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磁滑轮抛尾技术在密地选矿厂的应用实践 ① 卢 斌 (攀钢集团矿业有限公司 选矿厂, 四川 攀枝花 617067) 摘 要 介绍了密地选矿厂磁滑轮抛尾技术的工业化应用过程及相关试验研究。 磁滑轮抛尾技术的应用提高了精矿产量,降低了 选矿成本,有效利用了废弃资源,延长了矿山寿命。 关键词 磁滑轮抛尾; 选矿; 钒钛磁铁矿 中图分类号 TD92文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2014.02.016 文章编号 0253-6099(2014)02-0061-03 Practical Application of Tailings Discarding Technology by Magnetic Pulley in Midi Concentrator LU Bin (Mineral Processing Plant, Mining Company of Panzhihua Iron & Steel Groups Corporation, Panzhihua 617067, Sichuan, China) Abstract The commercial application and relevant experimental study on tailings⁃discarding technology by using magnetic pulley in Midi Concentrator were introduced. It shows that the application of such technology can lead to an increased yield of concentrates with reduced cost in mineral processing, resulting in not only an effective utilization of the disposed resources, but also an extended mine life. Key words tailings discarding by magnetic pulley; mineral processing; vanadium-titanium magnetite ores 攀钢集团矿业公司密地选矿厂设计年原矿处理量 1 350 万吨,采用三段开路破碎,一段闭路磨矿,一粗一 精一扫选铁磁选流程。 选矿厂尾矿入选钛厂选钛,设 计采用弱磁、强磁、重选、浮选、电选的联合选钛流程。 近年来,选矿厂实施了破碎闭路改造,阶段磨矿、阶选 选别流程改造,选钛厂进行了强磁、浮选流程全面改 造。 2010 年选矿厂年原矿处理量为 1 350 万吨,生产 TFe 品位 54%以上钒钛铁精矿 536.45 万吨,选钛厂生 产钛精矿 35 万吨。 但攀枝花钒钛磁铁矿经过 30 多年的开发利用,采 场已进入中深部开采,原矿品位逐年下降,铁矿石资源 日趋贫乏,矿山产能下降,原矿入选量满足不了选矿厂 生产需要,为延长攀枝花矿区服务年限和确保年 500 万吨以上的钒钛磁铁精矿产量,必须对每年采出的 500~600 万吨低品位(品位在 18%~23%之间)矿石进 行利用,弥补采矿供矿能力的不足。 低品位矿石的利 用必然会带来入磨原矿品位的降低,为降低能耗,尽早 将废石及极贫连生体从选矿流程中剔除,实现低品位 矿石的工业化应用,矿业公司在众多试验的基础上,于 2009 年实施了磁滑轮抛尾项目改造,以达到有效利用 资源、提高入磨矿石品位、降低选矿成本、改善矿石磨 选特性、确保铁精矿产能的目的。 1 矿石性质 攀技花矿区钒钛磁铁矿矿床属海西期辉长岩的晚 期岩浆矿床。 工业矿体在岩体中呈似层状产出,规模 大、层次稳定,后因构造破坏及沟谷彻割,沿走向自北 东向南西分成朱家包包、兰家火山、尖包包等 6 个矿 体。 矿石中主要金属矿物有钛磁铁矿、钛铁矿,其次为 磁赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、次生磁铁矿。 硫化矿物以 磁黄铁矿为主,另有钴镍黄铁矿、硫钴矿、硫镍钴矿等。 