极贫铁矿资源化利用技术.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 极贫铁矿资源化利用技术① 郝志刚1 ’2 ，徐毅茹1 ，刘靖2 ，3 1 ．长沙深湘通用机器有限公司，湖南长沙4 1 0 2 0 5 ；2 ．长沙选矿工程新技术研究所，湖南长沙4 1 0 2 0 5 ；3 ．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要主要介绍了极贫磁铁矿资源化利用技术的现状和发展趋势，指出极贫磁铁矿资源高效利用的途径是预选粗粒抛尾。采用 高效超细碎设备和选别设备，可以达到良好的抛尾效果，大幅度提高入选品位，实现“多碎少磨”，节能降耗，为极贫铁矿的选矿创造 较好的经济效益。 关键词极贫磁铁矿；柱磨机超细碎；预选粗粒抛尾 中图分类号T D 9 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 3 4 2 0 4 目前，我国铁矿石资源形势不容乐观，资源短缺的 矛盾日益加剧，9 5 ％以上的铁矿石储量为贫矿，平均品 位仅3 2 ％左右，大多数为贫杂矿和复合矿。原矿品位 较低，大型矿床仅占5 ％，可采储量较低，如已开发的 10 7 9 个铁矿区，原矿品位低于2 0 ％的低品位矿达数百 亿吨，仅河北张家口、承德地区就有5 5 亿吨，大部分都 为极贫铁矿，一般原矿品位T F e 的含量在1 5 ％～7 ％； 磁性F e 含量在1 0 ％～4 ％。据不完全统计，华北地区 尚有数十亿吨未开发利用的极贫磁铁矿石；鞍山地区 尚有数亿吨未开发利用的极贫赤铁矿石。 国内开发利用极贫铁矿石的矿山企业较少，大多 处于试验研究和经济评价阶段，只是近几年来由于铁 精矿价格大幅度上涨，华北地区如河北的承德、宣化、 唐山等地区开始陆续开发利用极贫铁矿。但尚未形成 较大的规模，这是由于受成本、技术水平和经济效益的 制约。因此，大规模开发利用极贫和低品位铁矿石，使 其成为具有开采和经济利用价值的铁矿石，具有深远 的现实意义。 1 国内外技术现状和发展趋势 根据资料报道，国外工业发达国家几乎未开发利 用极贫铁矿，只有前苏联卡奇卡纳尔采选公司选矿厂 开发利用了贫钛磁铁矿，年处理量为40 0 0 万吨。原 矿T F e 的含量为1 5 ．8 0 ％；经选别后最终精矿品位为 6 1 ．5 ％；选矿比接近6 。同样国内也未大规模进行开 发利用极贫铁矿，只有河北承德、宣化、唐山等地开始 陆续开发利用极贫铁矿。之所以没有大规模开发和利 用极贫磁铁矿，主要原因是采选成本高、技术难度大和 经济效益不好。为了极贫磁铁矿资源的高效利用，现 国内外出现比较成功的新工艺和新技术主要有①阶 段磨矿一弱磁选一反浮选工艺。②全磁选选别工艺。 ③超细碎．干或湿式弱磁选粗粒抛尾工艺。这3 种工 艺中，超细碎粗粒抛尾工艺可以降低采出矿石品位，使 一部分非经济储量资源化。在扩大资源储量的同时， 不降低选矿的入选品位，不提高选矿的生产成本。因 此从目前国内外发展趋势来看，降低生产成本，在人磨 前采用高效超细碎破碎机和选别设备，寻求更好的粗 粒抛尾效果，大幅度提高入磨原矿品位，采用更彻底的 “多碎少磨”的节能降耗有效方法，来创造极贫铁矿石 的选矿经济效益是当前开发利用极贫铁矿石资源发展 的一种趋势。 2 干式预选粗粒抛尾技术 对于极贫磁铁矿而言，国内外大部分磁铁矿选厂 均采用粗粒干式磁选抛尾的方法，在原矿入磨前抛弃 大量尾矿来达到提高处理量，提高人选品位，降低生产 成本，达到节能、降耗、增效的目的。