SLon磁选机提高选钛回收率的研究与应用.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿 冶 工 程 M I N I N GA N D Ⅳ町A L L U R G I C A LE N G n q E E R 丑q G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 S L o n 磁选机提高选钛回收率的研究与应用① 熊大和1 2 1 ．赣州金环磁选设备有限公司，江西赣州3 4 1 0 0 0 ；2 ．赣州有色冶金研究所，江西赣州3 4 1 0 0 0 摘要攀枝花和承德等地区拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，早期的选钛以重选为主，T i O 的选矿回收率只能达到1 0 ％左右，大量的 细粒钛铁矿损失在尾矿中。自从1 9 9 4 年以后，S L o n 立环脉动高梯度磁选机开始在钛铁矿选矿工业中应用，使细粒级和微细粒级钛 铁矿得到了较好的回收。S L o n 磁选机和浮选新技术的发展使我国钛铁矿选矿技术水平得到了迅速提高。目前我国钛铁矿选矿回 收率普遍达到2 0 ％至4 0 ％T i O 。本文介绍S L o n 磁选机提高钛铁矿选矿回收率的研究与应用。 关键词S L o n 立环脉动高梯度磁选机；钛铁矿；回收率 中图分类号T D 9 2 4文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 1 4 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 0 5 7 0 6 我国四川省的攀枝花、西昌，河北省的承德及山 东、云南等地拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，这些地区的 选矿厂普遍是通过破碎、磨矿后用弱磁选机选出磁铁 矿。弱磁选尾矿中含有3 ％至1 5 ％T i O 的钛铁矿，在 1 9 8 0 年以前，大部分选厂将弱磁选尾矿作为最终尾矿排 放，其钛铁矿基本上没有回收。1 9 8 0 年攀枝花钢铁公司 建成了我国第一条从钒钛磁铁矿磁选尾矿中回收钛铁 矿的生产线1 。生产采用的工艺流程为“重选一浮选 脱 硫 一电选”流程，主要回收0 ．2 5 - 0 ．0 7 4m n q 粒级钛铁矿， 每年生产5 万吨钛精矿，钛精矿品位4 6 ．2 ％～4 6 ．5 ％ T i O 注生产钛白粉的钛精矿品位要求达到4 6 ％T i O 以上 ，T i O 回收率占磁选尾矿的8 ．7 2 ％左右旧J 。 1 9 8 0 年至1 9 9 5 年期间，我国选钛技术主要是将 螺旋溜槽、摇床等重选设备用于粗选作业回收较粗粒 级的钛铁矿∞J ，其精矿再用电选或浮选的方法精选。 选钛回收率一般占磁选尾矿的1 0 ％T i O 左右。由于 当时选矿设备和选矿技术的限制，细粒级钛铁矿绝大 部分当尾矿排放。 S L o n 立环脉动高梯度磁选机是我国自行研制的新 一代高效强磁选设备，该机利用磁力、脉动流体力和重 力的综合力场分选弱磁性矿石，该机转环立式旋转、反 冲精矿、配有矿浆脉动机构、具有选矿效率高、磁介质不 易堵塞、分选粒度范围较宽、可靠性高和能耗低的优点。 该机从1 9 9 4 年开始在国内外的钛铁矿选矿中试验和应 用，对提高我国的选钛回收率做出了重要的贡献。 过多次技术改造形成如图l 所示的流程，该流程将磁 选尾矿 选磁铁矿的尾矿，即选钛原矿，选钛回收率从 这里开始计算，下同 除渣，弱磁选除铁后，分成三个 粒级，即粗粒级 0 ．