加拿大某铁矿砂重选试验研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 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 4 A u g u s t2 0 1 4 加拿大某铁矿砂重选试验研究① 刘庆祥，邹明元，史凡超 河南省沁阳市沁龙化学防腐有限公司，河南沁阳4 5 4 5 6 1 摘要加拿大某铁砂矿的特点为粒度均匀，但矿物组成复杂。为将其中钛磁铁矿、磁铁矿以及石榴石、锆英石等综合回收为重选 重产品，通过多种类型螺旋设备对比试验证明，采用Q L X1 ／新型螺旋分选机，采用一粗一精的简单工艺流程即可对该矿物进行有效 选别，获得满意效果。 关键词螺旋分选机；重产品综合回收；流程试验 中图分类号T D 9 2 2文献标识码Ad 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 8 4 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 3 0 8 0 4 在中国进行重选试验研究的4 5 0k g 加拿大铁砂 矿样由大河铁砂公司提供。目的是将丘吉尔河河砂中 的重矿物 主要包括钛磁铁矿、磁铁矿，其次是石榴石 和锆英石等 综合回收为重产品，以待后续精选加工。 2 0 1 3 年3 月末将1 5 桶原装矿样混合并筛出 0 ．8 m m 粗粒及杂物计2 ．0k g ，占0 ．4 4 ％，分装1 8 桶待试 验。先后进行了3 4 组试验，结果表明，用中国式螺旋 分选机选别丘吉尔河砂效果优良，一次选别可获得重 产品精矿铁品位3 0 ％以上，回收率达7 5 ％以上。取7 种机型平均选别指标，在富集比8 倍以上时，精矿铁品 位在4 7 ％、回收率在5 7 ％以上。 1 矿石性质 对原矿进行了多元素定量分析，结果见表1 。粒 度分析及粒级金属分布情况见表2 。 选矿结果计算富集比时以F e5 ．8 4 ％、T i 0 21 ．0 1 ％、 Z r0 ．0 2 2 ％为准。 由表可见，一0 ．2 5m m 粒级占总量8 6 ．5 ％；0 ．2 5 0 ．0 7 5m m 粒级占总量8 3 ．3 9 ％；- 0 ．0 7 5m m 粒级含量 很少 采样过程可能部分流失 ，粗粒级亦少，适于螺 旋分选机选别。 铁矿物、钛矿物集中在一O ．1 5m i l l 粒级中；锆集中 在- 0 ．1m m 粒级中。铁矿物粒度较钛矿物粒度稍粗， 锆英石较细。 表1 原砂多元素分析结果 质量分数 ／％ A 1 2 0 3 C a 0 M g o T F eF e 2 M n O 6 4 ．5 61 1 ．9 82 ．3 71 ．1 46 ．7 31 ．2 10 ．0 9 K 2 0N a 2 0Z r 0 2 C eL aPZ r 2 ．6 53 ．0 30 ．0 3 l0 ．0 l0 ．0 0 60 ．0 4 70 ．0 2 3 表2 粒级金属分布 金属矿物最集中粒级是1 0 0 - 7 5 “m ，分布于此狭窄 粒级范围的铁、钛、锆分别占6 2 ．6 6 ％、6 0 ．4 5 ％、4 2 ．9 9 ％。 即筛出 1 0 0u 肌物料即可获得大部分重矿物。 矿石中最主要的矿物是低比重的石英和长石，占 8 0 ％以上。真正属于重矿物的部分只占9 ％左右，包括 磁铁矿．钛磁铁矿、金红石、钛铁矿、石榴子石、辉石、角 闪石、电气石、锆英石及独居石等。组成矿物还有黑云 母、榍石、兰晶石、磷灰石、萤石等。 重液试验表明，比重大于2 ．8 9 的部分约占2 0 ％， 其矿物组成较复杂，其中约6 0 ％是钛、铁磁性矿物及 其与脉石的连生体，另外部分则为非磁性重矿物。