0.175 T,结果见表6。 由表6 可以看出,一段磨矿⁃一粗一精弱磁选抛出了作业产率 45.95%的尾矿,精矿品位提高到 51.57%。 表 6 一段弱磁选试验结果 产品名称产率/ %品位/ %回收率/ % 精矿54.0551.5781.40 尾矿 1 45.95 13.60 19.60 尾矿 214.96 给矿100.0034.25100.00 2.1.3 粗精矿再磨弱磁选试验 对一段磨选的粗精矿进行了不同再磨细度试验,结 果见表 7。 磁选采用一粗一精流程,粗选强度 0.175 T, 精选磁场强度 0.125 T。 表 7 弱磁粗精矿再磨再选细度试验结果 磨矿细度产品名称产率/ %品位/ %回收率/ % -0.045 mm 93.5% -0.025 mm 67.8% 精矿79.1860.8993.00 尾矿 1 20.82 16.57 7.00 尾矿 222.84 给矿100.0051.84100.00 -0.038 mm 97.0% -0.025mm 84.9% 精矿74.1063.8091.33 尾矿 1 25.90 16.61 8.67 尾矿 223.14 给矿100.0051.76100.00 -0.025 mm 91.0% -0.019 mm 81.4% 精矿73.3564.3591.01 尾矿 1 26.65 16.72 8.99 尾矿 222.75 给矿100.0051.86100.00 -0.025 mm 93.9% -0.019 mm 86.9% 精矿71.5565.8790.48 尾矿 1 28.45 16.61 9.52 尾矿 224.17 给矿100.0052.09100.00 45矿 冶 工 程第 36 卷 万方数据 由表 7 可以看出,随着磨矿细度增加,精矿品位逐 步提高,采用弱磁选工艺要得到 TFe 品位大于 65%的 铁精矿,粗精矿再磨细度-0.025 mm 粒级含量必须达 到 93.9%(-0.019 mm 粒级占 86.9%)。 2.2 弱磁精矿浮选流程试验 由于采用全磁流程最终磨矿细度达到-0.025 mm 粒级占 93.9%(-0.019 mm 粒级占 86.9%),磨矿成本 较高,且大规模生产实现受设备处理能力等限制。 工业 实践证明浮选是铁精矿提铁降杂最有效的选矿方法,通 过反浮选可高效分离出弱磁铁精矿中的贫连生体,因 此,采用浮选工艺进行了放粗精矿磨矿细度试验。 浮选试验的给矿为再磨细度-0.045 mm 粒级占 93.5%经弱磁选得到的弱磁精矿,TFe 品位 60%左右。 浮选试验使用的捕收剂 CM⁃27、抑制剂 CYZ⁃20 为长沙 矿冶研究院研发生产的药剂。 捕收剂 CM⁃27 具有碱 用量少、选择性强、回收率高等优点;CYZ⁃20 是一种速 溶高效铁矿抑制剂,配制简单方便,只需加水搅拌即 可,对铁矿物选择性抑制效果比苛化淀粉好。 2.2.1 NaOH 用量试验 在 CYZ⁃20 用量 800 g/ t、CaO 用量 200 g/ t、CM⁃27 用量 500 g/ t 条件下,进行了 NaOH 用量试验,结果见 表 8。 由表 8 可以看出,适宜的 NaOH 用量为 600 g/ t。 表 8 粗选 NaOH 用量试验结果 NaOH 用量 / (gt -1 ) 产品 名称 产率 / % 品位 / % 回收率 / % 精矿61.3867.7869.54 300尾矿28.6247.2030.46 给矿100.0059.83100.00 精矿62.2567.9270.96 400尾矿37.7545.8429.04 给矿100.0059.59100.00 精矿63.2468.1471.87 500尾矿36.7645.8828.13 给矿100.0059.96100.00 精矿66.2768.0775.69 600尾矿33.7342.9524.31 给矿100.0059.96100.00 2.2.2 CYZ⁃20 用量试验 NaOH 用量 600 g/ t、CaO 用量 200 g/ t、CM⁃27 用量 400 g/ t,进行了 CYZ⁃20 用量试验,结果见表 9。 