但不是所有极贫 磁铁矿都通过超细碎粗粒抛尾工艺就能达到以上目 的，对于那些矿石性质复杂，嵌布粒度极细的极贫磁铁 矿，采用超细碎粗粒抛尾工艺，分选效果是不理想的。 例如河北承德县贫细磁铁矿当原矿品位T F e 含量为 7 ．7 4 ％～7 ．4 2 ％、磁性F e 为5 ．5 0 ％，给矿粒度为一5 ～0m m 时，可以抛弃产率为3 7 ．5 6 ％一8 7 ．1 1 ％、品位 T F e 含量为6 ．6 9 ％～6 ．8 0 ％、磁性F e 为3 ．8 2 ％～ 4 ．8 0 ％的尾矿，粗精矿品位T F e 含量可以提高到 8 ．3 7 ％～1 1 ．6 4 ％，磁性F e 为6 ．5 2 ％～1 0 ．2 4 ％，可以 使该贫细磁铁矿入选品位提高0 ．6 ～4 个百分点，提高 的幅度不大。但金属回收率却损失了3 2 ．4 3 ％～ ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 _ 2 2 作者简介郝志刚 1 9 5 4 一 ，男，湖南长沙人，高级工程师，主要从事选矿设备的研究与开发工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月郝志刚等极贫铁矿资源化利用技术 7 9 ．7 8 ％；磁性F e 回收率损失了2 6 ％一7 6 ％。由于损 失到尾矿中的磁性F e 品位大于3 ％一4 ％，损失太大， 因此可以表明象这种矿石性质复杂、嵌布粒极细 一 般为0 ．0 3 ～0 ．2m m ，原矿品位极低的贫细磁铁矿，不 适合超细碎粗粒抛尾工艺。在目前选矿设备和技术条 件下，开发利用这种复杂的贫细磁铁矿，经济效益是很 差的。 对于那些矿石性质不是很复杂，嵌布粒度不是很 细的极贫磁铁矿试验研究表明采用超细碎粗粒抛尾 工艺，不论是干式或湿式弱磁选机粗粒抛尾分选效果 都是较好的，但一般湿式比干式抛尾效果更好。例如 河北张家口极贫磁铁矿当原矿品位T F e 含量为 1 0 ．5 4 ％～1 0 ．9 6 ％、磁性F e 为6 ．1 5 ％、给矿粒度为 一5 0m m 时，经干式弱磁选抛尾可以抛弃产率为 7 4 ．5 2 ％～8 1 ．8 1 ％、品位T F e 含量为5 ．6 5 ％～6 ．3 9 ％、 磁性F e 为1 ．1 l ％～1 ．3 2 ％的尾矿，粗精矿品位T F e 含 量可以提高到2 4 ．8 4 ％一3 1 ．5 2 ％，磁性F e 为2 0 ．8 9 ％ 一2 7 ．8 7 ％，金属回收率为6 0 ．0 6 ％～5 2 ．2 8 ％，磁性F e 回收率为8 6 ．5 0 ％～8 2 ．4 4 ％。预选粗粒抛尾后，使原 矿品位提高了1 4 ～2 0 个百分点，磁性铁提高了1 4 2 1 个百分点。从上面试验结果可以看出粗粒抛尾效 果非常显著，获得了较佳的选矿技术指标，为极贫磁铁 矿创造较好的经济效益打下了坚实的基础。 连续七年以来长沙选矿工程新技术研究所和长沙 深湘通用机器有限公司对贫磁铁矿和极贫磁铁矿做了 很多研究工作和选矿试验。试验研究结果表明对于 那些矿石性质不是很复杂，嵌布粒度不是特别细的极 贫磁铁矿，采用超细碎一干或湿式磁选粗粒抛尾技术是 将来发展的方向。 3 柱磨机超细碎技术 “多碎少磨”技术目前一直被公认是最先进技术， 这是由于磨矿的能耗占整个破碎作业的8 0 ％以上。 