原 矿进行湿式磁选时，约可获得2 ％的磁精矿。 钛的5 0 ％呈钛磁铁矿状态存在，并将随磁选进入 铁精矿。约4 0 ％的钛呈钛铁矿状态，呈金红石状态的 钛仅约1 0 ％。就矿物而言，原砂中仅有约1 ％属钛铁 矿。金红石矿物仅占原砂的0 ．1 5 ％。 锆在原矿中含量约0 ．0 2 3 ％～0 ．0 2 6 ％。锆的8 0 ％ 左右呈锆英石状态，余者2 0 ％呈分散态。矿物量仅占 原矿0 ．0 4 ％。 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 5 2 8 作者简介刘庆祥 1 9 7 3 - ，男，河南沁阳人，硕士，工程师，主要从事矿物加工研究工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 刘庆祥等加拿大某铁矿砂重选试验研究 2 试验设备 为了寻找适合于分选丘吉尔河砂的分选设备，准 备了多种螺旋分选机供选择，包括Q L l 5 B 型、Q L l 2 A 型、Q L l 2 B 型、Q L S l l 型、Q L 9 0 A 型、Q L 6 1 型、Q L 6 6 型、 Q L X l l A 型、Q L X l l B 型螺旋分选机。 仔细观测了水流和矿浆在Q L X l l 型、Q L l 2 型及 Q L 0 9 型螺旋槽面的流态和流层变化，发现流体在槽面 上的分布厚薄有序，占满槽面。槽面流态以层流为主。 层流带占槽面宽度6 5 ％一8 0 ％，十分有利于不同密度 矿物在槽面上展开和分带。矿粒按层流流线有序排 列，强化了矿物按密度分选。有时几乎所有待分选矿 粒均在层流区内，而不利于进行分选的紊流区所占空 间有限，为有效选别提供了保证。 图1 是Q L X l1 型实测矿和水在螺旋槽面上的分 布图。矿砂在槽面中部外侧有一隆起的集中分布区。 这是粗粒脉石和重矿物贫连生体的所在区，应作为尾 矿接出。从精矿带到中矿带矿层的颜色变浅、厚度渐 增。最里层的精矿带颜色最黑且具光泽，可按作业需 要合理区隔其分割点。如只有粗选、精选作业而无扫 选作业时，应将富中矿接入粗精矿，以提高粗选作业回 收率。 图1矿粒群在螺旋槽面的流线分布 3 试验及结果 3 ．1 多机型单机对比试验结果 选矿试验在上述9 种螺旋分选机上进行，试验系 统如图2 所示。 给矿前试验系统开启清水循环，清洗选别槽面、搅 拌桶及泵体，清除矿砂沉积和杂物污染，防止各环节 滴漏。 按质量浓度2 5 ％加水加矿在搅拌槽配制矿浆。 开启回流阀让矿浆在搅拌槽和泵体内自循环。接着逐 步关小回流阀让矿浆进入分选机。当矿浆流量满足螺 旋槽选别要求时，固定回流阀开启度，使矿浆和选别过 程稳定下来。这时选别槽面上形成稳定的流态。不同 密度和粒度的矿物几乎在槽面固定的运动轨迹上循环 洁蕊 裂擎 剡 思 奥醚 封S 翼醚 剡S 裂醚 封S 黎醚 邶惑 ／劳 ，／ 辽 驾．巫眵Q 步奄飞■ 图2 试验系统 试验样机 给矿器 排矿槽 排矿及取样软管 矿浆制备槽 给矿及回流管 矿浆泵 泵车 运动，形成可见的层流流线。密度大的矿粒逐步向槽 面内侧移动。在第二圈就显现明显的分带排列。第三 圈时矿物按密度和粒度排列分带已基本完成。第四圈 即可分割截取不同质量的精矿、中矿、尾矿及尾水产 品。一个选别过程大约在6 ～1 0s 内完成。选别过程 直观而稳定。如果不改变选别条件，选别过程及效果 可长期、甚至数小时维持稳定不变。 采用断流全接计时取样方法。在同一时间段内同 时接取全部精矿、中矿、尾矿。然后计湿重、烘干、计干 重，计算各产品浓度及总作业浓度，计算各产品质量及 单头小时处理量。产品样缩分成化学分析样、产品检 测样及备样。分析样经研磨后送化验。 试验结果的精确度与计时及接取样品的准确性息 息相关。