郑家坡铁矿选矿工艺及尾矿浓缩胶结技术研究.doc

郑家坡铁矿选矿工艺及尾矿浓缩胶结技术研究 阶段报告I-选矿工艺部分 山东科技大学 2007年10月16日 目录 1 样品的采集与制备2 1.1样品的采集2 1.2 样品的制备2 2 原矿性质简述6 2.1 矿石的化学成分6 2.2 矿石中主要矿物组成6 2.3 铁的物相组成8 3 预选试验9 3.1 大块预选试验9 3.2 粉矿预选试验10 4 磁选流程试验12 4.1 磨矿试验12 4.2 小型磁选试验13 4.3 磁选连选试验18 5 矿石工艺特性分析21 5.1 矿石的相对可磨度21 5.2 产品的多元素化学分析22 5.3 产品粒度组成分析24 5.4 产品密度分析25 5.5 尾矿沉降特性分析25 6 结 论28 附件29 1．诺普铁矿磁选数质量流程29 2．诺普铁矿磁选产物中-200目含量统计表30 1 样品的采集与制备 1.1样品的采集 试验样品由郑家坡铁矿负责采集。原矿样品包括Ⅰ号矿体矿石和Ⅱ号矿体矿石两种，样品重量分别为3吨左右，样品最大块度为120mm。根据郑家坡铁矿地质报告资料，Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体资源量占可采储量的95.12，采用这两矿体的矿石进行试验具有代表性。 1.2 样品的制备 1.工艺矿物学研究样品的制备 为了研究矿石性质，采用手工挑选的方法，从两种矿体中分别选取6-8块不同类型的矿石和废石（围岩），样品的块度50-100mm。块状样品分别磨制光片和薄片，用于显微镜、电子探针等分析使用。 2．选矿试验样品的配制 （1）原矿预选试验结果 为了配制有代表性的选矿试验样品，分别采用DCXJ3240带式磁选机（磁滑轮）对两种矿体的原矿进行了预选.预选试验结果见表1-1。 表1-1 –120mm原矿预选试验结果 样品名称 产率， TFe品位， TFe回收率， Ⅰ号矿体矿石 68.53 27.37 88.43 Ⅰ号矿体废石 31.47 7.80 11.57 Ⅰ号矿体原矿 100.00 21.21 100.00 Ⅱ号矿体矿石 65.36 33.58 89.47 Ⅱ号矿体废石 34.64 7.46 10.53 Ⅱ号矿体原矿 100.00 24.53 100.00 （2）配矿方案的拟定 I、Ⅱ号矿体比例根据郑家坡铁矿地质报告，Ⅰ号矿体资源量（332333）为1544.7万吨，占可采储量的61.07，平均品位28.67％。Ⅱ号矿体Ⅱ1Ⅱ2资源量（332333）为243.8617.5861.3万吨，占可采储量的34.05.平均品位29.93-31.30％。可见，Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体资源量占可采储量的95.12，采用这两矿体的矿石进行试验具有代表性。根据两个矿体储量的比例，确定本次选矿试验样品两个矿体的比例为Ⅰ号矿体矿石占65，Ⅱ号矿体矿石35。 配矿品位根据郑家坡铁矿选矿工艺及尾矿浓缩胶结技术研究技术开发合同的要求，入选原矿品位为24-26。经矿方与设计院初步协商，拟定平均贫化率按12计算（废石混入率12）。则贫化后（废石含铁量按7计算）矿石品位为29.61％8871226.06.26.9。 综合以上情况，配矿品位应为26-27。考虑到在试验阶段原矿品位不宜太高，确定配矿品位在26左右。 采用实验室型破碎机，将预选后的-120mm矿石和废石破碎至-10mm,按Ⅰ号矿体原矿占65，Ⅱ号矿体原矿35进行配矿，控制配矿品位为26。具体配矿方案见表1-3。 表1-3 选矿试验样品配制方案 样品名称 重量,kg 产率， TFe品位， TFe分布率， Ⅰ号矿体矿石 500.00 60.45 27.37 63.64 Ⅰ号矿体废石 37.60 4.55 7.80 1.36 Ⅰ号矿体小计 537.60 65.00 26.00 65.00 Ⅱ号矿体矿石 205.50 24.85 33.58 32.09 Ⅱ号矿体废石 83.98 10.15 7.46 2.91 Ⅱ号矿体小计 289.48 35.00 26.00 35.00 配矿合计 827.08 100.00 26.00 100.00 3．