1m m 、细粒级 一0 ．1 O ．0 4 5m m 和微细粒级 - 0 ．0 4 5m m 。其中粗粒级和细粒级分别 用强磁选、螺旋溜槽和摇床重选，最后干燥后用电选精 选，得到品位为4 6 ．5 ％T I O 左右的钛精矿。而微细粒 级因受当时选矿设备和技术的限制作为尾矿排放。 硫 钛精矿尾矿钛精矿 图l 攀钢选钛厂早期的选钛流程 1 9 9 5 年以前 化物 - 攀钢选钛厂的选钛技术进步 5 万喜嚣莩兰票茎喜翼眚喜塞妥军茎蓑磊 1 ．1 攀钢选钛厂早期的选钛流程矿1 0 万吨。该流程的建设成功，实现了我国钒钛磁铁 攀钢选钛厂早期的选钛流程始建于1 9 8 0 年，后经 矿选钛工业从无到有的转变。 ①收稿日期2 0 1 4 0 5 2 8 作者简介熊大和 1 9 5 2 - ，男，江西萍乡人，博士，教授级高级工程师，从事立环脉动高梯度磁选机的研发及应用工作。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 上述流程存在的主要问题有 1 一0 ．0 4 5m m 微细粒级直接排人尾矿，虽然流程 图上注明的微细粒级是- 0 ．0 4 5m m ，但是由于水力分 级设备分级效率不高，该粒级中仍有较多的 0 ．0 4 5 m m 钛铁矿直接排入尾矿。 2 该流程的分级、浓缩作业环节多，其溢流中损 失的钛铁矿较多。 3 螺旋溜槽和摇床选钛的作业回收率较低。 上述原因导致了该流程选钛回收率较低，以年处 理5 0 0 万吨磁选尾矿，其中T i O 品位为1 0 ％，年产1 0 万吨品位为4 7 ％T i O 的铁精矿计算，T i O 的回收率 为9 ．4 0 ％左右。 1 ．2 S L o n 磁选机在攀钢选钛厂回收一0 ．0 4 5m m 粒级 钛铁矿 攀钢选钛厂原先的选钛流程中，- 0 ．0 4 5m m 粒级 作为尾矿排放 图1 ，其中T i O 的金属占有率为4 0 ％ 左右，因此，攻克这部分物料的选钛难题，对提高全流 程的选钛回收率具有重要的意义。1 9 9 4 年至1 9 9 6 年，攀钢选钛厂联合赣州有色冶金研究所等单位开展 了从这部分物料中回收钛铁矿的小型试验和工业试 验，取得了突破性的研究成果，并于1 9 9 6 年在攀钢选 钛厂采用一台S L o n 一1 5 0 0 立环脉动高梯度磁选机建 立了第一条微细粒级选钛试验生产线 图2 。 矿泥 - e ．o l g m m 钛精矿尾矿 图2 攀钢选钛厂第一条- 0 ．0 4 5m m 选钛生产流程 由于浮选作业要求脱出- 0 ．0 1 9m m 粒级矿泥，否 则会造成浮选作业泡沫过多跑槽，该流程中首先用旋 流器脱出一0 ．0 1 9m m 矿泥，然后用一台S L o n - 1 5 0 0 磁 选机粗选，其粗选精矿再用浮选脱硫和浮选精选钛铁 矿，最终得到品位为4 7 ％T i O 以上的优质钛精矿。 该流程中，S L o n 磁选机的作业回收率达到 7 6 ．2 4 ％T i O ，浮选的作业回收率也达到了7 5 ％T i O ， 左右，全流程的选钛回收率达到了3 0 ％T i O ，左右。但 是由于- 0 ．0 1 9m m 粒级未人选，这部分T i O 金属量损 失了4 3 ．4 9 ％，严重影响了钛铁矿回收率的进一步提高。 上述选钛生产线一年生产2 万吨优质钛精矿。随 后的几年该厂又分两期建成后八系统和前八系统 - 0 ．0 4 5m m 粒级选钛生产线，至2 0 0 4 年，该厂一0 ．0 4 5 m m 钛精矿的年产量达到1 5 万吨左右，加上粗粒级钛 精矿，该厂年产钛精矿达到2 8 万吨左右。 1 ．3 攀钢选钛厂钛铁矿选矿的扩能改造工程 经过多年的生产实践证明，强磁选．