柱磨机超细碎技术，目前来说是比较先进的破碎技术。 该设备之所以能使能耗大幅度降低，是由于能量得到 更有效的转换，即能量最初从辊轮表面传递到颗粒上， 然后在颗粒之间传递，实现“颗粒问破碎”或“料层间 破碎”，大大改善物料的可磨性。因此使得能量有效 利用率大大提高。由于柱磨机单位破碎能耗低，破碎 产品粒度细而均匀，粉状矿石分散性好，不成饼，超细 碎出来的产品，直接可以进入干式或湿式磁选机进行 预选粗粒抛尾，而且抛尾效果非常显著，选矿指标非常 优越。因此柱磨机超细碎技术将是解决极贫铁矿选比 大，尾矿量大，成本高等问题的主要关键技术，同时也 是为极贫铁矿开发创造较好经济效益的良好途径。 4 柱磨机在极贫磁铁矿中的应用研究 2 0 1 1 年1 2 月受晟视磁铁矿业有限公司的委托， 对河北张家口极贫磁铁矿三个铁矿石进行了柱磨机超 细碎预选粗粒抛尾工艺试验研究。原矿经长沙矿冶研 究院分析检验中心化验，原矿品位为①西沟铁矿原 矿T F e 含量为1 3 ．4 3 ％，磁性铁为9 ．2 8 ％。②三盘铁 矿原矿T F e 含量为1 0 ．6 7 ％，磁性铁为6 ．1 5 ％。③砖 楼铁矿原矿T F e 含量为6 ．5 7 ％，磁性铁为3 ．9 4 ％。 河北张家口极贫磁铁矿，矿石主要以磁铁矿为主， 伴生有少量赤褐铁矿，矿石成分比较简单，脉石矿物主 要以硅酸盐矿物为主。针对该极贫铁矿石的特点，采 用了“多碎少磨”的工艺，选用高效节能的超细碎设备 柱磨机，优化粗粒抛尾预选工艺。其目的是提高该极 贫铁矿石入选品位，增大球磨机的处理能力，大幅度降 低选矿加工成本，达到节能、降耗、增效的目的。 4 ．1河北张家口极贫铁矿超细碎 三个极贫铁矿样分别经鄂式破碎机破至一2 0m m 后，再经柱磨机超细碎至0 5m m 。超细碎后极贫铁 矿石加工混匀，取出有代表性矿样进行原矿化学分析 和原矿粒度分布特性筛析试验。然后将三个矿样分别 用5m m 标准筛进行筛分，筛上产品返回再磨，最后获 得三个矿样的筛下产品，一5 0m m 作为弱磁选粗粒 抛尾试验样品。其原矿粒度分布特性筛析试验结果见 表1 3 。 从表l ～3 可以看出，超细碎后三个铁矿样的矿石 粒级分布均匀，而且分散性好，此矿石粒度大部分已单 体解离，适合于粗粒抛尾。 表1西沟矿样原矿柱磨机出料5 0m m 筛析粒度分布 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 表2 三盘矿样原矿柱磨机出料5 ～0m m 筛析粒度分布 表3 砖楼矿样原矿柱磨机出料5 0m m 筛析粒度分布 4 ．2 河北张家口极贫铁矿预选粗粒抛尾 原矿经柱磨机超细碎至0 ～5m m 后，固定干式弱 磁选机磁场强度和尾矿挡板距离，改变干式弱磁选机 转速，进行了尾矿量的条件试验，其工艺流程图见图 1 。三个矿样试验结果见表4 ～6 。 原矿 2 0 - 4 0r a m 尾矿粗精矿 图1原矿柱磨机超细碎- 粗粒抛尾开路工艺流程 4 ．2 ．1西沟矿样干式弱磁选机粗粒抛尾试验从表4 试验结果可以看出当原矿品位T F e 含量为1 3 ．5 1 ％一 1 3 ．5 2 ％、磁性铁品位为9 ．2 8 ％时，可以抛弃产率为 5 5 ．9 8 ％一6 7 ．8 1 ％、T F e 品位为6 ．1 6 ％一6 ．7 5 ％、磁性 铁品位为1 ．2 3 ％～2 ．0 8 ％的尾矿。粗精矿T F e 品位 可以提高到2 2 ．8 7 ％～2 7 ．7 8 ％，磁性铁品位为 1 9 ．