选矿试验样品的制备 原矿（-120mm） 颚式破碎机 -5mm 辊式破碎机 -2mm 混匀、缩分 1kg装袋备用 （选矿试验样品） 研磨（-200目） 混匀、缩分 化学成分 分析 物相 分析 X射线衍射分析 矿物显微 分析 图1-1 选矿试验样品制备流程 经过配矿后的样品作为选矿试验用综合样品。采用颚式破碎机、辊式破碎机将矿石全部破碎至-2mm以下，然后进行混匀缩分、装袋备用。缩分出-2mm样品采用振动磨样机磨至全部通过200目，然后，经过混匀缩分制备出供各种分析检测的样品。选矿试验样品制备流程见图1-1。 2 原矿性质简述 2.1 矿石的化学成分 原矿多元素化学分析结果见表2-1。 表2-1 原矿多元素化学分析结果 成分 TFe SFe FeO K2O Na2O CaO MgO MnO 含量 25.88 23.52 12.98 0.82 0.896 2.624 2.534 0.082 成分 Al2O3 SiO2 P2O5 S Cu Co LOI 含量 5.80 48.25 0.064 0.56 -- 0.0012 1.93 从以上结果可以看出，矿石中的主要有用成分为铁，其他金属成分含量很低，不具备综合回收价值。原矿含铁品位25.88，FeO/TFe50.15，属低品位磁铁矿矿石。 另外，矿石中S、P含量低，属低硫、低磷矿石；矿石的碱度系数CaOMgO/（SiO2Al2O3）0.095，为酸性矿石（0.5）。 2.2 矿石中主要矿物组成 采用X射线衍射分析、光学显微镜等方法，对矿石的矿物组成进行了分析检测。结果表明，该矿石的主要金属氧化物为磁铁矿、赤铁矿，含少量硫化物；矿石中的非金属矿物主要为石英、角闪石、云母、绿泥石，含少量碳酸盐、石榴石、粘土矿物等。有用矿物种类较为简单，主要为磁铁矿。原矿X射线衍射分析结果见图2-1，主要矿物含量的初步分析结果见表2-2。 图2-1 原矿X射线衍射分析图谱 表2-2 矿石中主要矿物含量分析结果 矿物名 磁铁矿 赤铁矿等 石英、长石 角闪石等 云母 绿泥石 碳酸盐矿物等 其他 含量, 30 3 35 12 10 5 3 2 2.3 铁的物相组成 原矿中铁的化学物相分析结果（见表2-3）表明，矿石中含铁矿物以磁性铁为主，其分配率为82.07；其次为氧化铁，分配率为8.04；含少量硅酸铁、碳酸铁和硫化铁。 从铁的物相组成来看，该矿石中铁的理论回收率应为82.07。 表2-3 原矿铁物相化学分析结果 铁物相 磁性铁mFe 氧化铁OFe 硫化铁SFe 硅酸铁SiFe 碳酸铁CFe TFe 含铁量 21.24 2.08 0.55 0.91 1.10 25.88 分配率 82.07 8.04 2.13 3.52 4.25 100.00 3 预选试验 3.1 大块预选试验 为了考查大块预选效果，分别对采集的Ⅰ号矿体、Ⅱ号矿体矿石和围岩混合样（由郑家坡铁矿从开拓过程中采出的矿石和围岩混合原矿）进行了大块预选试验，矿样块度为-120mm。采用DCXJ3240磁滑轮进行预选试验，磁滚表面场强为3000Gs。试验流程见图3-1，试验结果见表3-1。 矿石 H3000Gs 磁滑轮 预选 -120mm块矿 废石 图3-1大块预选试验流程图 表3-1 –120mm大块预选试验结果 样品名称 产率， TFe品位， TFe回收率， Ⅰ号矿体矿石 68.53 27.37 88.43 Ⅰ号矿体废石 31.47 7.80 11.57 Ⅰ号矿体原矿 100.00 21.21 100.00 Ⅱ号矿体矿石 65.36 33.58 89.47 Ⅱ号矿体废石 34.64 7.46 10.53 Ⅱ号矿体原矿 100.00 24.53 100.00 试验结果表明，采用磁滑轮能够有效去除大块废石。对于Ⅰ号矿体而言，经过预选后，矿石品位由21.21提高至27.37，铁的回收率为88.43,去除的废石品位为7.80，抛废率达到31.47；对于Ⅱ号矿体来说，经过预选后，矿石品位由24.53提高至33.58，铁的回收率为89.47,去除的废石品位为7.46，抛废率达到34.64。总体上预选效果较好。 需要指出，由于所用原矿为矿山开拓过程中收集的矿石，废石和围岩的夹带量较大。