浮选的选钛流 程与重选一电选流程比较具有回收率较高、生产成本较 低、生产环节较易控制的优点。2 0 0 8 年，攀钢选钛厂 进行选钛扩能改造工程，具体实施计划有 1 将粗粒级选钛流程由原来的重选- 电选流程改 为强磁选- 浮选流程。 2 优化细粒级选钛流程。 3 钛精矿产量由改造前的2 8 万吨／年提高到4 0 万吨／年。 攀钢选钛厂委托赣州金环磁选设备有限公司所做 的选钛流程如图3 。 该流程的主要特点为 1 磁选尾矿只分成粗粒级和细粒级入选，充分发 挥S L o n 磁选机本身的脱泥功能，尽可能减少分级溢流 的损失。 2 细粒级强磁选作业由过去的S L o n 磁选机一次 选别改为四次选别，即S L o n 磁选机一粗一扫选和一精 一扫选；粗粒级强磁选作业采用S L o n 磁选机一次粗 选，其粗精矿分级再磨后用弱磁选机除铁，其尾矿用 S L o n 磁选机一精一扫选。这些措施保证了强磁选作 业对钛铁矿有较高的回收率和较高的精矿品位。比较 图2 和图3 可见，细粒级进入浮选作业的T i O 金属量 由4 3 ％左右提高到 3 7 ．6 5 ／5 2 ．5 5 7 2 ．1 0 ％ 7 2 ％左右。 粗粒级进入浮选作业的T i O 金属量高达该粒级的 3 6 ．8 3 ／4 7 ．7 8 7 7 ．0 8 ％ 7 7 ％左右。 3 该选钛流程充分利用了S L o n 磁选机处理量 大，生产成本低，脱泥效果较好的优点，大幅度提高强 磁选作业的选钛回收率，为浮选创造了较好的条件。 在保证钛精矿品位达到4 7 ％T i O 以上的前提下，浮选 作业T i O 回收率可保证在7 0 ％左右，全流程的T i O ， 回收率达到5 2 ．1 7 ％。 2 0 0 8 年至2 0 0 9 年，攀钢选钛厂参考各家的选钛 试验流程并结合现场的条件进行了选钛扩能改造， 2 0 1 0 - 2 0 1 2 年该厂实现年产优质钛精矿分别为4 8 万 吨、5 0 万吨和5 2 万吨，目前生产上全流程实际达到的 T i O 回收率为4 0 ％左右，虽然选钛回收率比以前提高 了很多，由于生产条件的限制，许多作业环节还没有达 到最佳状况。选钛回收率的提高还有很大的潜力。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 熊大和S L o n 磁选机提高选钛回收率的研究与应用 5 9 附笔湍黼笋 爷汽丽i m m l l w 利智酣蝴 3 9 ．鹞I L 二 S L 吼I 誓遗棚舭 l 互构纨∞广．i 1 广9 6 l l l 【．∞ 3 1 7 5 S L ∞l 麓选机扫选 胆0 9 邕7 苤4 5 ． 2 ． 1 1 6 ．2 1 凯5 8 浮I 选∞一3 3 9 ．5 8 1 ．9 9 2 1 ．8 l 纲粒擐I 堑箜； 墅 - 0 ．0 7 7 m m 占8 5 ．7 2 叼l 5 2 2 2 孺渣l 筛 渣 弱戤机腋 糊5 0 ．1 9 S L o n 二I ■运机租造 1 8 ．9 6 ；l 媚1 3 5 ．0 6 ；4 ．弱 ∞．∞I1 6 ．∞ S L o n I 磁选机扫选 9 ．％4 7 ．3 4 眈．1 7 钍精矿 蟹[9．617．98 1 2 ．5 3 2 2 ．2 4l1 1 ．∞ 3 0 ．7 5 S L o nl 蠢琏机扫选 I3 ．髓1 6 ．2 6 | 1 6 ．3 7 2 0 ．8 3 I3 7 ．髓 浮I 选 1 1 ．3 5 9 ．1 5 1 1 ．4 6 辐2 ．驰 3 7 互1 8 ；3 ．1 0 4 ．1 7 5 0 ．4 4 4 l 鹋 舶．0 3 图3 攀钢选钛厂扩能改造试验流程 赣州金环公司试验 2 S L o n 磁选机在攀钢综合厂的应用 2 ．