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第 35 卷矿冶工程Vol.35 2015 年 1 月MINING AND METALLURGICAL ENGINEERINGJanuary 2015 ① 收稿日期2014-11-19 作者简介曾尚林1982-，男，四川人，硕士，工程师，主要从事复杂难选矿工艺、磁重选设备的研究。 攀枝花白马钒钛磁铁矿选矿新技术研究攀枝花白马钒钛磁铁矿选矿新技术研究 ① 曾尚林，曾维龙，李辉跃，安登气 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012 摘要为了提高白马铁矿铁、钛资源的综合利用率，降低生产成本，使企业效益最大化，分析了白马铁现在的选铁流程， 指出了流程中存在的问题。进一步提出白马铁矿需要进行粗粒抛尾，并用 ZCLA 选矿机进行了粗粒抛尾试验，可以抛出尾 矿产率为 20～40的合格尾矿，抛尾尾矿 TiO2含量仅为 1.5左右，铁钛回收率为 89～94。进行了“半自磨-ZCLA 选 矿机抛尾-选铁-强磁选流程”试验研究，试验结果表明，粗粒抛尾能大幅度降低生产成本，提高经济效益，并且有利于后续 的选钛作业。 关键词选矿；粗粒抛尾；钒钛磁铁矿；研究 中图分类号TD92文献标识码Adoi 10.3969/j.issn.0253-6099.2015.Z1.003 文章编号0253-60992015Z1-0009-05 New Processing Technique for the Vanadium-titanomagnetite from Panzhihua Baima Iron Mine ZENG Shang-lin, ZENG Wei-long, Li Hui-yue, AN Deng-qi Changsha Research Institute of Mining coarse tailing; vanadium-titanium magnetite; research 攀西钒钛磁铁矿中攀枝花、白马、太和、红格 为四个特大型矿区，占攀西钒钛磁铁矿总储量的 90以上。四大矿区的矿石 TFe 品位由高到低的顺 序是攀枝花矿，太和矿，白马矿，红格矿，钒含量 则以白马矿区为最高[1]。 攀钢矿业公司在攀枝花铁矿开采了 40 多年， 现 已逐步进入中深部开采， 矿山已进入寿命的中后期， 造成开采品位降低和采矿成本增加。白马铁矿作为 攀钢的后备矿山，以铁、钛、钒为主，并伴生镓、 钴和钪等元素，是特大型的金属矿床，矿区面积为 4.3471 平方公里，矿区内已探明的钒钛磁铁矿地质 储量多达 8.7 亿吨，其中工业储量 6.1 亿吨[2]。按最 终设计规模 1550 万吨/年估算，可开采 50 年以上。 因此，如何利用好白马铁矿，将成为攀钢矿业可持 续发展的关键。 2003 年底，攀钢启动了白马铁矿一期工程，设 计产能为年产原矿650万吨、 精矿233.48万吨， 2006 年底试生产。 随后， 攀钢又启动白马铁矿二期工程， 主要包括及及坪矿段 400 万吨的扩产和田家村矿段 500 万吨的开发。2011 年 9 月，攀钢集团白马铁矿二 期工程田家村 500 万吨/年半自磨及管道输送系统、 尾 矿输送 2 号加压泵站负荷试车成功，标志着白马铁矿 二期采选工程主体工程全面建成投产。从此，白马铁 矿具备了年处理量 1550 万吨、年精矿产量 505 万吨 10矿冶工程第 35卷 的能力。 1工艺矿物学特征 白马铁矿具有铁贫、钒高、钛低的特点。钒钛 磁铁矿矿石中有益元素种类较多，但实际上可供选 矿富集回收的矿物并不复杂，除钪以外，钒、镍、 钴、铜、铬、镓等伴生有益元素几乎都分别富集于 含钒铁精矿、钛精矿和含钴镍的硫精矿三种选矿产 品中。白马铁矿主要有益组分的含量见表 1。 白马铁矿赋存于含矿辉长岩体中下部，系岩浆 晚期分异型矿床。工业矿物为钛磁铁矿和钛铁矿。 