正常生产中，废石的产率可能要低得多。 3.2 粉矿预选试验 为了考查矿石破碎后进一步预先抛废的可能性，将大块预选后的矿石破碎至-10mm后，进行了粉矿预选试验。试验流程见图3-2，试验结果见表3-2。 预选精矿 H3000Gs 磁滑轮 预选 -10mm粉矿 预选尾矿 图3-2粉矿预选试验流程图 试验结果表明将大块预选矿石进一步粉碎至-10mm，仅能解离出少量废石，并不能使大量废石解离。对于Ⅰ号矿体而言，经过破碎后预选，抛废率为4.45，矿石品位由27.38提高至28.30；对于Ⅱ号矿体来说，经过破碎后预选，抛废率仅为2.87，矿石品位由33.58提高至34.36；抛废产率较低。说明，磁铁矿在矿石的中签部较为均匀，在粗粒破碎条件下难以与脉石解离。 然而，从粉矿预选结果来看，尽管抛废率较低，但抛除的废石品位低（8），铁的损失率也较低，对于减少入磨量、降低能耗能够起到一定的作用。建议在破碎流程设计中考虑采用两段抛废流程。 表3-1 –10mm粉矿预选试验结果 样品名称 产率， TFe品位， TFe回收率， Ⅰ号矿体预选精矿 95.55 28.30 98.76 Ⅰ号矿体预选尾矿 4.45 7.63 1.24 Ⅰ号矿体矿石 100.00 27.38 100.00 Ⅱ号矿体预选精矿 97.13 34.36 99.39 Ⅱ号矿体预选尾矿 2.87 7.18 0.61 Ⅱ号矿体矿石 100.00 33.58 100.00 以上预选试验结果表明，在破碎过程中采用磁滑轮预选，能够丢弃部分合格废石，抛废品位可以控制在8左右。建议在粗碎产品和细碎产品设置磁滑轮抛废作业，以恢复地质品位，减少入磨量，降低能耗。 4 磁选流程试验 4.1 磨矿试验 为了确定磨矿时间和磨矿细度的变化关系，进行了小型磨矿试验。采用XMQΦ24090锥形球磨机，每次加矿1kg、加水量按与矿样体积比11确定（540ml）。不同时间的磨矿产品用200目标准筛进行筛分，以测定产品的-200目含量。磨矿试验流程见图4-1，不同磨矿时间的试验结果如表4-1，磨矿时间与产品细度的变化关系如图4-2。 原矿（1kg） 磨矿（水450ml） 烘干（66的铁精矿，铁精矿回收率可达到81以上。 磨矿-200目85 H0.15T H0.15T 磁选精选 磁选粗选 给矿 原矿 磁选精矿 磁选尾矿I 磁选尾矿II 图4-6一段磨矿连选试验流程图 表4-4一段磨矿连选试验结果 产品名称 产率 TFe品位 TFe回收率 磁选精矿 31.23 67.15 81.28 磁选尾矿I 65.04 6.88 17.34 磁选尾矿II 3.73 9.48 1.37 原矿 100.00 25.80 100.00 4.3.2 阶段磨矿（粗磨粗选-粗精矿再磨再选）连选试验 采用两段磨矿、两段选别工艺流程进行了连续试验。控制一段磨矿细度-200目60、粗精矿再磨细度-200目85、磁场强度0.15T。试验流程见图4-7，试验结果见表4-5。 原矿 粗精矿再磨 （-200目85） H0.15T H0.15T I段磨矿（-200目60） 粗精矿再选 I段磁选 给矿 磁选精矿 磁选尾矿I 磁选尾矿II 图4-7阶段磨矿连选试验流程图 表4-5阶段磨矿连选试验结果 产品名称 产率 TFe品位 TFe回收率 磁选精矿 31.63 66.58 81.34 磁选尾矿I 64.20 6.86 17.01 磁选尾矿II 4.17 10.26 1.65 原矿 100.00 25.89 100.00 以上结果表明，采用“粗磨粗选-粗精矿再磨再选”的阶段磨矿阶段选别流程，连选试验结果与一段连选试验结果相近，能够保证铁精矿品位达到66，回收率在81左右。 从上述小型磁选试验和连选试验结果可以看出，保证铁精矿品位的关键在于磨矿细度的控制。为了达到66以上的精矿品位，磨矿细度应达到-200目85左右。可采用连续磨矿或采用阶段磨矿阶段选别流程，建议在设计中进行方案比较。 5 矿石工艺特性分析 为了提供选矿厂设计的基础资料，对矿石的相对可磨度、产品的化学全分析、产品粒度组成、原矿及产品的密度、尾矿的沉降特性等进行了分析检测。 5.1 矿石的相对可磨度 以矿石类型相同的安徽诺普铁矿石为标准矿石，采用相同破碎流程，将本试验原矿和标准矿石分别破碎至-2mm。