甘肃某极贫磁铁矿石开发利用研究.pdf

第3 2 卷第3 期 2 0 1 2 年0 6 月 矿治工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G 施E R I N G V 0 1 ．3 2 №3 J u n e2 0 1 2 甘肃某极贫磁铁矿石开发利用研究① 张双爱，刘金长 酒钢集团公司矿物研究所，甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要对甘肃某矿山极贫铁矿石进行了矿石性质及矿石预选、磁选工艺等研究，确定了矿石的适宜选矿工艺，推荐了选矿工艺流 程，最终获得了精矿品位6 5 ．3 6 ％’铁回收率6 3 ．4 9 ％的选别指标，为该矿石的开发利用提供了依据。 关键词磁选；极贫铁矿石；预选；铁矿资源 中图分类号1 I 9 2 2文献标识码A 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 3 0 0 6 7 0 4 E x p l o i t a t i o na n dU t i l i z a t i o no fs o m eU l t r a l o w - g r a d eM a g n e t i t ei nG a n s u Z H A N GS h u a n g a i ．U UJ i n c h a n g ／n s t ／t u t eo f M i n e r a lR e s e a r c h ，J i u q u a nI r o na n dS t e e l G r o u p c DL t d ，J i a y u g u a n7 3 5 1 0 0 ，G a n s u 。吼讹 A b s t r a c t P r o p e r t i e so fa l lu l t r a l o w - g r a d em a g n e t i t eo r ew e r es t u d i e da n dt e s t sO np r e c o n e e n t r a t i o na n dm a g n e t i cs e p a r a - t i o nw e r ec a r r i e do u t ．a n das u i t a b l ep r o c e s s i n gt e c h n i q u eW i l l sd e t e r m i n e d ．W i 血t h ep r o p o s e dm i n e r a lp r o c e s s i n gf l o w - s h e e t ，c o n c e n t r a t ew i t ht h ei r o ng r a d ea n dr e c o v e r yo f6 5 ．3 6 ％a n d6 3 ．4 9 ％，r e s p e c t i v e l y ，C a nb ep r e p a r e d ，a n dt h i s s t u d yp r o v i d e sab a s i sf o rt h ee x p l o i t a t i o no ft h i sk i n do fo r e ． K e yw o r d s m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；u l t r a l o w - g r a d ei r o no r e ；p r e c o n c e n t r a t i o n ；i r o no r er e s o u r c e s 随着矿石资源的日益减少，开发者眼光逐渐转向 难选氧化矿及极贫磁铁矿、铁砂矿等以前少有涉足的 资源。近年来，也曾进行了大量的针对这几类矿石的 试验研究，大部分取得了较好的指标，部分已建设投 产，取得了一定的经济效益。1 “o 。 本文研究了甘肃某极贫磁铁矿石的性质和选矿试 验。研究结果表明，该矿石属于极贫铁矿石，铁品位仅 为1 3 ％左右，远远低于2 0 ％的边界开采品位，矿石类 型为原生磁铁矿石，主要铁矿物为磁铁矿，细粒嵌布。 