某复杂难选铁矿石提铁降硅工艺研究.pdf

第3 l 卷第6 期’ 2 0 1 1 年1 2 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 小E E R I N G V 0 1 ．3 1 №6 D e c e m b e r2 0 1 1 某复杂难选铁矿石提铁降硅工艺研究① 董颖博1 ’2 ，林海1 ”，傅开彬1 ，- ，莫晓兰1 ”，汪 涵1 2 1 ．北京科技大学土木与环境- I - 程学院，北京1 0 0 0 8 3 ；2 ．金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室。北京1 0 0 0 8 3 摘要对山西某难选高硅铁矿石进行了可选性试验研究。针对矿石嵌布粒度很细的特点，采用阶段磨矿阶段选别工艺提铁降 硅。得出适宜的磨矿制度一段磨矿粒度为- 0 ．0 7 4m m 粒级占4 0 ％，二段磨矿粒度为- 0 ．0 3 8 姗粒级占8 5 ％；对粗精矿再磨后的 不同选别工艺进行了对比，推荐最佳的工艺为磁一浮联合选别，可获得全铁品位为6 5 ．3 7 ％、二氧化硅含量为4 ．2 6 ％的铁精矿，达到 了较好的提铁降硅效果。 关键词难选铁矿；细粒嵌布；磁一浮联合工艺；磁选；浮选；提铁降硅 中图分类号T D 9 5 3文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 6 0 0 3 6 0 3 R e s e a r c ho nT e c h n o l o g yf o rI r o n - i n c r e a s ea n d S i l i c o n ．r e d u c t i o no fa nI r o nO r e D O N GY i n g ．b 0 1 ，一，L I NH a i l ．一，F UK a i ．b i n l ．一。M OX i a o l a n l ．一，W A N GH a n l - 2 1 ．S c h o o lo fC i v i la n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，B e i j i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，B e i j i n g10 0 0 8 3 。 C h i n a ；2 ．K e yL a b o r a t o r yo fE d u c a t i o n a lM i n i s t r y f o rH i g hE f f i c i e n tM i n i n ga n dS a f e t yi nM e t a lM i n e s ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 。 C h i n a A b s t r a c t E x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do u tt ol e a r nt h eb e n e f i c i a b i l i t yo far e f r a c t o r yi r o no r ef r o mS h a n x iP r o v i n c e ．A st h e d i s s e m i n a t i o ns i z eo ft h em i n e r a l so ft h i sh i l g h s i l i c o no r ei sv e r ys m a l l ，at e c h n i q u ef e a t u r i n gs t a g eg r i n d i n ga n ds t a g e s e p a r a t i o nw a su s e d ．Af e a s i b l eg r i n d i n gs y s t e mi n c l u d e st w os t a g e s ，w i t ht h eg r i n d i n gf i n e n e s sf o rt h ef i r s ts t a g ea s 一0 ．0 7 4m mo f4 0 ％a n df o rt h es e c o n ds t a g e ．一0 ．0 3 8m i l lo f8 5 ％．B e n e f i c i a t i o na p p r o a c h e st ot r e a tt h eb u l k c o n c e n t r a t ew e r ec o m p a r e d ，a n dt h eb e s to n es h o u l db et h ec o m b i n e du s a g eo fm a g n e t i cs e p a r a t i o na n df l o t a t i o n ，a st h e T F eg r a d eo ft h ea s - p r e p a r e di r o nc o n c e n t r a t er e a c h e d6 5 ．