脉石矿物以钛普通辉石、斜长石为主,其次为钛闪石、 橄榄石、绿泥石、蛇纹石等。 多元素及矿物组成分析结 果分别见表 1 和表 2。 表 1 矿石化学多元素分析结果(质量分数) / % 矿样TFeFeOFe2O3TiO2V2O5SiO2Al2O3CaO 尚难利用矿18.22 13.32 11.258.150.1434.10 10.76 10.22 表内矿31.46 24.01 18.29 11.960.2821.027.446.50 矿样MgOMnOCoK2ONa2OSP2O5烧失 尚难利用矿6.290.230.010.151.770.440.0582.01 表内矿6.110.310.020.050.670.640.0712.05 ①收稿日期 2013-11-26 作者简介 卢 斌(1963-),女,四川攀枝花人,工程师,主要从事选矿技术工作。 第 34 卷第 2 期 2014 年 04 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.34 №2 April 2014 表 2 矿物组成(质量分数) / % 矿样 钛磁 铁矿 钛铁 矿 赤褐 铁矿 钛辉 石 斜长 石 绿泥石 等 硫化 物 合计 尚难利用矿 16.64 11.701.2034.3230.444.641.06100.00 表内矿42.40 11.601.1023.6013.706.001.60100.00 2 磁滑轮抛尾技术 2.1 磁滑轮抛尾相关试验 1) 1991 年密地选矿厂进行了 70~20 mm 矿石的 干选试验,试验结果表明,磁滑轮抛尾尾矿产率为 6 05%,尾矿品位为 13.30%,精矿品位提高了 0.8 个百 分点。 2) 2003 年密地选矿厂进行了0~15 mm 矿石抛尾 工业试验,试验结果表明,磁滑轮在皮带速度为 1.83 m/ s、分矿板最佳高度 400 mm 条件下,抛尾产率平均 为 1.24%,尾矿品位为 14.90%,入磨品位提高了 0.16 个百分点,试验指标较差。 主要原因为原矿粒度较 细,-15 mm 粒级含量达到98.08%,粗颗粒少,含有5% 左右的水分,粗细粒级粘结,磁滑轮磁力与皮带滚筒离 心力匹配不佳,不能有效地吸附磁性矿物,为了控制抛 尾尾矿品位小于 15%,导致抛尾产率低,原矿品位提 高幅度小。 3) 2007 年进行的 40%配比的尚难利用矿试验表 明,0~ 70 mm 粒级抛尾产率为 9.57%,尾矿品位为 13 51%,精矿品位提高了 1.51 个百分点;0~20 mm 抛 尾产率为 12.36%,精矿品位提高了 1.98 个百分点,尾 矿品位为 13.44%。 通过试验比较,并结合密地选矿厂现场布局特点, 最终选择 0~70 mm 抛尾作为工业化应用的抛尾粒级。 2.2 磁滑轮抛尾设计及改造 2.2.1 设计指标 设计指标见表 3。 表 3 选别技术指标表 项目 年用量 / (万吨年 -1 ) 品位 / % 产率 / % 回收率 / % 入厂混合矿1)1 43328.30100.00100.00 干选废石15714.5010.975.62 入磨矿石2)1 27630.0089.0394.38 尾矿77614.5454.1527.84 1) 铁品位 19.70%的尚难利用矿比例 20.50%; 2) 入磨品位提高 1.7 个百分点。 2.2.2 工艺流程 原矿经 2 台 PX1200/180 旋回破碎 机粗破后,经 4 台 PYB2200 弹簧圆锥破碎机和 2 台 CH880 山特维克破碎机破碎,皮带转运至干选矿仓, 再分配给 12 台干选磁选机,尾矿输送到废石矿仓,由 火车运至排土场堆存。 精矿进入由 8 台 PYD2200 液 压圆锥破碎机和 2 台 H8800 山特维克破碎机及 10 台 2DYK3072 圆振动筛组成的闭路破碎,最终产品粒度 为-15 mm 粒级占 90%。 工艺流程图见图 1。 图 1 70~0 mm 粒级干式抛尾流程图 2.2.3 磁滑轮抛尾改造内容 该项目于 2009 年初开 始新建,2009 年底完工。 主要改造内容 1) 为满足抛尾后中破作业能力增加的需要,将 2 台 PYB2200 标准圆锥破碎机更换为 2 台 CH880 型圆 锥破碎机,新破碎机单台处理能力达到 1 400 t/ h 以 上,实现了与干式抛尾系统能力的匹配。 