原矿石在一0 ．0 7 4m m 粒级占5 7 ％的磨矿粒度下，经 过两段磁选，可获得精矿品位6 5 ．3 6 ％、铁回收率 6 3 ．4 9 ％的选别指标，精矿中杂质S i O 含量5 ．4 7 ％，选 矿比8 ．0 2 。预选可抛除部分合格尾矿，预选后矿石品 位可提高到1 6 ．7 5 ％；在- 0 ．0 7 4t o n i 粒级占6 0 ％的磨 矿粒度下，经过两段磁选，可获得精矿品位6 6 ．4 6 ％、 作业铁回收率7 4 ．5 l ％的选别指标．精矿中杂质S i O 含量4 ．2 8 ％，选矿比5 ．2 6 。精矿中各有害元素含量均 符合高炉冶炼要求，属合格铁精矿产品。 虽然本试验矿石的铁品位偏低，但矿石可选性好， 且易于磨矿，需要的磨矿、选别工艺简单，采矿和选矿 成本低，生产的铁精矿质量好，因此该极贫磁铁矿石具 有较高的开发价值。 1 矿石性质 本次试验矿样分取于不同地点，矿石品位差别也 比较大，随机对三袋矿样进行取样分析，品位高者达 1 7 ％，低者为1 1 ％左右。试验中将矿样全部混匀到一 起作为原矿。 原矿化学分析结果见表1 。 表l 原矿多元素化学分析结果 质■分数】／％ 由表1 可见，矿石中主要回收的目的元素铁的含 量仅为1 2 ．8 0 ％，远低于铁矿石开采的边界品位，属于 极贫铁矿石范畴。矿石中脉石组分以S i O 为主，次为 A 1 2 0 3 、C a O 、M s o 。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 1 一1 0 作者简介张双爱 1 9 7 8 一 ，女，河北曲阳人，工程师，主要从事矿物研究和选矿试验研究工作。 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 矿相分析表明，矿石中主要铁矿物为磁铁矿，少量 赤铁矿，脉石矿物主要是石英、碧玉、角闪石类矿物和 少量碳酸盐类矿物，偶见黄铜矿和辉铜矿。矿物组成 及百分含量见表2 。 衷2 矿物组成 质■分数 ／％ 磁铁矿嵌布粒度较细，多分布在0 ．0 4 0 0 ．1 0 0 m m 之问，呈粒状集合体形式存在，在磁铁矿的周边有 赤铁矿存在，二者连生紧密不易分离。赤铁矿粒度较 磁铁矿小，一般分布在0 ．0 2 0 0 ．0 6 01 1 1 1 1 1 之间，与磁 铁矿嵌生密切。 对原矿进行磁性分析，结果见表3 。 表3 原矿磁性分析结果 粒度 给矿品位精矿品位精矿产率铁回收率尾矿品位 ／r a m／％／％／％／％／％ 一0 ．0 1 81 2 ．7 66 4 ．2 31 2 ．5 06 2 ．9 25 ．4 1 - 0 ．1 2 51 2 ．7 66 7 ．3 9 1 1 ．5 0 6 0 ．7 45 ．6 6 0 ．0 9 81 2 ．7 66 9 ，7 21 1 ．0 06 0 ．1 05 ．7 2 由表3 可见，原矿中铁矿物主要是磁铁矿，属于强 磁性矿物，经过弱磁选别，精矿品位可达到6 4 ％以上， 表明该铁矿石中的铁矿物可采用弱磁选工艺回收。 2 预选试验 由于原矿石铁品位低，所以首先进行了预选抛尾 试验，希望通过预选来进一步提高入磨矿石品位，从而 降低磨选成本。预选采用自然分级法和磁滑轮抛尾法 分别进行。 2 ．1 分级预选 分级预选的原理是通过筛分将铁品位明显偏低的 某一粒级筛除，从而达到提高原矿品位的目的。由于 分级法仅按矿石颗粒大小来确定利用还是舍弃，所以 富集效率不高。本矿石中大颗粒矿石明显品位较低， 根据矿石粒度组成情况，以8m m 筛子作为分级尺寸， 试验结果见表4 。 表4 分级预选结果 筛分分级后，- 8h i m 粒级铁品位高于原矿，提高 了1 ．8 1 个百分点，有一定的预选效果。但 8m m 粒 级的铁品位也依然较高，达9 ．8 6 ％，通过磁选管分析， 其中还可回收7 ％左右、品位6 5 ％以上的铁精矿，所以 本部分矿石不能作为尾矿抛弃。 以上结果说明，通过分级可使原矿品位有一定幅 度的提高，但不能产生可直接抛弃的合格尾矿。 2 ．2 磁滑轮预选试验 采用干式磁滑轮进行预选抛尾试验。为了获得品 位更低的、可直接抛弃的尾矿产品，分别进行了不同破 碎粒度下的预选抛尾试验，试验结果见表5 。 