镜铁山式铁矿石选矿技术最新进展.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 l l 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 镜铁山式铁矿石选矿技术最新进展① 陈毅琳，李广文 酒泉钢铁钢 集团 公司，甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要介绍了镜铁山式铁矿石的矿石性质特点、主要生产技术难题及其选矿技术的最新进展。 关键词镜铁山式铁矿石；选矿技术 中图分类号T D 9 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 0 1 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 0 0 1 0 4 1 概述 酒钢选矿厂主要处理镜铁山桦树沟铁矿石和黑沟 铁矿石。这两个铁矿由于其独特的矿石性质，在中国 铁矿床分类中自成一类，被称为镜铁山式铁矿床。该 类型铁矿矿石性质复杂，铁矿物和脉石矿物组成多样， 属于典型的复杂、难选氧化铁矿石。 酒钢选矿厂经过几十年的选矿技术攻关和生产实 践，形成了块矿 1 5m m 焙烧．弱磁一反浮选，粉矿 一1 5m m 强磁选的生产工艺流程。2 0 1 2 年，酒钢在 建设年处理铁矿石4 0 0 万吨的二选工序过程中，依托 多年来在处理镜铁式铁矿石选矿技术上的积累，对选 矿工艺和装备进行了进一步优化，技术指标得到了明 显提升。 本文简要介绍了镜铁山式铁矿石选矿技术的最新 进展。 2 矿石性质特点 酒钢镜铁山铁矿属于寒武纪前奥陶纪沉积变质铁 矿，它虽然与鞍山式铁矿同属沉积变质型，但成矿时代 晚，物质组成比鞍山式铁矿复杂，其工艺类型为碧玉型 弱磁性复合、氧化铁矿石。矿石中铁矿物主要有镜铁 矿、镁菱铁矿和褐铁矿，少量磁铁矿；脉石矿物主要为 碧玉、重晶石、铁白云石和石英。矿体产于浅变质的千 枚岩中，呈层状或层状透镜体，矿体下盘与灰绿色千枚 岩接触处常有薄层含铁千枚岩。矿石主要呈条带状构 造。该矿石有以下特点 1 矿物组成复杂多样、比例多变。矿石中3 种主 要铁矿物很少单独构成矿石，而是以混合矿石产出，其 混合比例在不同的矿体或同一矿体的不同地段差异很 大，没有明显的赋存规律。相对而言，铁矿物中镜铁矿 占优势，镁菱铁矿和褐铁矿次之，三者的大体比例为 2 1 1 。脉石矿物情况类似，千枚岩和碧玉相对占优 势，重晶石、铁白云石和石英次之。镜铁山矿桦树沟矿 区各矿带原矿矿物组成见表1 。 表1 镜铁山矿桦树沟矿区各矿带原矿矿物组成 质量分数1 ／％ 矿物名称l 矿带Ⅱ矿带Ⅲ矿带 Ⅳ矿带w Ⅱ矿带混合样 磁铁矿少量少量少量少量少量少量 镜铁矿 2 72 7 ．5 2 8 ．32 3 ．72 42 6 褐铁矿 1 0 ．271 7 ．61 51 6 ．9 1 1 ．5 镁菱铁矿 1 6 ．11 6 ．26 ．11 2 ．41 3 ．51 4 ．8 铁白云石 7 ．61 0 ．38 ．28 ．25 ．9 8 ．2 碧玉、石英 1 7 ．21 9 ．32 7 ．82 9 ．62 52 1 ．9 绿泥石 2 ．43 ．65 ．8 6 ．55 ．34 ．1 绢云母 0 ．50 ．81 ．51 ．510 ．9 重晶石 1 91 4 ．83 ．2 38 ．41 2 ．5 合计 1 0 01 0 01 0 0 1 1 3 01 0 01 0 0 2 单矿物纯度低，杂质含量高。其中褐铁矿含结 晶水、M g O 、M n O ，铁品位5 7 ％；镜铁山的菱铁矿实际上 是含锰镁菱铁矿，镁、锰主要以类质同像存在于菱铁矿 的晶格中，铁品位只有3 6 ．7 ％ 菱铁矿理论铁品位为 4 8 ．2 ％ ；而脉石和围岩却含铁，铁白云石含铁1 4 ．5 ％， 碧玉含铁7 ．2 ％，黑灰色千枚岩含铁1 1 ．2 1 ％，灰绿色千 枚岩含铁3 ．1 8 ％，浅肉红色千枚岩含铁8 ．6 2 ％。 3 工业矿物与脉石矿物之间物理参数有大小相 同或交叉的现象，矿石可选性差。从矿石密度看，褐铁 矿、镁菱铁矿与碧玉、铁白云石等相近，镜铁矿与重晶 石相近，采用重选独立选别比较困难。 