2) 在选矿厂新建干式磁选抛尾作业 2 个系列, 12 台 CTDG0814F 永磁干式磁选机对中破产品(70~0 mm)进行干式磁选抛尾。 主要设备见表 4。 表 4 干选系统设备表 序号规格名称数量 单容 / kW 总容 / kW 单重 / t 总重 / t 1CTDG800 永磁干式磁选机102222010100 2B=1400 变速胶带给料机10151501.1211.2 3B=1400 重型漏矿车25.522217.535 4B=1000 重型漏矿车15.521113.7 5Q=5 t 电动葫芦48.325.20.421.68 6Q=3 t 电动葫芦25.310.60.410.82 712001200 电液动扇形闸门51.57.51.26 2.3 脱磁试验 2.3.1 消除剩磁试验研究 攀枝花钒钛磁铁矿具有 剩磁大、矫顽力大的特点,实验室用 XMQL420450 格 子型球磨机与分级机进行磨矿分级试验表明,不脱磁 时分级机根本无法进行分级,分级机无溢流,返砂量逐 步增加,磨选系统无法正常运行。 利用脱磁器脱磁后, 分级机能正常分级,溢流堰内没有发现明显的浆糊不 能分级现象。 因此磁滑轮抛尾后的入磨矿石在进入磨 机前需进行脱磁处理。 2.3.2 脱磁前后可磨可选试验 实验室以 0~70 mm 磁滑轮抛尾、经细破后的最终破碎产品为原料,采用 XPE60100 破碎机破碎至-3 mm。 经破碎后的-3 mm 26矿 冶 工 程第 34 卷 矿样采用 0.38 mm 筛网进行筛分,+0.38 mm 矿样采用 XMQ- Φ240 90 锥 形 球 磨 矿 机 进 行 磨 矿。 采 用 XCHSΦ50 型磁选管进行选别,磁选管磁场强度为 68 kA/ m,脱磁器为实验室 SBT-50 型脱磁器。 脱磁前后 可选性试验结果见表 5。 表 5 脱磁前后可选试验结果 类 别 磨矿时间 / min -0.074 mm 粒级含量/ % 名称 产率 / % 铁品位 / % 钛品位 / % 回收率 / % 脱 磁 前 精矿44.0055.6412.6776.17 1070.27尾矿56.0013.259.8523.83 原矿 100.00 32.1410.68100.00 精矿43.6755.7112.5875.62 1172.87尾矿56.3313.2810.1624.38 原矿 100.00 32.1710.68100.00 精矿43.3355.9312.5175.40 1274.47尾矿56.6713.7210.3124.60 原矿 100.00 32.1410.68100.00 脱 磁 后 精矿45.0055.7112.5977.57 1071.47尾矿55.0013.289.7822.43 原矿 100.00 32.3211.18100.00 精矿44.6755.7812.5977.09 1175.80尾矿55.3313.2710.3822.91 原矿 100.00 32.3211.18100.00 精矿44.3356.0812.5776.92 1278.27尾矿55.6713.1310.3023.08 原矿 100.00 32.3211.18100.00 表 5 数据表明,脱磁后新生-0.074 mm 粒级含量 高于脱磁前,说明脱磁后对磨矿有利;脱磁前与脱磁后 磨矿 10 min 以上时,- 0.074 mm 粒级含量均大于 70%,脱磁后比脱磁前粒度更细;脱磁后铁精矿品位 55.64%~56.08%,铁精矿产率 43.33% ~45.00%,回收 率 75.40%~77.57%;精矿中钛品位 12 51%~12.67%。 可以看出,脱磁后指标均优于脱磁前指标。 2.3.3 脱磁器的研制及应用 脱磁与不脱磁的试验 表明,攀枝花钒钛磁铁矿必须进行脱磁才能进行正常 的磨矿分级,脱磁后的磨选指标优于不脱磁。 因此在 自行研制的矿浆脱磁器基础上,成功开发原矿皮带干 式脱磁器,并在 16 个系列原矿皮带安装了脱磁器。 生 产指标对比考查结果见表 6。 