脉石为硅酸盐类矿物，可将进一步分为原生和次生 两类，前者包括橄榄石、钛辉石和斜长石，其次是 紫苏辉石和黑云母；次生脉石较常见的是蛇纹石和 伊丁石，次为绿泥石、绢云母、高岭石和斜黝帘石， 其中橄榄石的含量较高， 达到 8～16，构成白马 独特的以橄长岩为主的矿石类型。白马铁矿原矿矿 物含量见表 2。 表 1主要有益组分含量质量分数/ 矿区TFeTiO2V2O5Cr2O3CoNiCu 田家村20.295.180.210.0310.0140.00170.038 及及坪28.396.380.270.0260.0150.020.032 表 2白马铁矿原矿矿物含量质量分数/ 矿段钛磁铁矿赤褐铁矿钛铁矿硫化物橄榄石钛普通辉石斜长石角闪石绿泥石蛇纹石其它合计 田家村23.72.35.21.28.421.727.31.73.42.03.1100.00 及及坪30.63.56.10.716.213.115.82.34.23.04.5100.00 全矿区29.23.35.60.914.614.818.12.24.02.84.5100.00 白马铁矿主要矿物工艺粒度有利于阶段磨矿、 粗粒抛尾的选矿工艺。 钛磁铁矿和钛铁矿粒度0.21 mm 粒级含量达 90以上，脉石矿物0.425 mm 粒 级含量达 91以上，因此，白马铁矿在较粗的粒度 条件下，可以抛弃大量的脉石。 2白马铁矿现有选矿流程分析 根据白马铁矿铁贫、钒高、钛低的特点，采用 破磨选铁为主，综合回收钛、钒、钴、镍的流程。 攀钢白马铁矿一期选铁采用三段一闭路破碎- 阶段磨矿阶段弱磁选工艺流程。在生产过程中有大 量的矿泥产生，雨水季节对常规的三段一闭路破碎 系统的生产影响较大；而且白马铁矿的矿石硬度较 大，主要脉石矿物橄石、斜长石、钛辉石的解理发 育，与金属矿物的接触界线平整，属于易碎难磨型 矿石。因此，白马铁矿二期选铁流程采用粗碎-半自 磨流程。白马铁矿一期的旋流器沉砂排矿和二期的 3 mm 直线筛筛下矿合在一起含 TFe 25.5、TiO2 5.5，进入磁场强度为 0.3 T 的磁选机，得到产率 为 45、TFe 品位 11.5、TiO2含量 3.5的抛尾尾 矿，磁选精矿进入二段磨矿，磨矿后弱磁，弱磁精 矿细筛分级，筛下弱磁精选，得到 TFe 品位 57、 TiO2含量 10的铁精矿，总尾矿进入选钛。白马选 铁生产工艺原则流程见图 1。 白马铁矿选矿流程中“粗碎-半自磨工艺”实现 了矿石“多碎少磨”的选矿原则，其分选技术在工 艺上是先进的，为后续铁、钛粗粒抛尾创造了有利 条件。 图 1 白马铁矿选铁生产工艺原则流程图 由于没有合适的粗粒抛尾设备，采用弱磁选选 铁， 选铁尾矿全部再选钛的原则工艺， 没有实现 “尾 矿能抛早抛”的选矿原则。选铁尾矿全部进入选钛 流程，增加了入选矿量和钛精矿的生产成本，特别 是白马铁矿属于铁贫、钒高、钛低型钒钛磁铁矿， 第 35 卷曾尚林等 攀枝花白马钒钛磁铁矿选矿新技术研究11 矿物粒度较粗，适合粗粒抛尾。因此，在半自磨 作业后应增加粗粒抛尾作业，抛出合格的铁、钛 尾矿，减少进入选钛作业的矿量，提高入选物料 的钛品位。 3白马铁矿预先抛尾新技术研究 3.1新型磁-重分选技术[3-4] 为了解决低品位矿的粗粒抛尾问题，长沙矿 冶研究院联合设备生产厂家研究开发出了一种以 磁力和重力联合作用的新型内筒式 ZCLA 重磁拉 选矿机以下简称“ZCLA 选矿机”，其结构示意 图见图 2。 该设备采用永磁材料，能耗低，不易堵塞，并 可以实现强磁性矿物与弱磁性矿物同时入选，在较 粗的粒度条件下抛出铁、钛合格尾矿，且设备结构 简单，操作方便，运行成本和检修费用低。该技术 已被湖南省科技厅鉴定为国际先进水平。 采用ZCLA选矿机在陕西洋县和攀枝花龙蟒钒 钛磁铁矿进行了工业应用，取得的指标见表 3。