5 2 ％～2 4 ．4 5 ％，全铁金属回收率为7 4 ．4 6 ％～ 6 6 ．1 2 ％，磁性铁回收率为9 2 ．5 6 ％一8 4 ．8 1 ％。预选 粗粒抛尾后，使原矿T F e 品位提高了9 ～1 4 个百分点， 磁性铁品位提高了1 0 ～1 5 个百分点，抛尾效果非常 显著。 表4 西沟原矿干式磁选转速条件粗抛试验结果 4 ．2 ．2 三盘矿样干式弱磁选机粗粒抛尾试验从表 5 试验结果可知当原矿品位T F e 含量为1 0 ．5 4 ％～ 1 0 ．9 6 ％、磁性铁品位为6 ．1 5 ％时，可以抛弃产率为 7 4 ．5 2 ％～8 1 ．8 1 ％、T F e 品位为5 ．6 5 ％～6 ．3 9 ％、磁性 铁品位为1 ．1 1 ％～1 ．3 2 ％的尾矿。获得粗精矿T r e 品位为2 4 ．8 4 ％一3 1 ．5 2 ％，磁性铁品位为2 0 ．8 9 ％～ 2 7 ．8 7 ％，全铁金属回收率为6 0 ．0 6 ％一5 2 ．2 8 ％，磁性 铁回收率为8 6 ．5 0 ％一8 2 ．4 4 ％。预选粗粒抛尾后，使 原矿T F e 品位提高了1 4 ～2 0 个百分点，磁性铁品位提 高了1 4 ～2 1 个百分点，获得了较佳的选矿技术指标。 表5三盘原矿干式磁选转速条件抛尾试验结果 4 ．2 ．3 砖楼矿样干式弱磁选机粗粒抛尾试验从表6 试验结果表明当原矿品位T F e 含量为6 ．7 3 ％一 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月郝志刚等极贫铁矿资源化利用技术 6 ．7 6 ％、磁性铁品位为3 ．9 4 ％时，可以抛弃产率为 8 2 ．7 4 ％～8 8 ．9 2 ％、T F e 品位为3 ．1 6 ％～3 ．4 5 ％、磁性铁 品位为0 ．4 0 ％～0 ．7 3 ％的尾矿。粗精矿T F e 品位可以 提高到2 3 ．8 ％一3 3 。2 9 ％，磁性铁品位为2 0 ．9 2 ％～ 2 9 ．7 1 ％，粗精矿全铁金属回收率为6 1 ．2 2 ％一5 4 ．5 9 ％， 磁性铁回收率为9 1 ．6 2 ％～8 3 ．5 0 ％。预选粗粒抛尾后， 使原矿T F e 品位提高了1 7 ～2 7 个百分点，磁性铁品位 提高了1 7 ～2 6 个百分点，抛尾效果非常好。 表6 砖楼原矿干式磁选转速条件粗粒抛尾试验结果 转速给矿粒度产品产率 曼笪丝旦堕翌竺 ／ r r a i n 。1 ／m m 名称／％T F eM F eT F eM F e 5 目前选厂3 个采矿区生产情况 该矿为3 个采矿区，相应地建有3 个破碎站。西 沟、三盘、砖楼3 个采矿区破碎车间均为三段破碎工艺， 粗碎和中碎均采用鄂式破碎机，细碎采用反击式破碎 机，破碎最终产品粒度为3 0 ～0m m ，然后进行干选。西 沟矿区原矿磁陛铁品位为9 ．2 8 ％，干选后粗精矿磁性铁 品位为9 ％～1 0 ％；三盘矿区原矿磁性铁品位为 6 ．1 5 ％，干选后粗精矿磁性铁品位为7 ％～8 ％；砖楼矿 区原矿磁性铁品位为3 ．9 4 ％，干选后粗精矿磁| 生铁品位 为4 ．5 ％～5 ％。以上述三个矿区细碎后干选效果很不 理想，粗精矿磁性铁品位提高1 ％左右。可以看出，细碎 产品3 0 ～0m m 抛尾效果很差，必须进行超细碎。在第 三段细碎后增加一段超细碎，采用柱磨机超细碎0 5 m i I l 预选粗粒抛尾。从3 个矿区试验结果可以证明，平 均可以抛弃产率为7 1 ．