为此对取样操作人员进行了反复训练。 从选别现象观察，参选的9 种机型的选别性能均 得到证实，选别分带总体良好，表明采用螺旋分选机来 处理丘吉尔河砂回收重矿物是明智的。 7 组选别结果的算术平均值见表3 。 表3 选别结果算术平均值 项目 指标 项目指标 项目指标 精矿产率 7 ．6 4 ％ 铁品位4 7 ．1 7 ％铁富集比8 ．1 倍 T i 0 2 品位7 ．O ％T i 0 2 回收率4 6 ．2 4 ％钛富集比6 ．9 倍 平均铁回收率5 7 ．5 9 ％ 显然，如果精矿产率控制在1 0 ％一1 5 ％，则铁钛的 粗选回收率将大幅提高，可能达到7 5 ％一8 0 ％以上。 4 种机型铁、钛、锆的平均回收率依次为7 3 ．5 3 ％、 5 6 ．3 8 ％和5 2 ．4 1 ％，见表4 。对比试验结果见表5 。 万方数据 3 1 0矿冶工程第3 4 卷 表4 锆的回收情况比较 将Q L l 5 、Q L l 2 A 、Q L S l1 、Q L 0 9 四种机型选别结果 进行对比，Q L l 2 A 优于Q L l 5 。在精矿接取量多于 Q L l 5 的情况下，Q L l 2 A 的精矿质量更优，回收率亦明 显提高。说明选别直径增大的负面影响，Q L l 2 A 与 Q L 0 9 比，二者效果相近，Q L l 2 A 精矿质量好而Q L 0 9 回收率高。四种机型中以Q L S l l 型指标最好，其尾矿 品位低，铁回收率达7 2 ．9 5 ％，钛回收率达6 5 ．7 0 ％。 表5 对比试验结果 Q L 6 6 机型与国外同类设备结构相同。虽然在2 个中部辅助精矿排出口接取精矿，回收率仍低。较多 的金属量压在中矿，中矿金属损失率达3 7 ％一4 5 ％。 综合看，Q L X l l A 选别效果最佳，铁回收率最高达 7 5 ．0 2 ％。从选别现象观察，其精矿带又黑又宽。在粗 选高回收率的前提下，将铁品位3 1 ．9 ％的粗精矿送入 精选作业提高质量，是合理的工艺流程。 3 。2 浓度及处理量条件试验 用Q L S l1 型螺旋分选机做了3 组矿浆浓度试验， 以考查其对精矿品位及回收率的影响，计划浓度值为 2 0 ％、3 0 ％、4 0 ％，实测分别为2 3 ．5 ％、3 4 ．1 ％、4 3 ．3 ％。 选别结果为表6 所列。 应该指出，由于给矿体积量按恒量控制，故随着给 矿浓度的变化，给矿量亦应大幅度变化。浓度试验实 际上亦是处理量试验。 表6 浓度试验结果 由表6 可见，随着浓度提高，处理量增加，精矿品 位有所提高。当浓度达到3 5 ％时，处理量增加到3 ．5 ∥ 头h 之后，精矿质量反而会缓慢下降。而浓度和 处理量对回收率的影响则强烈得多。当浓度不大而处 理量较小时，重矿物铁回收率高达7 6 ．1 7 ％。随着浓度 和处理量增大，回收率显著下降。浓度和处理量越大， 回收率越来越低。 3 _ 3 扫选及精选流程试验 3 ．3 ．1 中矿扫选作业 三次中矿扫选指标列入表7 中。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月刘庆祥等加拿大某铁矿砂重选试验研究 表7 中矿扫选结果 由表7 可见，中矿扫选是有一定价值的，可将中矿 中的铁收成品位约3 0 ％、回收率约2 5 ％～3 0 ％的次精 矿。但因为中矿含连生体多，不易选别，总体选别效果 甚差，难产生经济效益。如将部分富连生体及裹挟的 其它重矿物在粗选作业时即接人精矿，加大粗精矿产 率以备精选，则不必进行中矿扫选作业。 3 ．3 ．2 粗精矿精选作业 粗精矿精选试验结果见表8 。 表8 精选试验结果 试验处理量 编号 ／I t 头“ 。