3 7 ％，w h i l et h eS i 0 2c o n t e n tW a sr e d u c e dt ob e4 ．2 6 ％， s h o w i n gt h a tt h ep u r p o s et oi n c r e a s ei r o ng r a d ew h i l er e d u c i n gs i l i c o nc o n t e n tc a nb ee f f i c i e n t l ya c h i e v e d ． K e yw o r d s r e f r a c t o r yi r o no r e ；f i n ed i s s e m i n a t i o ns i z e ；c o m b i n e dt e c h n o l o g yo fm a g n e t i cs e p a r a t i o na n df l o t a t i o n ； i n c r e a s i n gi r o ng r a d ew h i l er e d u c i n gs i l i c o nc o n t e n t 中国钢铁行业发展速度快，钢铁原料以及钢铁制 品供不应求，而国内铁矿多半为贫矿，硅酸盐等杂质 含量高，加工难度大。为了贯彻高炉精料、节能减排 的原则，国内铁矿山要采取积极措施改变铁品位较低、 二氧化硅杂质高的状态，解决长期制约民族钢铁业国 际竞争力的重大技术瓶颈，才能获得较好的经济效 益‘㈦】。 山西某铁矿是典型的贫磁铁矿石，具有品位低、嵌 布粒度极细、二氧化硅含量高、组成复杂等特点，在磁 铁矿石中属相对难选矿石。矿石的构造主要有浸染状 构造、条带状构造、块状构造、角砾状构造。矿石的结 构主要有细粒状结构、它形晶结构、自形晶结构、半自 形晶结构等，矿石中铁矿物嵌布关系复杂。这种原生 铁矿石仅采用常规磁选工艺流程，很难获得铁品位和 回收率均较高、二氧化硅含量低的铁精矿‘4 1 。本文重 点对该铁矿石进行不同工艺的可选性试验研究，以确 定最佳的工艺流程。 1 矿石性质 原矿多元素化学分析结果见表l ，原矿铁物相分 析结果见表2 。 矿石中铁矿物种类繁多，主要有用铁矿物为磁铁 矿，其次为赤铁矿、褐铁矿。脉石矿物主要为石英， 其次为方解石、绿泥石、阳起石、长石、黏土矿物等。 表1原矿多元素化学分析结果质量分数 ／％ T F e S i 0 2A 1 2 0 3C a OM s OM nPS N a 2 0K 2 0 8 ．6 04 3 ．2 61 ．2 51 ．0 21 ．4 l0 ．2 60 ．0 3 50 ．0 1 60 ．2 40 ．1 9 ①收稿日期2 0 1 l - 0 7 - 0 2 作者简介董颖博 1 9 8 3 一 ，女，河南郑州人，博士研究生，主要研究方向为微生物选矿及复杂难选矿选矿技术。 万方数据 第6 期蕾颖博等某复杂难选铁矿石提铁降硅工艺研究 表2 原矿铁物相分析结果 2 试验方法 磁选管磁选所用矿样均为2 0g ；实验室型电磁滚 筒弱磁选机磁选每次所用矿样均为3 0 0g ；浮选用设备 为X F D 一6 3 型挂槽浮选机，容积为O ．5L ，每次用矿样 1 5 0g 。 原矿样和磁选、浮选所得产品中铁和硅的品位均采 用原子吸收光谱法测定。 3 试验研究 3 ．1 磁选磨矿粒度试验 每次取3 5 0g 原矿于棒磨机中进行磨矿，磨矿浓度 5 0 ％，磨至指定时间倒出用泰勒筛进行水筛，各粒级烘干 称重，计算产率。原矿磨矿时间与磨矿粒度关系如图1 所示。 逞 棚 缸 鬟 型 鲁 暑 吝 辱 磨矿时间／m l a 图l 原矿磨矿时间与磨矿粒度关系 由图1 可以看出，此矿物为易磨矿。 在磨矿动力学研究基础上，采用磁选管对此铁矿进 行了不同磨矿粒度一段磁选试验研究，磁场强度均为 1 6 8k A ／m ，试验所用矿样均为2 0g ，试验结果见图2 。 从图2 可以看出，随磨矿粒度变细，精矿品位逐渐 增加，回收率呈下降趋势。但当一0 ．0 7 4m m 粒级含量 大于6 0 ％后，继续磨细对提高精矿品位作用不大，说 明在此磨矿粒度范围内，粒度对铁矿物的鳃离影响不 大。反而导致回收率下降较多。分析原因为该矿石嵌 布粒度很细，需要细磨到一定粒度才能有效提高精矿 - 0 ．0 7 4m i l l 粒级含量／％ 图2 原矿磨矿粒度试验结果 品位；另外，选矿回收率偏低，即使细磨回收率也未达 到8 0 ％，而且铁精矿品位较低，其原因是该矿石中强 磁性矿物含量较低所致，因此要在提高铁精矿品位降 低硅含量的基础上，最大限度提高回收率，故认为阶段 磨矿阶段选别是较适宜的方法“ J 。 根据磨矿粒度试验结果分析，综合考虑后确定一 段磨矿粒度选择一0 ．0 7 4m l T l 粒级占4 0 ％较为适宜。 3 ．