从磁性参数看，含铁较高的脉石和围岩的比磁化 系数接近甚至超过磁性弱的铁矿石，采用磁选工艺时， 含铁脉石和围岩容易以磁性夹杂的形式进入精矿，影 响精矿质量。 从浮选行为看，由于铁矿物和脉石的种类多样，而 ①收稿日期2 0 1 4 0 6 0 9 作者简介陈毅琳 1 9 6 6 一 ，男，浙江台州人，高级工程师，酒泉钢铁 集团 公司选烧厂厂长、党委书记，长期从事技术及管理工作。 万方数据 2 矿冶工程 第3 4 卷 且脉石和围岩含铁，因此该矿石的浮选性能与鞍山式 铁矿石相比具有明显的差异。 4 矿物嵌布粒度粗细不均，需要细磨。其中镜铁 矿和褐铁矿为中- 细粒嵌布，以细为主；镁菱铁矿为中． 粗粒嵌布，以中粒为主；脉石矿物为中一粗粒嵌布，以中 粒为主。总体而言矿物的嵌布粒度以中粒为主，但由 于嵌布粒度粗细不均，矿物之间共生紧密，嵌布关系复 杂，要达到较好的工艺指标必须细磨。 3 一选工序生产工艺流程及指标 3 ．1 生产工艺流程 一选工序生产工艺流程为块矿 1 5m m 经焙 烧- 两段阶段磨矿一两段脱泥、三段弱磁选别．三段磨矿一 一粗一精四扫反浮选流程选别；粉矿 一1 5m m 采用 两段连续磨矿- 强磁粗选．粗尾粗细分级一粗粒级两段扫 选、细粒级一粗一精一扫工艺流程。流程图见图1 。 图1酒钢选矿厂生产工艺流程 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月陈毅琳等镜铁山式铁矿石选矿技术最新进展 3 ．2 近年来主要技术指标 表2 为酒钢选矿厂一选工序近年来主要技术 指标。 表2 酒钢选矿厂一选工序近年来主要技术指标 3 _ 3 生产工艺存在的主要问题 一选工序是1 9 7 2 年投产的老厂。经过4 0 多年的 发展，虽然进行了大量的改造，由于受各方面条件的限 制，生产工艺还存在较多的问题。 1 竖炉磁化焙烧系统。酒钢镜铁山矿由桦树沟 矿区和黑沟矿区组成，两者矿物组成和工艺性质有较 大差异，后者褐铁矿含量较高，矿石相对疏松，加上黑 沟矿主溜井高差大，导致黑沟矿区矿石的块矿率明显 较低。黑沟矿区投产后，矿石粒度组成发生了较大变 化，入炉矿石中小粒级矿石含量明显上升，导致竖炉透 气性变差，制约焙烧矿质量和台时产量的提高。 2 弱磁一反浮选系统。弱磁反浮选提质降杂系统 设计处理能力为2 5 0t ／h ，由于铁精矿产量逐年提高， 2 0 1 0 年后，反浮选系统处理量达到2 8 0t ／h ，超设计能 力1 2 ％，导致浮选设备负荷高，浮选时间不足，影响了 提质降杂的效果。 3 强磁选系统。原有强磁选系统主要存在两个 问题，一是微细粒级铁矿物回收率低，这是酒钢强磁选 系统长期存在的问题。随着黑沟矿产能的上升，褐铁 矿含量明显增加，过粉碎现象进一步加剧，导致强磁选 尾矿品位居高不下。二是精矿夹杂比较严重，强磁选 精矿质量较差，精矿S i O 含量1 0 ．5 ％，影响了烧结矿 品位的提高。 4 精矿脱水系统。一选工序精矿粒度为- 0 ．0 7 4 m m 粒级占8 3 ％～8 6 ％，弱磁精矿比例约占5 1 ％一 5 5 ％，采用G P T - 7 2 - 6 型圆盘式真空过滤机用于铁精 矿脱水，精矿水分一般为1 5 ．5 ％一1 6 ．5 ％。当粒度变细 或弱磁精矿比例提高后，精矿水分达到1 6 ．8 ％一 1 7 ．5 ％，严重影响烧结生产顺行。 提高酒钢选厂技术经济指标，需要进一步细磨，现 有G P T 一7 2 6 型圆盘式真空过滤机将无法满足烧结 对精矿水分的要求。 4 二选工序技术进步简介 为了提高自有铁矿资源的利用率，进一步降低生 铁成本，2 0 1 1 年酒钢启动建设了年处理4 0 0 万吨的选 矿工程 二选工序 ，2 0 1 2 年1 1 月建成投产。在该项 目建设过程中，酒钢充分分析了一选工序存在的问题， 提出了强化焙烧、细磨深选、提高产品质量和金属回收 率的总体思路，并配套提升浓缩、过滤能力，推广应用 先进实用技术和装备。 4 ．1 竖炉磁化焙烧作业 1 调整人炉矿石粒度组成，改善炉内矿石透气 性。将块矿筛分为7 5 5 5m m 、5 5 ～3 0m m 、1 5 ～3 0m m 3 种粒级产品，7 5 5 5m m 与1 5 3 0m m 混合装入大块 炉焙烧，不但以抑制大块炉透气性过强的问题，同时也 改善了小块炉透气性，提高了煤气利用效率，有利于改 善矿石焙烧效果。 