由表 9 可以看出, CYZ⁃20 的适宜用量为 800 g/ t。 2.2.3 CaO 用量试验 NaOH 用量 600 g/ t、CYZ⁃20 用量 800 g/ t、CM⁃27 用量 400 g/ t,进行了不同 CaO 用量试验,结果见表 10。 表 10 结果说明,不加 CaO 时反浮选也可以正常 进行,添加CaO可以提高浮选分选效率,当CaO用量 表 9 粗选 CYZ⁃20 用量试验结果 CYZ⁃20 用量 / (gt -1 ) 产品 名称 产率 / % 品位 / % 回收率 / % 精矿64.8967.6073.53 600尾矿35.1144.9726.47 给矿100.0059.65100.00 精矿67.9667.8177.04 700尾矿32.0444.9722.96 给矿100.0059.81100.00 精矿66.3367.9475.54 800尾矿33.6743.3524.46 给矿100.0059.66100.00 精矿65.0168.2974.00 900尾矿34.9944.5826.00 给矿100.0059.99100.00 表 10 粗选 CaO 用量试验结果 CaO 用量 / (gt -1 ) 产品 名称 产率 / % 品位 / % 回收率 / % 精矿73.9866.3582.38 0尾矿26.0240.3517.62 给矿100.0059.59100.00 精矿69.1867.7278.31 150尾矿30.8242.0921.69 给矿100.0059.82100.00 精矿67.6167.8076.80 300尾矿32.3942.7523.20 给矿100.0059.69100.00 精矿55.0967.8662.34 450尾矿44.9150.2827.66 给矿100.0059.96100.00 增加到 450 g/ t 时,回收率大幅度降低,而精矿品位基 本没有变化。 综合考虑精矿品位和回收率,CaO 用量 不宜大于 300 g/ t。 2.2.4 CM⁃27 用量试验 NaOH 用量600 g/ t、CYZ⁃20 用量800 g/ t、CaO 用量 300 g/ t 条件下,进行了 CM⁃27 用量试验,结果见表 11。 表 11 粗选 CM⁃27 用量试验结果 CM⁃27 用量 / (gt -1 ) 产品 名称 产率 / % 品位 / % 回收率 / % 精矿68.3667.7877.52 300尾矿31.6442.4622.48 给矿100.0059.77100.00 精矿67.6167.8076.80 400尾矿33.3942.7523.20 给矿100.0059.69100.00 精矿58.3968.8267.11 500尾矿41.6147.3232.89 给矿100.0059.87100.00 精矿47.8468.0454.43 600尾矿52.1651.9645.57 给矿100.0059.64100.00 55第 5 期王永章等 太钢袁家村难选铁矿石选矿工艺研究 万方数据 由表 11 可以看出,随着 CM⁃27 用量增加,尾矿品 位随之提高,当 CM⁃27 用量超过 400 g/ t 后,回收率大 幅度降低。 考虑到浮选闭路流程需增加精选作业,粗 选 CM⁃27 用量选择 300 g/ t。 2.3 弱磁精矿淘洗磁选试验 近几年来,对弱磁精矿提铁降杂的高效磁选设备有 长足进步,磁选柱、淘选机、提铁降杂机等都在工业上得 以应用,其生产成本相对比浮选低。 考查了弱磁设备对 弱磁精矿提铁降杂的效果,采用 Φ100 mm 淘洗机对再 磨细度-0.045 mm 粒级占93.5%经弱磁选得到的弱磁精 矿进行了不同上升水量提铁试验,结果见表 12。 