2 粗精矿金属分布试验 在原矿磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占4 0 ％、磁 场强度9 2k A ／m 的条件下，采用实验室型电磁滚筒弱 磁选机进行一段磁选，制备出一定量的粗精矿，所制得 粗精矿r i t e 品位为4 3 ．8 6 ％，含S i 0 23 1 ．1 5 ％，W e 回 收率7 4 ．0 8 ％，S i 0 2 回收率3 3 。5 6 ％。粗精矿金属量分 布结果见表3 。 表3 粗精矿金属量分布结果 试验结果表明，在一0 ．0 7 4l l l i n 粒级占4 0 ％的条 件下，经一段磁选所得粗精矿在 O ．0 4 3m m 各粒级品 位分布较均匀，均在3 9 ％左右，只有一0 ．0 4 3m m 粒级 品位稍高，为5 6 ．0 4 ％，但离要求的指标还相差较多。 分析原因为该矿石嵌布粒度太细，必须细磨才能达到 较好指标。同时，粒级累计产率和累计全铁品位也表 明粗精矿中粗粒级较多，需要将粗精矿进行细磨后再 选，以达到提高精矿品位的目的。 3 ．3 粗精矿磁选再磨粒度试验 粗精矿再磨后，采用磁选管进行不同磨矿粒度一 段磁选试验研究，磁场强度均为1 6 8k A ／m ，试验所用 万方数据 矿冶工程 第3 l 卷 矿样均为2 0g ，试验结果见图3 。 - 0 ．0 7 4m m 粒级含量／％ 图3 粗精矿磨矿粒度试验结果 由图3 可以看出，粗精矿进一步细磨后再选，铁精 矿品位有较大幅度提高，作业回收率呈下降趋势，说明 粗精矿中仍有较多连生体。粗精矿磨矿粒度粗时部分 铁矿物未达到单体解离，导致精矿品位较低；而磨矿粒 度过细，即- 0 ．0 3 8h i m 粒级含量达到9 5 ％时，铁精矿 品位达到6 l ％，但回收率明显大幅降低，同时也造成 较高的磨矿成本和能耗。综合考虑以上因素，二段磨 矿选择磨矿粒度一0 ．0 3 8m m 粒级占8 5 ％为宜。 3 ．4 粗精矿再磨后选别流程试验 为了达到提高铁精矿品位的同时最大程度回收铁 的目的，需要对粗精矿再磨后的选别流程进行探索和 优化，以确定粗精矿再磨粒度为一0 ．0 3 8m m 粒级占 8 5 ％时的最佳工艺流程。分别考察了粗精矿再磨后磁 选、浮选以及磁一浮联合不同选别方法对选矿指标的影 响，从中选择出最佳工艺流程。 磁选试验条件为采用实验室型电磁滚筒弱磁选 机，一段磁选场强9 2k A ／m 、二段磁选场强7 6k A ／m 、 三段磁选场强6 0k A ／m ；反浮选试验的p H 9 ．0 ，药剂 用量为粗选淀粉2 0 0g ／t 、醚胺2 0 0g ／t 、1 l 号油1 0 g ／, ，一段精选醚胺1 0 0g ／t 、1 1 号油5g ／t ，二段精选 醚胺1 0 0g ／t 、1 1 号油3g ／t ，三段精选不加药。不同工 艺流程在相应工艺条件下的试验指标见表4 。 表4 不同工艺流程下粗精矿再选所得铁精矿指标 从表4 可以看出粗精矿在再磨粒度为一0 ．0 3 8 m m 粒级占8 5 ％的条件下，仅靠多段磁选的方法很难 达到铁精矿要求的指标，若再增加精选段数，铁精矿的 品位有可能会有所提高，但回收率会大大降低，而且二 氧化硅的含量难以有效的降低；直接采用浮选，铁精矿 品位提高较少，且回收率也不高；而粗精矿再磨后采用 磁- 浮联合选别方法，在两段磁选 一粗三精反浮选流 程下，所得铁精矿品位为6 5 ．3 7 ％，二氧化硅含量为 4 ．2 6 ％，达到了较好的提铁降硅效果。分析原因为磁 选与反浮选的结合解决了磁选精矿中由于磁性夹杂和 机械夹杂造成的磁精矿品位提高困难的难题，实现了 选别磁铁矿过程中的磁选法和浮选法的优势互补，取 得了理想的贫磁铁矿的选矿技术指标。 4 结语 1 原矿性质研究结果表明，山西某铁矿石属于贫 磁铁矿，脉石矿物主要为石英，铁矿物与脉石嵌布粒度 很细，需要细磨才能获得较好的选矿指标，因此选择 阶段磨矿阶段选5 ；l Jl 艺流程。 2 磨矿粒度试验表明，一段磨矿粒度为一0 ．0 7 4 m m 粒级f _ 4 0 ％，粗精矿再磨粒度选择一0 ．0 3 8m m 粒 级占8 5 ％为宜。 ‘ 3 粗精矿再磨再选试验结果表明，粗精矿再磨后 单独采用磁选或浮选均不能有效降低铁精矿中二氧化 硅的含量，而采用磁浮联合的选别工艺提铁降硅效果 良好。 4 采用原矿磨矿段磁选．粗精矿再磨．两段磁 选精选粗三精反浮选工艺，可得铁精矿全铁品位为 6 5 ．3 7 ％，二氧化硅含量为4 ．2 6 ％，整个选矿工艺铁回 收率为5 8 ．9 2 ％，铁精矿产率为2 5 ．7 8 ％，取得了较好 指标。 参考文献 [ 1 ] 余永富，祁超英，麦笑宇，等．铁矿石选矿技术进步对炼铁节能减 排增效的显著影响[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 4 2 7 3 2 j [ 2 ] 余永富．国内外铁矿选矿技术进展及对炼铁的影响[ J ] ．矿冶工 程，2 0 0 4 1 2 6 2 9 ． [ 3 ]刘动．反浮选应用于铁精矿提铁降硅的现状及展望[ J ] ．金属 矿山，2 0 0 3 ，3 2 0 2 3 8 - 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