然后，采用XMQΦ24090锥形球磨机进行可磨度对比试验。实验条件为每次加矿1kg、加水540ml。磨矿产品用200目标准筛进行筛分，以测定产品的细度（-200目含量），然后根据相同磨矿时间条件下新生-200目的含量，计算原矿与标准矿石的相对可磨度。检测结果见表5-1、图5-1。 试验结果表明，二者的可磨度接近，只是在磨矿时间较短时，试验矿石的可磨度较好。在设计时可参考诺普铁矿的生产数据（见附件）。 表5-1相对可磨度试验结果（新生-200目含量，） 磨矿时间（min） 3 5 7 9 12 15 试验矿石 30.97 39.23 42.36 49.43 51.36 53.51 标准矿石 25.83 38.23 41.12 48.41 51.00 53.93 相对可磨度 1.20 1.03 1.03 1.02 1.01 0.99 图5-1 试验矿石与标准矿石的相对可磨度曲线 （ZP-试验矿石；NP-诺普铁矿标准矿石） 5.2 产品的多元素化学分析 1．精矿的化学成分 磁选连选试验精矿的多元素化学分析和铁物相分析结果见表5-2、表5-3。结果表明，铁精矿含铁品位达到67.16，含硫0.15、含磷0.012，碱度系数（CaOMgO）/（Al2O3SiO2）0.095，属低硫、低磷酸性铁精矿。 精矿中以磁性铁为主，占96.41，其次为氧化铁和碳酸铁，含少量硅酸铁和硫化铁。 表5-2 连选（一段磨矿）试验精矿多元素化学分析结果 成分 TFe SFe FeO Cu Pb Zn Co S SiO2 含量 67.16 66.69 27.90 - - - 0.002 0.15 4.42 成分 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5 LOI 含量 0.90 0.218 0.29 0.042 0.045 0.036 0.012 3.3 表5-3 精矿铁物相化学分析结果 铁物相 磁性铁mFe 氧化铁OFe 硫化铁SFe 硅酸铁SiFe 碳酸铁CFe TFe 含铁量 64.75 1.05 0.16 0.17 1.03 67.16 分配率 96.41 1.56 0.24 0.25 1.53 100.00 2．尾矿的化学成分 连选试验尾矿的多元素化学分析和铁物相分析结果见表5-4、表5-5。结果表明，尾矿含铁品位7.08，主要以氧化铁和硅酸铁为主，含少量碳酸铁、磁性铁和硫化铁，磁性铁含量不足1，综合回收价值不大。 尾矿的主要成分为SiO2和Al2O3，含少量CaO、MgO等，表明尾矿的矿物组成以石英和含铝硅酸盐矿物为主，含少量碳酸盐矿物。 成分 TFe SFe FeO Cu Pb Zn Co S SiO2 含量 7.08 4.33 6.54 - - - 0.0017 0.69 67.87 成分 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O MnO P2O5 LOI 含量 7.28 3.77 3.54 1.14 1.24 0.09 0.091 2.56 表5-3 连选（一段磨矿）试验综合尾矿多元素化学分析结果 表5-5 尾矿铁物相化学分析结果 铁物相 磁性铁mFe 氧化铁OFe 硫化铁SFe 硅酸铁SiFe 碳酸铁CFe TFe 含铁量 0.80 3.18 0.72 1.51 0.88 7.08 分配率 11.29 44.87 10.12 21.36 12.36 100.00 5.3 产品粒度组成分析 对于磁选连选试验的精矿和尾矿分别进行了筛析试验，并分析了不同粒级的含铁品位变化情况，试验结果分别见表5-6、表5-7。 表5-6 精矿粒度组成分析及金属平衡计算 粒级，mm 产率, TFe品位, TFe分布率, 0.074 9.66 61.55 8.85 -0.0740.045 38.95 68.09 39.49 -0.045 51.39 67.51 51.66 合计 100.00 67.16 100.00 表5-7 尾矿粒度组成分析及金属平衡计算 粒级，mm 产率, TFe品位, TFe分布率, 0.15 1.85 14.03 3.63 -0.150.074 14.67 9.02 18.49 -0.0740.045 31.46 5.22 22.94 -0.045 52.02 7.56 54.94 合计 100.00 7.16 100.00 从以上结果看出，精矿中-200目含量达到91.34，而且200目粒级品位的品位较低，说明200目粒级中含有较多的连生颗粒。