表5 不同破碎粒度的预选试验结果 预选可抛除一半左右的无磁性和磁性较弱的矿 石，预选后矿石铁品位相应提高，且破碎粒度越细，品 位提高幅度越大，当破碎到一3m m 时通过预选可抛弃 产率5 7 ．4 3 ％、品位5 ．4 2 ％的尾矿，抛尾后矿石品位可 提高到2 3 ．0 8 ％，提高了约l O 个百分点。不破碎直接 预选，矿石品位提高幅度不到4 个百分点，且尾矿品位 高达7 ．3 8 ％。 为了分析预选效率，对预选精矿和尾矿进行了磁 选管分析，以查明预选后各精矿中磁性铁的含量和选 别指标改善情况，以及所抛弃的尾矿中磁性铁含量的 合理指标，从而判定能不能作为合格尾矿直接抛弃。 从分析指标看，与原矿相比，各预选矿的精矿产率都有 一定幅度的提高，表明预选后矿石可选性变好。各预 选尾矿中的强磁性矿物含量随破碎粒级变细而减小， 破至- 3r t m l 时，预选尾矿中仅含有0 ．5 ％的强磁性矿 物，说明此时预选作业所抛弃的尾矿可以作为合格尾 矿直接抛弃。 由以上分析结果可以确定，破碎粒度越细，预选后 预选矿磁选指标也越好，所以从技术角度看，以破碎到 - 3m m 进行预选最为合理，但这需要增加复杂的破碎 工艺，而且会带来预选粉尘等不利影响。矿石全粒级 预选可减少破碎筛分工艺，仅需预选设备，缺点是一部 万方数据 第3 期张双爱等甘肃某极贫磁铁矿石开发利用研究 分大块的贫铁矿石因磁性较弱而容易进入尾矿，使得 尾矿品位升高，造成铁矿物损失。破碎到8m m 左右 需增加破碎筛分作业，但比较容易实现，破碎量也相对 较小，预选指标也相对较好，可考虑实施。 不破碎预选和适当破碎后预选两种工艺各有优缺 点。开发方可通过经济论证来选择。本文选择不破碎 预选后的矿石和不预选矿石进行选矿试验。 3 选矿试验 3 ．1 磨矿粒度的选择 磨矿粒度是影响选别指标的最主要因素，所以首 先对选矿所需要的最佳磨矿粒度进行试验选择，试验 结果见表6 。 表7 磁选机磁场强度试验结果 磁场强度给矿品位精矿品位精矿产率铁回收率尾矿品位 ／m T，％／％，％，％，％ 5 ∞ 7 5 0 l0 0 0 l3 0 0 l6 0 0 20 0 0 1 3 ．1 4 1 3 ．1 4 1 3 ．1 4 1 3 ．1 4 1 3 ．1 4 1 3 ．1 4 6 6 ．7 4 6 6 ．4 6 诵．1 8 6 5 ．9 0 6 6 ．O l 6 5 ．9 5 1 2 ．0 06 0 ．9 55 ．8 3 1 2 ．0 06 0 ．田5 ．8 7 1 2 ．5 06 2 ．9 65 ．5 6 1 2 ．7 56 3 ．9 45 ．4 3 1 2 ．7 56 4 ．0 55 ．4 l 1 2 ．7 5 6 3 ．9 95 ．4 2 3 ．3 流程试验 由于本次试验矿样较为易选，采用单一弱磁选工 艺就可回收绝大部分铁矿物，因此试验工艺确定为单 一磁选，具体流程为一段磨矿一粗一精两段磁选。最 终试验结果见图1 2 。 表6 磨矿粒度试验结果 图例 试验 - 0 ．0 7 4m m给矿品位精矿品位精矿产率铁回收率尾矿品位 原料粒级含量／％ ／％／％／％／％ ／％ 从表6 可以看到，随磨矿粒度变细，精矿品位提 高，精矿回收率’F 降。总体看，矿石中铁矿物嵌布粒度 较粗，在一0 ．0 7 4m m 粒级占4 7 ％时就可获得品位大 于6 3 ％的选矿指标。在相近的磨矿粒度下，原矿和预 选矿所获得的精矿品位基本接近，因此其适宜的磨矿 粒度也基本相同。磨矿粒度较细时，精矿品位较高，而 磨矿粒度较粗时对选矿比有一定好处，生产中可根据 对产品质量的要求来选择最经济的磨矿粒度。由于矿 石易选，本文将精矿品位定位于6 5 ％以上，因此选择 磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级含量6 0 ％左右。 3 ．2 磁场强度试验 磁选机的磁场强度对选别指标有一定影响，因此也 进行了选择试验，试验仅对原矿进行。试验结果见表7 。 由表7 可见，磁场强度较低时，精矿品位较高，铁 回收率较低，随磁场强度升高，精矿品位有所下降，铁 回收率随之升高。由于原矿铁品位低，所以提高回收 率对选矿厂的经济指标更为重要。因此宜采用较高磁 场强度的磁选机。 