表 6 脱磁前后粒度筛析及分级效率考查/ % 阶段 一段 排矿 二段 排矿 筛子 给矿 一段 沉砂 二段 沉砂 筛上 脱磁前19.5420.3245.336.5813.5412.87 脱磁后18.5419.8440.117.5814.6815.99 阶段 一段 溢流 二段 溢流 筛下 一段旋流 分级效率 二段旋流 分级效率 筛分 效率 脱磁前40.5245.3361.5450.9632.9443.62 脱磁后38.7740.1158.9447.0725.8644.02 从表 6 可看出,脱磁后的细粒级含量增加,脱磁 后的旋流器及筛分效果均优于脱磁前。 2.4 干式磁选机最佳操作参数确定 新破碎机改造完成后,对新破碎机衬板各个时期 的粒度组成情况进行了考查,结果见表 7。 新破碎机 改造后,主要运行 CH880 破碎机,PYB2200 圆锥破碎 机作为备用设备。 改造后破碎机生产情况见表 8。 从 表 7 可看出,CH880 破碎机初中期的产品粒度+70 mm 粒级含量很少,给料粒度满足-70 mm 的要求。 表 7 干式磁选机给料粒度组成表 粒级 / mm 给矿粒级 产率/ % CH880 破碎机产品粒级产率/ % 初期 中期(运行237 h) 末期 PYB2200 破碎机 产品粒级产率/ % +350 +70 50.250.044.603.15 +40 15.1511.5618.1229.3725.45 +20 13.3527.1529.0122.5431.15 +15 3.437.137.655.756.87 +12 2.094.294.023.413.36 -12 15.7349.8841.1634.3230.02 合计100.00100.00100.00100.00100.00 表 8 改造后破碎机生产能力一览 破碎机种类 设定排矿口 / mm 实际排矿口 / mm 生产能力 / (th -1 ) CH880 破碎机 初期 中期 末期 44 44 44 44.1 44.4 53 1 456 1 439 2 011 PYB2200 破碎机28.5644 CTDG0814 干式磁选机的磁场为永磁磁场,实测 圆筒表面磁场强度平均为 200 kA/ m。 试验进行了皮 带带速、分矿板距干式磁选机头轮中心位置、给矿量、 磁偏角等条件试验,确定干选机最佳操作参数为分矿 板最佳位置为距干式磁选机头轮中心 65 cm,最佳皮 带带速为 50 Hz(即 2 m/ s),最佳磁偏角为 118,最佳 给矿量为 420~450 t/ h。 干式磁选机在最佳操作参数 下,来矿品位平均为 28.99%时,抛出尾矿品位平均为 13.75%,尾矿产率平均为 9.52%,精矿品位平均为 30 50%,抛尾作业后的精矿品位比抛尾作业前原矿品 位提高了 1.51 个百分点,作业回收率 95 27%。 生产考查表明抛尾实际产率为 6.77%,理论产率 为 6.83%,入磨品位提高了 1.27 个百分点。 生产指标 统计见表 9。 表 9 2010 年磁滑轮抛尾生产指标统计表 破矿量 / 万吨 抛尾量 / 万吨 抛尾产率/ %品位/ % 实际理论来矿精矿尾矿 1 319.5689.466.776.8331.9333.2014.78 (下转第 67 页) 36第 2 期卢 斌 磁滑轮抛尾技术在密地选矿厂的应用实践 作为对照,采用 QL90AP 型螺旋分选机对 2#矿进 行了粗、扫、精选流程试验,结果见表 8。 结果表明,2# 矿选别指标明显优于 1#矿。 粗、扫、精选的作业处理 量分别为2146.6 kg/ (h头)、2432.0 kg/ (h头)、1741.4 kg/ (h头),均在合理范围内。 其作业浓度分别为 31.3%、28.8%、20.0%,亦是合理的。 精选精矿 Zn、Cu、 Sn、S 和 Fe 对原矿的富集比分别为 11.5、2.6、4.9、9.1 和 2.5。 若实现闭路选别,将中矿扫选回收率折入粗选回收 率,并提高粗选精矿产率由 11.2%至 25.0%,则 S、Zn、Cu 的粗选回收率可达 70%以上。 预计经精选后贫矿的品 位可恢复至 Zn 5.8%,Cu 0.38%,Sn 1.1%和 S 24.5%。 