表 12 弱磁精矿淘洗机分选试验结果 上升水量 / (Lh -1 ) 产品 名称 产率 / % 品位 / % 回收率 / % 精矿92.2762.8396.59 800尾矿7.7326.433.41 给矿100.0060.01100.00 精矿82.0565.3789.25 1 100尾矿17.9536.0010.75 给矿100.0060.10100.00 精矿52.7766.1457.84 1 250尾矿47.2353.8642.16 给矿100.0060.34100.00 精矿14.2062.3714.68 1 400尾矿85.8059.9985.32 给矿100.0060.33100.00 由表 12 可以看出,随着上升水量加大,精矿 TFe 品 位提高到 66.14%,再增加上升水量,淘洗机分选状态变 坏,精矿品位不升反降。 因此,上升水量选择1 100~1 250 L/ h。 2.4 扩大连选试验 根据实验室小型试验多方案对比,确定了扩大试验 以磁⁃浮流程和弱磁⁃淘洗流程为主流程,结果见表 13。 扩大连选试验采用磁⁃浮流程浮选再磨再选并入 浮精,可以放粗精矿磨矿粒度,第二段磨矿细度-0.045 mm 粒级占 94.3%,得到了综合精矿 TFe 品位 67.48%、 回收率 70.18%;采用磁⁃浮流程浮选再磨再返回浮选, 表 13 流程试验结果 流程磨矿细度 产品 名称 产率 / % 品位 / % 回收率 / % 预选⁃阶磨弱磁⁃ 反浮选⁃浮尾 再磨再选 一段-0.075 mm 85.3% 二段-0.045 mm 94.3% 三段-0.019 mm 92.5% 精矿31.2467.4870.18 尾矿68.7613.0329.82 给矿100.0030.04100.00 预选⁃阶磨弱磁⁃ 反浮选⁃浮尾 再磨再选返浮选 一段-0.075 mm 85.4% 二段-0.045 mm 93.8% 三段-0.020 mm 84.2% 精矿30.1969.1369.45 尾矿69.8113.1530.55 给矿100.0030.04100.00 预选⁃阶磨弱磁⁃ 淘洗⁃溢流 再磨再选 一段-0.075 mm 85.0% 二段-0.045 mm 93.7% 三段-0.020 mm 89.8% 精矿32.4165.0270.07 尾矿67.5913.3229.93 给矿100.0030.07100.00 第二段磨矿细度-0.045 mm 粒级占 93.8%,得到了精 矿 TFe 品位 69.13%、回收率 69.45%;采用淘洗磁选, 第二段磨矿细度-0.045 mm 粒级占 93.7%,得到了精 矿 TFe 品位65.02%、回收率70.07%。 可见,预选⁃阶磨 弱磁⁃反浮⁃浮尾再磨再选流程可作为此类铁矿大规模 低成本开发的高效选矿工艺流程。 3 结 论 1) 袁家村铁矿闪石型原生矿属于微细粒嵌布、镶 嵌关系复杂的难选原生磁铁矿,全弱磁流程最终需要 细磨至-0.025 mm 粒级占 93.9%(-0.019 mm 粒级占 86.9%),精矿 TFe 品位达到 65.87%。 2) 采用反浮选对磨矿细度-0.045 mm 粒级占 93.5% 得到的弱磁精矿进一步提铁降杂,可得到 TFe 品位 66%以上的精矿。 采用淘洗机也可以得到 TFe 品位大 于 66%的精矿,但作业回收率浮选明显占优。 3) 扩大连选试验采用磁⁃浮流程浮选再磨再选并 入浮精,可以放粗精矿磨矿粒度,第二段磨矿细度 -0.045 mm 粒级占 94.3%,得到了综合精矿 TFe 品位 67.48%、回收率 70.18%;采用磁⁃浮流程浮选再磨再返 回浮选,第二段磨矿细度-0.045 mm 粒级占 93.8%,得 到了精矿 TFe 品位 69.13%、回收率 69.45%;采用淘洗 磁选在第二段磨矿细度-0.045 mm 粒级占 93.7%,得 到了精矿 TFe 品位 65.02%、回收率 70.07%。 预选⁃阶 磨弱磁⁃反浮⁃浮尾再磨再选流程可作为此类铁矿大规 模低成本开发的高效选矿工艺流程。 中国知网版权声明 本刊已许可中国学术期刊(光盘版)电子杂志社在中国知网及其系列数据库产品中以数字化方式 复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。 该社著作权使用费与本刊稿酬一并支付。 作者向本刊提交 文章发表的行为即视为同意本刊上述声明。 矿冶工程编辑部 2016 年 10 月 65矿 冶 工 程第 36 卷 万方数据