图例 精矿 图1 原矿选别数质量流程 尾矿 糟矿尾矿 图2 预选矿选别数质量流程 从图l 一2 结果可见，原矿在磨矿至一0 ．0 7 4m m 粒级占5 7 ％左右时，经过一粗一精两段磁选选别，可 获得品位6 5 ．3 6 ％、铁同收率6 3 ．4 9 ％的选别指标。矿 石预选后，品位有一定幅度的提高，反映在最终选别指 标上，铁回收率大幅度提高 对选别作业 ，选矿比明 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 显下降。相比而言，预选矿选别指标优于原矿直接选 另4 指标。 根据以上试验结果，推荐本矿石生产原则流程如 图3 。 图3 推荐原则流程 对产品中主要元素进行分析，结果见表8 。由表 可知，精矿中各项指标均符合高炉冶炼对铁精矿的要 求，属合格铁精矿。 表8 产品多元素化学分析结果 质量分数 ／％ 4 结语 1 甘肃某矿山铁矿石属极贫铁矿石，铁品位仅为 1 3 ％左右，需经过选矿富集后才能入炉利用。矿石中 主要铁矿物为磁铁矿，中细粒嵌布，少量赤铁矿，主要 脉石矿物为石英、碧玉、角闪石等。 2 预选可以进一步提高矿石品位，提高磨选效 率。矿石破碎粒度越细，预选效果越好。为比较充分 的利用矿石资源，建议破碎到8f f l _ l n 左右进行预选，且 预选设备的磁场强度应选择高一些，以利于磁性较弱 贫矿石的回收。 3 铁矿物嵌布粒度相对较粗，适宜的磨矿粒度为 一0 ．0 7 4m n l 粒级含量5 5 ％一6 0 ％，可根据对精矿指 标的要求适当选择适宜的磨矿粒度。为保证较高的回 收率，磁选机应选择较高的磁场强度。 4 将原矿样磨至一0 ．0 7 4m m 粒级占5 7 ％，采用 一粗一精两段弱磁选流程选别，可获得精矿品位 6 5 ．3 6 ％、铁回收率6 3 ．4 9 ％的选别指标，杂质S i O 含 量降到5 ％以下。各有害元素含量均符合高炉冶炼要 求。矿石预选后，采用相同的流程，在相近的磨矿粒度 下，可获得更优的选别指标，即矿石预选有利于选别指 标的改善。 5 虽然铁矿石属于极贫铁矿，铁品位远低于铁矿 石工业开采边界品位，但矿石可选性好，且易于磨矿， 磨选工艺简单，生产指标好，因此本试验矿石具有较好 的开发利用价值。 参考文献 [ 1 】董颖博，林海，傅开彬，等．某复杂难选铁矿石提铁降硅工艺研 究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 I 6 3 6 - 3 8 ． [ 2 ]王海滨．新疆某大型红铁矿的选矿试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 l 5 6 0 6 2 ． [ 3 ] 黄红军，胡岳华，杨帆，等．某复杂难选红铁磁化焙烧- 磁选工艺 及机理研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 6 3 8 4 1 ． [ 4 ] 李永利，孙体昌，杨慧芬，等．高磷簧状赤铁矿直接还原同步脱磷 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 1 2 6 8 7 0 ． 上接第6 6 页 从图6 可见7 6 0c 1 2 ／3 0m i n 的焙烧矿随着磁场强 度的增大，品位与回收率相应提高，但提高幅度不大； 8 0 0 ℃／2 0m i n 的焙烧矿品位和回收率呈先提高后降 低的趋势，说明场强的加大不一定起到好的作用。 4 结语 1 新疆克州建宝选矿厂除尘灰铁矿，铁相复杂， 粒度细，采用单一的选矿方法处理除尘灰回收率不高， 利用该除尘灰中本身含有的碳作还原剂进行焙烧一磁 选方案是可行的。 2 除尘灰经7 2 0 ℃／3 0m i n 、7 6 0 气／3 0m i n 或8 0 0 ℃／2 0m i n 焙烧，在磁场强度为0 ．1 8T 条件下进行磁 选，获得的铁精矿品位5 7 ％以上，精矿铁回收率9 0 ％ 左右，铁精矿中杂质含量S , P 低，符合铁精矿要求。 3 除尘灰直接焙烧或造球焙烧后磁选所得铁精矿 品位和回收率差异不大。考虑动态回转窑处理该矿，在 粉矿中添加一定量的膨润土较大地提高了造球的强度， 在不影响指标的情况下，可满足回转窑的生产要求。 万方数据