1 攀钢综合厂早期的选钛流程 攀钢综合厂为攀钢附属集体企业，主要从攀钢排 放的总尾矿中分流一部分回收铁精矿和钛精矿，原选 钛流程采用螺旋溜槽粗选，摇床精选的重选流程 图 4 ，由于螺旋溜槽和摇床对细粒级回收率都很低，因 此全流程的选钛回收率仅为7 ％T i O 左右。 钛精矿至尾矿库 图4 攀钢综合厂早期的选钛流程 渣 2 ．2 攀钢综合厂早期采用S L o n 磁选机的选钛流程 攀钢综合厂2 0 0 2 年采用S L o n 磁选机建立了新的 选钛流程 图5 。攀钢的总尾矿用盘式选铁机选出残 余的磁铁矿等强磁性物质。剩余的作为选钛原矿。该 流程的特点是选钛原矿全粒级进入S L o n 磁选机作一 次粗选一次精选，避免了水力分级机溢流中T i O 损失 注由于水力分级机的分级效率不高，溢流中往往有 图5 攀钢综合厂采用S L o n 磁选机的选钛流程 爿 丛髓堕吼 ∞一 万方数据 6 0 矿冶工程 第3 4 卷 1 5 ％左右 2 0 斗m 的钛铁矿适合于浮选回收 。由于 S L o n 磁选机本身有脱泥的作用，它可将绝大部分一l O “m 的矿泥排人尾矿中，在S L o n 磁选机的精选作业 中，采用较低的背景磁感应强度还可将大部分一2 0 斗m 的矿泥排人尾矿中 注- 2 0 斗m 的矿泥包括该粒级的 钛铁矿在进入浮选之前要尽可能脱除，否则会对浮选 造成不利影响 。S L o n 磁选机精选作业的精矿产率只 有1 6 ％左右，再用小型的高效浓缩机脱除- 2 0 岬的 残余矿泥，然后用浮选得到合格钛精矿。通过技术改 造，该流程的选钛回收率由原重选作业的7 0 kT i O 提 高到2 7 ％T i 0 2 左右。 2 ．3 S L o n - 4 0 0 0 磁选机在攀钢综合厂的应用 攀钢密地选矿厂从钒钛磁铁矿中回收铁精矿和钛 精矿，其综合尾矿每年约7 0 0 万吨，全部排往尾矿库。 攀钢选矿综合厂2 0 0 2 年采用了三台S L o n - 1 5 0 0 磁选 机建立新的选钛流程 图5 。但是用于粗选作业的2 台S L o n - 1 5 0 0 磁选机合计只能处理6 0t ／h 给矿，该厂 钛精矿产量只能达到每年2 万吨左右。随着攀钢密地 选钛厂选钛技术水平的提高，目前排往尾矿库的尾矿 T i O 品位由原来的7 ．6 8 ％左右下降至6 ．5 0 k 左右，因 此，如果不改造，该厂的钛精矿产量有进一步下降的趋 势。2 0 1 1 年年底，首台S L o n - 4 0 0 0 立环脉动高梯度磁 选机在该厂应用 进行工业试验 ，取代原有粗选作业的 S L o n 一1 5 0 0 磁选机，该机每小时给矿量为4 6 0t 约占总 尾矿的5 0 ％ 左右，一年多的工业试验，取得的工业试验 指标为 S L o n 一4 0 0 0 单机作业指标 给矿品位6 ．4 1 ％ T i 0 2 ，精矿品位1 3 ．3 8 ％T i 0 2 ，尾矿品位3 ．6 4 ％T i 0 2 ，T i 0 2 作业回收率5 9 ．3 6 ％的良好指标。全流程的选钛指标 为给矿品位6 ．4 1 ％T i 0 2 ，钛精矿品位4 7 ．0 2 0 kT i 0 2 ， T i 0 2 回收率2 8 ．1 6 ％。2 0 1 3 该厂又采购了一台S L o n - 4 0 0 0 磁选机进行扩产改造，2 台S L o n 一4 0 0 0 磁选机均 已投入生产 图6 ，该流程年处理攀钢密地选厂7 0 0 万吨综合尾矿，目前已达到年产品位为4 7 ％T i O 的优 质钛精矿1 8 万吨左右。 