表 7 QL90AP 型螺旋分选机试验结果 矿样 产品 名称 产率 / % 品位/ %回收率/ % ZnCuSnSFeZnCuSnSFe 粗选精矿9.795.710.3870.67720.0931.922.7525.1331.7240.7621.11 粗选中矿24.423.970.2170.2076.2316.8839.4535.1524.1931.5327.87 1#粗选尾矿65.791.4120.0910.142.03311.4737.8039.7244.0927.7151.02 扫选精矿9.658.10.4440.22516.8727.8930.6528.2615.3342.4719.56 精选精矿20.823.960.3610.33421.8435.4320.0624.9434.9934.3529.43 粗选精矿11.202.1280.3720.82421.7430.0935.2432.0643.1158.8211.86 粗选中矿39.870.7130.1110.1572.6714.2642.0434.0529.2425.7142.20 2#粗选尾矿48.930.3140.0900.1211.30912.6522.7233.8927.6515.4745.94 扫选精矿5.542.460.4810.40912.2623.2626.7626.4618.1041.079.49 精选精矿17.635.750.3141.07824.4935.6845.3120.1247.7043.7828.97 3 结 语 1) 1#矿闪锌矿多,硫化矿多,暗红色的铁闪锌矿 将精矿带拉的较宽,需防漏接。 2#矿含锡较多,隐约可 见浅色的窄锡带。 选别时,需控制好精矿带的接取宽 度。 精矿接取宽度小,肯定减少回收率。 粗选时要接 宽些,使作业回收率不低于 60%。 精选时可考虑接取 精 1、精 2 两个精矿产品,精 2 主要是闪锌矿。 2) 螺旋选别宜控制给矿上限为 0.5 mm。 减小给 矿粒度范围有利于提高选别效果。 +0.5 mm 的大粒轻 矿物可能混入精矿,降低精矿质量。 3) 试验结果揭示,有两种机型螺旋分选机可供选 用一是 QL11BK 型螺旋分选机,二是 QL90AP 型螺旋 分选机。 二者在闭路流程中的大致回收率预计可达 70%左右。 锡的回收率偏低,预计在 60%上下。 1#矿、 2#矿性质不同,选别效果亦不同。 QL90AP 型螺旋分 选机选别 2#矿,富集比 Zn 达 11.5 倍,S 达 9.1 倍,Sn 达 4.9 倍,Cu 仅 2.6 倍。 仔细比较,QL11BK 型螺旋分 选机与 QL90AP 型螺旋分选机的选别指标,前者的尾 矿金属损失明显低于后者。 矿物在 QL11BK 型螺旋分 选机槽面上的分布更为均衡、合理,尾矿品位更低。 QL11BK 型螺旋分选机应是首选。 实际生产时,可以 选择其为粗选及扫选设备。 用 QL90AP 型螺旋分选机 作为精选设备。 4) 采用螺旋分选机预选,提高待选贫矿品位的目 标是可以达到的。 (上接第 63 页) 2.5 应用效果分析 实施干式抛尾后,来矿品位由 2009 年的 32 61%降 低到 31.93%,降低了 0.68 个百分点。 尚难利用矿利用 比例 20%左右,有效利用了矿石资源。 通过抛尾,入磨 品位提高了 1.27 个百分点,经计算,因提高入磨品位,多 产铁精矿 42 万吨,年创经济效益 2 000 余万元。 3 存在的问题及今后打算 尚难利用矿在攀西地区的分布非常广泛,储量巨 大,仅攀枝花矿区就有该类矿石 49 916.5 万吨,以前在 攀枝花矿区开采过程中这类矿石都被当作废石运往排 土场丢弃,根据攀枝花矿区朱、兰两矿矿床地质模型及 朱、兰两矿 2007 年 12 月末现状图,经计算,朱、兰两矿 结存尚难利用矿就有 12 490.11 万吨。 由此可见,攀枝 花尚难利用矿的资源量相当大,对它的成功开发利用 将极大程度地增加攀枝花矿区的矿产资源总量,乃至 于带来整个攀西地区资源总量的大幅增加,仅以攀枝 花矿区中还结存尚难利用矿为利用对象,以年利用 700 万吨的规模就可利用约 18 年。 目前,密地选矿厂使用的尚难利用矿比例约 20%,年使用量约 270 万吨,矿石资源虽得到了利用, 但其量很小,如加大密地选矿厂尚难利用矿的比例,因 抛尾的产率和提升的品位幅度较小,采用常规的破碎、 磨选方法不利于降低选矿成本及铁精矿产能的提升。 因此,对尚难利用矿的大规模应用应采取集中处理,粗 粒级干式抛尾与-3 mm 细粒级湿式抛尾结合的方式 进行。 目前矿业公司正在全力开展此方面选矿技术的 研究。 76第 2 期刘庆祥等 贫矿提质螺旋选别试验研究