但总体上粒度较细，磁铁矿已充分解离。 尾矿中-200目含量为83.48，较精矿略粗。从尾矿中各粒级的含铁品位来看，200目粒级含铁量较高，-200目粒级中含铁品位较低，说明尾矿中铁的流失包括连生体和微细粒两种形式。但总体上含铁品位较低，且主要以氧化铁和硅酸铁为主（表5-5）。 5.4 产品密度分析 采用比重瓶法测定了原矿、精矿和尾矿的表观密度和容积密度，测定结果见表5-8。 表5-8 产品的密度测定结果 产品名 原矿 精矿 尾矿 表观密度,t/m3 3.43 4.78 2.79 容积密度,t/m3 1.98 2.44 1.29 5.5 尾矿沉降特性分析 在尾矿浓度为10条件下，对磨矿细度-200目85磁选连选尾矿分别进行了自然沉降试验和絮凝沉降试验絮凝剂用量15g/t，测定了澄清层的平均沉降速度和压缩区浓度。 自然沉降和絮凝沉降试验曲线分别见图5-1、图5-2,澄清层的平均沉降速度和压缩区浓度计算结果见表5-9。 图5-1 综合尾矿自然沉降曲线 图5-2综合尾矿絮凝沉降沉降曲线（絮凝剂15g/t） 表5-9 尾矿沉降速度测定结果 样品名 自然沉降 絮凝沉降用量15g/t 沉降速度，cm/min 0.51 23.68 压缩区浓度， 60.94 56.03 备注 澄清层浑浊 澄清 试验结果表明，自然沉降时，尾矿沉降速度慢，且澄清层浑浊，这主要是由于尾矿粒度较细，而且含有部分粘土矿物。添加少量絮凝剂可显著提高尾矿的沉降速度，而且克服了自然沉降澄清层浑浊的问题。建议在设计中考虑絮凝剂的使用。 6 结 论 1. 矿石为沉积变质型铁矿。矿石中的主要有用成分为铁，其他金属成分含量很低，不具备综合回收价值。试验配制原矿含铁品位25.88，属低品位低硫、低磷磁铁矿矿石。 2. 采用大块预选和粉矿预选能够有效丢弃合格废石，有利于恢复地质品位,减少磨矿能耗。预选废石品位可控制在8左右。 3. 磁选小型试验和连续试验表明，采用一段磨矿或阶段磨选流程均能够获得品位大于66铁精矿，铁精矿回收率为81左右，尾矿品位7左右。建议在设计中对一段磨矿流程和阶段磨选流程进行对比。 4. 根据实验结果，推荐的选矿技术指标为入磨品位26、磁选精矿品位66-67，铁回收率80-81，尾矿品位小于7.5。 附件 16.31；58.26 65.4；137.81 16.79；59.97 干磁Ⅱ精矿 球磨 螺旋分级机分级 Ⅰ磁尾 Ⅰ段磁选 Ⅱ磁尾 Ⅱ段磁选 Ⅲ段磁选 Ⅲ磁尾 磁力脱水槽脱水 铁精矿 溢流水水 压滤机压滤 过滤水 28.00；100.00 27.65；100.00 232.78；831.36 48.82；1467.89 188.47；673.10 50.53 ；1230.08 44.31；158.26 41.55；237.81 27.52；98.29 62.81；223.28 6.70；14.53 11.21；40.03 59.04；85.47 9.59；34.26 66.55；82.45 1.62；5.77 14.46 ；3.02 9.47；33.84 67.18；82.23 0.12；0.41 14.87；0.22 9.43；33.69 67.40；82.12 0.04；0.15 19.05；0.11 旋流器分级 矿量（t/h）；产率％ 铁品位％；铁回收率％ 1． 诺普铁矿磁选数质量流程 2．诺普铁矿磁选产物中-200目含量统计表 诺普铁矿磁选产物中-200目含量统计表 产物名称 －200目含量（％） 球磨排矿 51.62 螺旋分级机返砂 36.72 分级机溢流 82.10 Ⅰ磁精 91.17 Ⅰ磁尾 76.84 旋流器底流 65.21 旋流器溢流 93.38 Ⅱ磁精 96.76 Ⅱ磁尾 77.15 Ⅲ磁精 96.5 Ⅲ磁尾 83.77 脱水槽底流 95.38 浓密溢流 100 铁精矿 96.14 33