图62 台S L o n 一4 0 0 0 磁选机在攀钢从总尾矿中回收钛铁矿 3 重钢西昌矿业有限公司选钛流程的 进步 3 ．1 重钢西昌矿业有限公司早期的选钛流程 重钢西昌矿业有限公司 原名为重钢太和铁矿 位于四川省西昌市，该公司拥有一座较大的钒钛磁铁 矿矿床，矿石性质与攀枝花钒钛磁铁矿类似。其选矿 流程是原矿经破碎、磨矿、弱磁磁选机回收磁铁矿。其 选铁尾矿中含T i O 1 2 ％左右。为回收该尾矿中的钛 资源，该公司于1 9 9 5 年建成了第一条选钛生产线 图 7 。该流程首先将磁选尾矿分级成粗粒级、细粒级及 溢流。粗粒级用螺旋溜槽粗选，其粗精矿进行分级磨 矿后与细粒级合并，用滚筒中磁机选出残余的强磁性 物质，然后用摇床分选，摇床精矿再用浮选精选，浮选 精矿作为最终钛精矿。 钛精矿 尾矿 图7 重钢太和铁矿2 0 0 0 年以前采用的选钛流程 该重- 浮流程存在的主要问题有 1 由于当时选用的水力分级设备 斜板浓密箱 分级效率不高，有3 0 ％左右的T i O 损失在溢流中。 2 螺旋溜槽和摇床的分选粒度下限只能达到3 0 岬左右，对细粒级钛铁矿的回收率很低。螺旋溜槽 的作业回收率仅为5 9 ％左右，摇床的作业回收率仅为 4 7 ％左右。 3 该流程的重选段包括分级、螺旋溜槽和摇床的 T i O 综合回收率仅为2 2 ．4 2 0 k 。 4 钛铁矿浮选是正浮选，即泡沫产品为钛铁矿精 矿，螺旋溜槽和摇床都不能回收细粒级钛铁矿，造成浮 选的给矿粒度偏粗，由于钛铁矿比重 4 ．7 4 ．8g ／e m 3 较大，较粗粒级的钛铁矿容易沉槽，因此造成浮选作业 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 熊大和S L o n 磁选机提高选钛回收率的研究与应用 6 l 回收率偏低。 上述原因导致了该流程选钛回收率只能达到 1 0 ％T i O 左右。1 9 9 5 年至2 0 0 0 年，该公司采用该流 程每年只能回收20 0 0 余吨钛精矿。 3 ．2 S L 0 n 磁选机早期在西昌矿业公司分选钛铁矿的 流程 重钢西昌矿业有限公司于2 0 0 0 年开始采用S L o n 立环脉动高梯度磁选机进行选钛流程的技术改造，经 过改造后的选钛流程如图8 。 磁选尾矿 钛精矿尾矿 图8 重钢西昌矿业有限公司采用S L o n 磁选机的选钛流程 该流程采用S L o n 磁选机取代了螺旋溜槽和摇床。 磁选尾矿首先用水力分级机分成 0 ．0 2m m 沉砂 和 一0 ．0 2m m 溢流 ，沉砂用S L o n 磁选机粗选，其精矿分 级磨矿，用滚筒永磁中磁机除去磁铁矿等强磁性物质 后再用S L o n 磁选机精选，其精矿进入浮选精选。 上述流程的主要优点有 1 由于S L o n 磁选机的选矿粒度下限可达到1 0 ～ 2 0 m ，磁选尾矿用水力分级机分级时可控制溢流部 分少跑一些。让更多的细粒级钛铁矿进入S L o n 磁选 机的选别作业。对比图7 和图8 可知，溢流部分流失 的T i O ，金属量由3 2 ％左右降低至1 7 ％左右。 2 由于S L o n 磁选机分选粒度范围较宽，其入选 原矿不再分粗粒级和细粒级，简化了选矿流程。 3 S L o n 磁选机取代螺旋溜槽和摇床后作业回收 率大幅度提高。尽管原矿品位大幅度降低了 经过几 年开采后，太和铁矿的原矿T i O 品位大幅度降低了 ， 但S L o n 磁选机的作业回收率分别比螺旋溜槽和摇床 高2 2 ％左右和3 2 ％左右。进入浮选作业的T i O 金属 量由原重选作业的2 2 ％左右提高到4 8 ％左右。 4 浮选作业的给矿粒度组成更好了。由于S L o n 磁选机对- 0 ．1 5 0 ．