生 图 2ZCLA 选矿机结构示意图 产表明，采用 ZCLA 选矿机对低品位钒钛磁铁矿进 行粗粒抛尾，铁、钛回收率都能达到 85以上，抛 出的尾矿产率达到 20～40入选粒度越细抛尾产 率越高，入选品位越低抛尾产率越高，既能大幅度 降低后续磨选作业的成本， 又能抛出粗粒合格尾矿， 为尾矿库的安全带来好处。因此，ZCLA 选矿机的 开发成功是低品位钒钛磁铁矿综合利用选矿技术的 重大突破。 表 3ZCLA 选矿机的工业应用指标 来源 粒度 /mm 单台处理量 /th-1 原矿品位/精矿品位/尾矿品位/ 抛尾率 / 精矿回收率/ TFeTiO2TFeTiO2TFeTiO2TFeTiO2 陕西洋县钒钛磁铁矿公司50507019.043.8425.845.298.581.5336.1284.9687.09 四川龙蟒矿冶公司12010012022.718.7926.9610.438.843.4523.4690.8790.80 2014 年 7 月 15 日，陕西省科技厅组织专家对 陕西洋县钒钛磁铁矿有限公司和长沙矿冶研究院共 同完成的“半自磨至-3 mm-ZCLA 选矿机抛尾-磨矿 -0.074 mm 粒级占 50左右-ZCLA 选矿机抛尾-磨 矿-0.074 mm 粒级占 85左右-弱磁选铁-ZCLA 选 矿机抛尾-浮选选钛”新工艺进行科技鉴定，专家一 致认为该工艺流程简单、创新程度高、社会效益明 显和节能效果显著,达到国际先进水平。 白马铁矿与 洋县钒钛磁铁矿矿石性质相近，属于低品位钒钛磁 铁矿，且两者破碎磨矿工艺也相同，故此用 ZCLA 选矿机对白马铁矿进行了试验研究。 3.2ZCLA 选矿机对白马铁矿抛尾试验研究 3.2.1白马铁矿矿样分析 万年沟半自磨样来自及及坪矿段TFe 品位 28.57、含 TiO26.70，田家村半自磨样 TFe 品位 20.55、含 TiO24.94。两种半自磨样粒度筛析结果 见图 3。 筛析结果表明， 万年沟半自磨样-0.074 mm 粒 级占 21.42，-1 mm 粒级占 91.49，田家村半自磨 样-0.074 mm 粒级占 26.36，-1 mm 粒级占 99.13。 白马铁矿半自磨样粒度主要集中在 0.074～1 mm 间， 适合用 ZCLA 选矿机进行粗粒抛尾。 图 3白马原矿样粒度筛析图 3.2.2ZCLA 选矿机粗粒抛尾试验结果分析 采用 ZCLA 选矿机对白马铁矿万年沟和田家村 半自磨样在坡度为 9、转速为 12 r/min 和 10 mm 间隙聚磁介质的试验条件下进行了一次粗选抛尾试 验，结果见表 4。试验结果表明，ZCLA 选矿机对 白马铁矿的万年沟的半自磨样进行了一次粗选抛尾 12矿冶工程第 35卷 试验，可以抛出产率为 21.63、TiO2品位为 1.81 的尾矿，ZCLA 精矿中铁和钛金属回收率分别为 93.20和 94.16； 对田家村的半自磨样进行了一次 粗选抛尾试验， 可以抛出产率 41.46、 TiO2品位为 1.29的尾矿， ZCLA 精矿中铁和钛金属回收率分别 为 88.32和 89.18。 表 4ZCLA 选矿机对白马铁矿抛尾试验结果 矿样 来源 产品 名称 产率 / 品位/回收率/ TFeTiO2TFeTiO2 万年沟样 精矿78.3733.988.0593.2094.16 尾矿21.638.981.816.805.84 给矿100.0028.576.70100.00100.00 田家村样 精矿58.5431.007.5388.3289.18 尾矿41.465.791.2911.6810.82 给矿100.0020.554.94100.00100.00 将 ZCLA 抛尾尾矿磨矿到-0.074 mm 粒级占 95，采用 CBT-Φ300 弱磁选机进行一次粗选0.12 T和一次精选0.09 T试验，检查磁性铁的含量，试 验结果见表 5。试验结果表明，万年沟和田家村的 抛尾尾矿对原矿铁金属损失率为 0.13和 0.32。 对抛尾尾矿进行显微镜观察，发现以钛磁铁矿形式 存在的铁粒度基本上在 0.05 mm 以下，而且很难发 现粒状钛铁矿存在。