0 8 ％～8 0 ．5 1 ％、磁性铁品位为 0 ．9 1 ％～1 ．3 8 ％的合格尾矿，粗精矿磁性铁品位为 2 0 ．4 4 ％一2 7 ．3 4 ％，可以使原矿磁性铁品位提高1 4 ～2 0 个百分点，抛尾效果非常显著。 现选厂生产一直效益不太好，生产工艺不够理想， 希望能增加超细碎，对选厂进行改造。柱磨机超细碎预 选粗粒抛尾工艺试验结果表明所采用工艺先进，技术 指标优越，为该选厂技术改造提供了依据，为该选厂创 造较好的经济效益打下了良好的基础。 6 结论 1 为了保证极贫铁矿资源利用率和经济效益，在 开发利用之前必须进行合理的工艺流程试验研究和经 济效益核算，确定合理的入选品位和产品方案。选择高 效超细碎设备和选别设备可以实现极贫铁矿资源高效 开发利用，通过预选粗粒抛尾获得良好的选别技术 指标。 2 针对河北张家口极贫磁铁矿，采用柱磨机超细 碎，干式弱磁选机粗粒抛尾，获得了较佳的选矿技术指 标。①西沟矿当原矿T F e 品位为1 3 ．5 1 ％～ 1 3 ．5 2 ％、磁性铁品位为9 ．2 8 ％时，可以抛弃产率为 5 5 ．9 8 ％一6 7 ．8 l ％、T F e 品位为6 ．1 6 ％一6 ．7 5 ％、磁性 铁品位为1 ．2 3 ％～2 ．0 8 ％的尾矿。粗精矿r i t e 品位 可以提高到2 2 ．8 7 ％～2 7 ．7 8 ％，磁性铁品位为 1 9 ．5 2 ％一2 4 ．4 5 ％，金属回收率为7 4 ．4 6 ％～ 6 6 ．1 2 ％，磁性铁回收率为9 2 ．5 6 ％～8 4 ．8 1 ％。预选 后使原矿T F e 品位提高了9 ～1 4 个百分点，磁性铁品 位提高了1 0 1 5 个百分点。②三盘矿当原矿仉 品位为1 0 ．5 4 ％～1 0 ．9 6 ％、磁性铁品位为6 ．1 5 ％时， 可以抛弃产率为7 4 ．5 2 ％一8 1 ．8 1 ％、r i t e 品位为 5 ．6 5 ％～6 ．3 9 ％、磁性铁品位为1 ．1 1 ％～1 ．3 2 ％的合 格尾矿。粗精矿T F e 品位可以提高到2 4 ．8 4 ％～ 3 1 ．5 2 ％，磁性铁品位为2 0 ．8 9 ％～2 7 ．8 7 ％，金属回收 率为6 0 ．0 6 ％一5 2 ．2 8 ％、磁性铁回收率为8 6 ．5 0 ％一 8 2 ．4 4 ％。预选后使原矿T F e 品位提高了1 4 ～2 0 个百 分点，磁性铁品位提高了1 4 ～2 1 个百分点。③砖楼 矿当原矿T F e 品位为6 ．7 3 ％～6 ．7 6 ％、磁性铁品位 为3 ．9 4 ％时，可以抛弃产率为8 2 ．7 4 ％～8 8 ．9 2 ％、T F e 品位为3 ．1 6 ％～3 ．4 5 ％、磁性铁品位为0 ．4 0 ％一 0 ．7 3 ％的合格尾矿。粗精矿T F e 品位可以提高到 2 3 ．8 8 ％～3 3 ．2 9 ％，磁性铁品位为2 0 ．9 2 ％～ 2 9 ．7 1 ％，金属回收率为6 1 ．2 2 ％～5 4 ．5 9 ％，磁性铁回 收率为9 1 ．6 2 ％～8 3 ．5 0 ％。预选后使原矿r i t e 品位 提高了1 7 ～2 7 个百分点，磁性铁品位提高了1 7 ～2 6 个百分点。抛尾效果非常显著。 3 柱磨机超细碎预选粗粒抛尾工艺对贫铁矿石， 特别是极贫铁矿石资源的高效开发利用起了重要的作 用，是彻底实现“多碎少磨”，节能、降耗的有效方法， 可以为极贫铁矿石资源开发创造良好的经济效益。 万方数据