0 2m m 钛铁矿粒级回收率高达8 5 ％ 以上，这一粒度范围正好是浮选的最佳粒度。因此浮 选的作业回收率由过去的4 8 ％T i O 左右提高到目前 的6 9 ％T i 0 2 左右。 S L o n 磁选机在西昌矿业公司的成功应用大幅度 提高了该矿钛铁矿的回收率，尽管入选原矿品位降低 了，T i O 的回收率由过去的1 0 ％左右提高到3 3 ％左 右。钛精矿品位保证在4 7 ％T i O 以上。至2 0 0 7 年， 该矿实现年产优质钛精矿1 2 万吨。 3 ．3S L 0 n 磁选机在西昌矿业公司分选钛铁矿的扩建 流程 近年，重钢西昌矿业有限公司计划逐步将原矿处 理量由2 2 0 万吨／年扩建至10 0 0 万吨／年 设计年处 理铁矿石10 0 0 万吨，选出3 3 3 万吨磁铁矿精矿，选完 磁铁矿的尾矿6 6 7 万吨作为选钛原矿 ，扩建过程中 新增了7 台S L o n - 3 0 0 0 和1 台S L o n - 2 5 0 0 磁选机用于 钛铁矿分选，原选钛流程中的S L o n 一2 0 0 0 磁选机和 S L o n 一1 7 5 0 磁选机也部分得到利用。其新的选钛流程 如图9 。该流程中，选钛原矿 即选铁尾矿 经浓缩脱 泥后用S L o n - 3 0 0 0 磁选机粗选，其粗精矿经浓缩、分 级磨矿至- 0 ．0 7 4m m 粒级占5 0 ％，然后用S L o n - 2 0 0 0 和S L o n 一1 7 5 0 磁选机精选，其磁选精矿再用浮选脱硫 并精选钛精矿，最终得到品位为4 7 ％T I O 以上的优质 钛精矿。 目前该生产流程已投产1 8 个月，采出原矿处理量 达到7 0 0 万吨／年左右，年产优质钛精矿3 0 万吨左右， 待项目全部达产，其钛精矿产量可望由扩建前的1 2 万 吨／年增加至4 5 万吨／年左右。 选铁尾矿砸6 7 万吨／年 钛精矿 尾矿 图9 重钢西昌矿业有限公司选钛扩建设计流程 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 4 结论 1 我国钒钛磁铁矿的选钛技术在1 9 8 0 年以前几 乎是一片空白，1 9 8 0 ～1 9 9 0 年发展了以重选和电选为 主的选钛流程，实现了我国钒钛磁铁矿选钛技术从无 到有的转变，但是，由于当时细粒级钛铁矿不能回收等 原因，T i O 回收率只能达到占选钛原矿的1 0 ％T i 0 2 左右。 2 从1 9 9 4 年以后，S L o n 立环脉动高梯度磁选机在 钒钛磁铁矿的选钛流程中得到应用，使一4 5 2 0 脚的钛 铁矿得到较好的回收，T i O 回收率普遍达到占选钛原矿 的2 0 ％一4 0 ％T 1 0 2 ，钛精矿品位达到4 7 ％T i 0 2 以上。 3 通过对选钛流程的优化，充分利用强磁选机处 理量大和作业成本低的优点，在选钛流程的一段强磁 选和二段强磁选作业中增加扫选作业，可较大幅度地 提高强磁选钛作业回收率。通过优化的选钛流程，在 选钛原矿品位1 0 ％T i O 左右的前提下，目前生产上已 经达到全流程T i O 回收率占选钛原矿的4 0 ％左右，钛 精矿品位达到4 7 ％T i O 以上。 参考文献 [ 1 ]孟长春，刘胜华．攀钢选钛厂细粒钛铁矿浮选工艺技术研究与发 展探讨[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 8 1 1 1 5 ． [ 2 ] 邹建新，杨成，彭富昌，等．攀西地区钒钛磁铁矿提钛工艺与技术 进展[ J ] ．金属矿山，2 0 0 7 7 7 - 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