因此，可以认为用 ZCLA 选矿 机对白马铁矿抛出的尾矿是合格的。 表 5ZCLA 预选抛尾尾矿进行磁性铁检查试验结果 尾矿样 产品 名称 对原矿 产率/ TFe 品位 / 对原矿 TFe 回收率/ 万年沟 抛尾尾矿 精矿0.0757.790.13 田家村 抛尾尾矿 精矿0.1257.770.32 按照白马现有流程及及坪矿 400 万吨和田家 村矿 500 万吨半自磨后，再进入一段磁选抛尾计 算，两种半自磨样混合在一起的比例分别为 44 和 56，则 ZCLA 选矿机按照该比例混合进行抛 尾，得到的抛尾尾矿产率为 32.73，与白马铁矿 现有流程一段磁选抛尾产率 45相比，略低，但 是经过 ZCLA 选矿机抛尾后的尾矿 TiO2品位仅 1.5左右，可以直接进入尾矿库或干堆，不需要 再进入浮选作业。 对 ZCLA 选矿机抛尾试验精矿和尾矿进行粒度 筛析，结果见图 4。筛析结果表明，万年沟和田家村 的 ZCLA 选矿机抛尾精矿0.1 mm 粒级含量分别为 77.29和 68.07， 抛尾尾矿0.1 mm 粒级含量分别为 41.3和47.97， 虽然抛尾精矿比抛尾尾矿的粒度粗， 但是尾矿中有 50以上的量可以进行干堆， 节省了尾 矿库的投资和维护，有利于周边环境的保护。 图 4ZCLA 选矿机抛尾试验精矿和尾矿粒度筛析图 3.2.3ZCLA 选矿机抛尾-选铁-强磁选钛流程分析 将 ZCLA 选矿机抛尾精矿进行磨矿到-0.074 mm 粒级占 74，采用 CBT-Φ300 弱磁选机进行一 次弱磁选粗选0.12 T和一次弱磁选精选0.09 T选 铁试验，选铁尾矿再用 SHP-700 强磁选机进行一次 强磁选粗选0.8 T和一次强磁选精选0.6 T选钛试 验。万年沟和田家村原矿 ZCLA 选矿机抛尾-选铁- 强磁选钛数质量流程分别见图 5 和图 6。 试验结果表明，采用 ZCLA 选矿机对白马铁矿 可进行铁、钛一起回收。白马万年沟和田家村原矿 半自磨样采用 ZCLA 选矿机抛尾-选铁-强磁选钛流 程，得到铁精矿产率分别为 40.48和 23.64，铁 图 5万年沟 ZCLA 选矿机抛尾-选铁-强磁选钛数质量流程 第 35 卷曾尚林等 攀枝花白马钒钛磁铁矿选矿新技术研究13 图 6田家村 ZCLA 选矿机抛尾-选铁-强磁选钛数质量流程 金属回收率分别为 77.16和 66.02，铁精矿 TFe 品 位大于 55，达到合格要求；得到强磁粗精矿 TiO2 品位分别为 12.29和 14.21，钛金属回收率分别为 24.97和 37.28。 白马万年沟和田家村原矿半自磨样用 ZCLA选 矿机铁钛一起回收，再分离铁、钛流程，与传统先 选铁、后选钛的流程相比较，新流程分别减少了 21.63和 41.46的尾矿进入选钛流程，节省了能 耗；与选钛原料相比，新流程选钛原料 TiO2品位从 传统流程选钛原料有了提高。 4建议 1 白马铁矿属于铁贫、钒高、钛低型钒钛磁 铁矿，且矿物粒度较粗，适合进行粗粒抛尾作业。 白马二期 900 万吨原矿处理量的工艺已采用了半自 磨工艺，磨矿粒度为-3 mm 左右，为粗粒抛尾提供 了充分的条件。 2 采用 ZCLA 选矿机对白马钒钛磁铁矿抛 尾试验，可以抛出尾矿产率为 20～40的合格 尾矿， 抛尾尾矿 TiO2含量仅为 1.5左右。 可以进 一步进行粗粒抛尾试验的研究，使生产流程得到 优化。 参考文献 [1] 朱俊士. 中国钒钛磁铁矿选矿[M]. 北京 冶金工业出社, 1996. [2] 张伦, 张光伟. 攀钢白马钒钛磁铁矿选矿技术研究[C]//2003 年中国 钢铁年会论文集炼铁, 2003 289-292. [3] 曾维龙. 攀西地区钒钛磁铁矿选矿新设备及新工艺研究[C]//2012年钒 钛磁铁矿资源开发技术交流会论文集, 成都, 2012 41-44. [4] 曾尚林, 曾维龙, 李辉跃, 等. 内筒式永磁强磁选机分选低品位钒钛 磁铁矿选铁尾矿试验研究[J]. 矿冶工程, 20148 298-300.