2 提高抽烟机抽风能力，适度提高炉内负压。使 用Y 9 - 2 6 N 0 1 2 ．5 D 高效引风机，电机功率由1 3 2k W 增 加到1 6 0k W ，解决了由于黑沟矿比例上升，入炉矿石 粒级偏小导致的透气性变差的问题，明显改善了焙烧 竖炉负压状况，减少了热量损失，焙烧质量明显改善。 4 ．2 弱磁- 反浮选作业 1 进一步提高磨矿细度，为提高精矿质量创造条 件。采用了磨矿自动控制技术，对磨矿介质进行了优 化，一段磨矿采用0 1 2 0 的热轧钢球，二、三段磨矿采 用棒段，最终磨矿细度由一选的一0 ．0 4 8m m 粒级占 8 8 ％～9 0 ％提高到9 3 ％～9 5 ％。 2 强化人浮矿石脱泥，改善浮选作业条件。将第 三段磁选作业调整到三段磨矿后面，磁选精矿进人中 矿大井浓缩、脱磁后给入浮选，缓解三段磨矿后矿泥对 浮选的影响，降低浮选药剂消耗，改善浮选指标。 3 扩大浮选机容积，降低反浮选设备负荷。根据 一选的生产实践经验，在浮选机设计时修正循环负荷， 适当延长浮选时间，浮选指标明显改善。 4 ．3 粉矿强磁选作业 1 进一步提高磨矿细度。一段磨矿采用0 1 2 0 的热轧钢球，改善钢球的级配，二段磨矿采用棒段，分 级作业采用叠层细筛、聚氨酯筛网进行控制分级，优化 了磨矿分级效果，提高了磨矿细度，减轻了过粉碎。 2 调整强磁选机的配置，提高金属回收率。粗选 和粗颗粒粗选尾矿扫选采用0 2 5 0 0 立环强磁选机，细 粒粗选尾矿扫选、精选采用高场强平环强磁机选别，强 磁选指标有所改善。 4 ．4 浓缩脱水作业 为了适应细磨选别产品的浓缩、过滤，强化了浓 万方数据 4 矿冶工程第3 4 卷 缩、过滤设备的选型设计，浓缩作业采用高压浓缩机， 过滤作业在国内铁矿行业首次选用了盘式加压过滤 机，脱水能力大幅度提高，铁精矿水分明显降低。与一 选相比，在精矿- 0 ．0 7 4m m 粒级含量提高8 ．5 ％的情况 下，二选精矿水分由二选的1 5 ．4 7 ％降低到二选的 1 2 ．4 6 ％，解决了细磨带来的铁精矿难过滤、难输送的 难题，满足了烧结生产的需要，为解决难过滤铁精矿过 滤问题提供了新的途径。 5 一、二选工序选矿技术指标对比 二选工序已经投产一年半，经过调试、消缺，二选 工序已经实现达产达标。与一选工序相比，二选工序 各项技术经济指标有明显提高。 1 磁化焙烧作业指标对比见表3 。 表3 磁化焙烧作业主要技术指标对比 表3 结果表明，二选磁化焙烧作业所有指标均优 于一选，一次溢流收率提高2 ．6 3 个百分点，废石品位 降低2 ．3 个百分点，竖炉台时处理量提高2 ．4 1t ／h 。 2 磁选作业主要指标对比见表4 。 表4 磁选作业主要技术指标对比 强磁选指标对比在强磁精矿品位相近的情况下， 二选强精回收率高3 ．4 2 个百分点。 弱磁选指标对比二选三磁精矿品位、磁选尾矿品 位及回收率指标均优于一选，三磁精矿品位较一选高 0 ．7 7 个百分点，尾矿品位低2 ．3 4 个百分点，回收率高 2 ．0 2 个百分点。 3 浮选作业主要技术指标对比见表5 。 表5 浮选作业主要技术指标对比 二选浮选指标明显优于一选，二选浮精品位比一 选高1 ．2 7 个百分点，浮精S i O 低1 ．o o 个百分点，浮尾 品位低1 ．9 5 个百分点，作业回收率高0 ．6 5 个百分点。 4 精矿脱水作业主要技术指标对比见表6 。 表6 脱水作业主要技术指标对比 二选在精矿细度达N - O ．0 7 4m m 粒级占9 4 ．2 4 ％ 的情况下，精矿水份只有1 2 ．4 6 ％，说明加压过滤机可 以很好地满足细粒铁精矿的脱水要求。 5 全流程指标对比见表7 。 表7 一、二选指标对比 对比结果表明，在原矿品位相近的情况下，二选测 算烧结矿品位高o ．5 个百分点，综精S i O 低0 ．2 9 个百 分点，回收率高3 ．1 6 个百分点，二选技术指标明显优 于一选。 6 结语 镜铁山式铁矿床属于典型的复杂、难选氧化铁矿 石。酒钢选矿厂经过几十年的生产实践和技术攻关， 形成了适合矿石性质的选矿工艺。在新建选厂的过程 中，酒钢选矿厂认真吸取了一选工序的经验教训，采用 了强化焙烧、细磨深选、配套设计的总体思路，二选技 术经济指标明显改善。 万方数据