1 ] 产率给矿邑位／％煎笙曼 芝墅堑蔓回堕皇V 望 ／％ F e T i 0 2 F e T i 0 2 F e T i 0 2 3 2 - l 精 3 2 - 2 由 3 2 3 尾 小计 9 9 7 ．6 8 3 2 ．8 1 6 9 ．2 1 9 9 9 ．6 4 9 ．8 9 4 3 ．3 06 ．7 20 ．0 7 3 8 5 ．7 76 7 ．3 9 4 1 ．6 57 ．8 23 ．7 20 ．0 4 41 2 ．9 33 1 ．1 5 8 ．4 63 ．8 60 ．8 6O ．0 2 5 1 ．3 01 ．4 6 1 0 0 ．0 02 5 ．1 94 ．9 70 ．0 5 71 0 0 ．0 0 1 0 0 ．0 0 6 4 ．0 5 3 2 ．2 3 3 ．7 2 1 0 0 ．0 0 3 ．3 ．3 尾矿复选 为了考察尾矿是否还有价值，对收集的尾矿用 Q L X l1 A 型螺旋分选机进行了复选。结果表明尾矿已 无复选价值。有用元素高度分散在各种脉石及矿物 中，已难以重选回收。 3 ．4 推荐重选流程 推荐重选流程见图3 。 搅拌槽、矿浆分配器．0 ．3r a m 0 ．4n u n 重选精矿重选尾矿 图3 推荐重选流程 3 ．5 生产设备选型、数量及配置方案 选择Q L X l l A K 型螺旋分选机用于粗选、 Q L X ll A P 型螺旋分选机用于精选。 按大河公司每年生产8 0 万吨生铁，约需铁精矿 1 6 0 万吨。按2 5t 河砂产lt 铁精矿，一年需采选40 0 0 万吨原矿。按年工作日2 4 0d ，2 4h 工作制，则日处理 量为1 6 ．7 万吨，小时处理量约70 0 0t ／h 。 按Q L X l l 型螺旋分选机处理能力3t ／ 头时 ， 即9t ／ 台时 计，即完成粗选作业需8 0 0 台 Q L X l1 A K 型螺旋分选机。 70 0 0t ／h 粗选按2 0 ％接取粗精矿为14 0 0t ／h ，即 完成精选作业需1 6 0 台Q L X ll A P 型螺旋分选机。 4 结语 1 丘吉尔河砂矿含泥少，细粒少、粗粒少，7 5 ～ 2 5 0I ．L m 粒级占8 0 ％以上，适于采用螺旋分选机进行 选别。 2 试验结果证明，Q L X l l 型、Q L l 2 A 型、Q L 0 9 型 螺旋分选机均能对该河砂进行有效选别，获得优良结 果。Q L X l l 型值得优先选用。 3 该砂矿的重矿物约9 0 ％以上分布在一0 ．4m m 粒级，特别集中在7 5 ～1 0 0p , m 粒级。可考虑在选前筛 出 0 ．3m m 或 0 ．4m m 粒级，以减少入选量并改善选 别条件，大幅度降低生产成本。 4 强化粗选作业，一次甩掉8 0 ％以上合格尾矿， 免除中矿扫选作业，简化流程，提高效率。 5 粗选作业应保证7 0 ％以上的作业回收率，关键 是控制加大粗精矿接取量。精矿产率可控制在1 5 ％ 5 ％。 6 粗选作业给矿浓度宜控制在3 0 ％5 ％，精选作 业宜2 5 ％～3 0 ％。 7 采用Q L X l l 型螺旋分选机适宜的给矿量为 2 ．5 ～3L ／ 头时 。每台三头安装时处理量为7 ．5 ～9 t ／ 台h 。 8 采用Q L X l l 型螺旋分选机作业时，不需要另 加补加水。 9 集中一处给、排矿，无需增设中间辅助精矿排 出口。 1 0 采用精选作业串联粗选作业，以提高和保证 精矿质量。 1 1 粗选作业按精矿、尾矿两产品接取。精选作 业按精、中、尾三产品接取，既产出最终精矿又丢出尾 矿。中矿作为一个不能丢弃的重要产品返回精选作 业。中矿品位较低时 接近原矿 亦可返回粗选作业， 中矿品位较高时，可作为次精矿。 1 2 可在一个机组系统内完成粗选、精选联合作 业。按机组设计选别流程有利于安装、配置及管理。 万方数据