中国铁矿石选矿技术发展大趋势.doc
中国铁矿石选矿技术发展大趋势 段 其 福 中国冶金矿业总公司 1. 当代中国铁矿石选矿技术特点 1.1 选矿厂规模越来越大 中信泰富sino铁矿为世界上特大型选矿厂,处理量8400万t/a,铁精矿2400万t/a。 太钢袁家村铁矿为中国特大型选矿厂,处理量2200万t/a,铁精矿741万t/a。 唐钢司家营铁矿选矿厂,一期投产700万t/a(红矿)。二期进入施工图设计1500万t/a(400万t/a红矿,1100万t/a磁矿),三期可研阶段为1500万t/a(磁矿)。三期合计3700万t/a。 1.2 选矿厂磨矿设备大型化 中信泰富sino铁矿6台Φ4036′(Φ12.1910.97m)自磨机(环型电机28000KW),1400万t/a台。二段6台Φ3644.5′(Φ7.9213.56m)球磨机(27800KW)。 太钢袁家村铁矿2台Φ3622′(Φ10.976.71m)半自磨机(27800KW),1100万t/a台。二段4台Φ2431.5′(Φ7.319.80m)球磨机(25000KW)。三段2台Φ2646.5′(Φ7.9214.17m)球磨机(27900KW)。 江西铜业集团Φ10.375.19 m半自磨(25586KW)1台,Φ7.3210.68m球磨机(25586KW)1台。 中铅秘鲁Φ12.27.9 m半自磨(环形电机28000KW)1台,Φ8.512.8m球磨机(环形电机28000KW)2台。 Φ5.58.8m球磨机已经不是最大,Φ6.2、Φ6.4、Φ6.7、Φ7.3、Φ7.9m直径球磨机正在各类矿山广泛应用。 1.3 自磨工艺流程正在崛起 中信泰富sino铁矿全自磨顽石破碎球磨(ABC)。 太钢袁家村铁矿半自磨球磨球磨(SAC)。 凌钢保国铁矿Φ8.02.8 m全自磨顽石破碎球磨(ABC)。200万t/a。 昆钢大红山铁矿Φ8.533.96 m半自磨球磨球磨(SABC)。400万t/a。 铜陵冬仙山铜矿Φ5.33.96 m半自磨球磨球磨(SABC)。400万t/a。 中国黄金集团乌努格吐铜矿2台Φ8.84.8 m半自磨球磨(SABC)。1000万t/a,500万t/a台,年内10月份投产。 辽宁抚顺罕王集团Φ8.03.3m全自磨球磨(ABC)。200万t/a。 1.4 磁选机、浮选机朝着大型化、高性能发展 大型化 天源Φ15004000磁选机,处理量200t/h。 北矿院Φ12004500磁选机,处理量200t/h,矿浆量600m3/h,四川梁山矿业公司2台,四川马鞍坪矿业公司2台。 天工Φ5.0m大型脱水槽。 天工处理量5000 t/h大块矿石干式磁选机。 北矿院200m3大型浮选机,德兴铜矿19台,正在研制世界上最大的300m3的浮选机。, 高性能 天工Φ12003000微细粒级高效回收的磁选机。 沈矿、天工、北矿院、天源也正在研制对-10μm以下粒级高效回收的高性能磁选机。 北矿院、沈矿联合中标的世界上最大磁选机订单的中信泰富sino铁矿312台Φ12003000磁选机。这是西澳铁矿采购设备招标中,除中信重机制造的世界上最大的自磨机、球磨机外,是唯一两种国产设备之一,标志着中国磁选机制造技术处于国际领先地位。 1.5 微细粒级、低品位、极贫矿、复杂难选等铁矿石开发利用成为选矿热点 微细粒级选矿 中信泰富sino铁矿和太钢袁家村铁矿最终磨矿粒度为P8025μm、P8028μm,与美国的恩低尔和蒂尔登相似。 低品位选矿 中信泰富sino铁矿原矿品位TFe30.70,MFe20.60。 马钢变村铁矿、和尚桥铁矿MFe<20和MFe<14。 通钢塔东铁矿MFe20左右。 极贫矿选矿 河北承德、涞源一带原矿品位5以上进行复式预选抛废,选比8-12,粗精矿品位15-25。 复杂难选矿石选矿技术日臻完善成熟 长沙矿冶研究院在陕西大西沟菱铁矿回转窑以煤为燃料的焙烧工艺,新疆亚星矿业公司褐铁矿以天然气为燃料的回转窑焙烧工艺,已投入生产。 长沙矿冶研究院在昆钢王家滩褐铁矿,大冶铁矿尾矿综合利用均采用沸腾焙烧工艺。对于菱、褐铁矿采用回转窑焙烧工艺,因粗、细粒级焙烧时间的不一致性,特别是细粒级易结圈,且-15-0μm粒级回收率很低,达不到30。因此,最好应进行粗、细分烧,粗级利用回转窑,细级利用沸腾焙烧,使细级别粉矿在焙烧过程中呈悬浮状态,焙烧均匀透彻还原性好,极微细粒级形成磁团聚成磁体,铁回收率达90以上。王家滩30万t/a规模沸腾焙烧工艺的选矿厂将在2009年3月份投产运行,大冶铁矿尾矿综合利用沸腾焙烧工艺试验取得了显著成果。 复杂难选矿石用弱磁-强磁-离心机流程使铁精矿品位达到60以上。 辽宁翁家沟硼镁铁矿由首钢开发,已经进入施工阶段。 硫酸烧渣和粉煤灰中回收铁矿物。 1.6 加强资源回收利用,选矿厂由单一选别变成磁浮并用两个工艺流程 司家营、弓长岭、南芬等选矿厂由单一选别流程,成为磁矿磁选、红矿反浮选两种选别流程。 1.7 全磁选工艺流程多样化 峨口、歪头山、南芬等选矿厂为磁选机磁选柱。 尖山为磁选(80)反浮选(20)。 大孤山、弓长岭为脱水槽磁选机。 1.8 阴、阳离子反浮选药剂各显神通 鞍钢阴离子反浮选。 酒钢、大西沟阳离子反浮选。 司家营含泥阴离子反浮选。 海南铁矿干式粉状阴离子反浮选药剂。 江西铁坑褐铁矿阳离子反浮选。 1.9 破碎设备仍以国外设备占领中国高端市场 瑞典的特维克,仅H、CH中细碎机在中国市场上高达70多台。 美卓矿机。 法国克虏伯。 1.10 高压辊磨机取得圆满成功 马钢南山铁矿,法国魁伯恩Φ17001400是我国第一家成功地应用在铁矿山选厂,实践证明,技术指标先进,设备运行可靠,经济效益显著,深受用户欢迎和好评。 司家营二期工程已签法国洪堡公司Φ17001800mm合同。 南芬选矿厂Φ17001400mm合同在洽谈中。 世界上最大规格高压辊磨机为Φ2.12.3m,最大处理量为3000t/h,最大给料粒度90mm,破碎产品比表面积可达2000cm2/g,最大特点是增产节能增效,其能耗仅为自磨机或常规球磨机的25-50。用于球团厂可增加铁精矿比表面积。 1.11 管道输送技术和压送技术成为新宠 美国PSI管道输送技术 太钢尖山铁矿是中国首条铁精矿管道输送,全长104公里,输送成本0.1元/t左右。 鞍钢调军台选厂铁精矿管道输送25km。 昆钢大红山铁矿铁精矿管道输送171km,从标高670m输送到标高2010m,净高程1340m,三个输送泵站的标高分别为670 m、1454 m、1845 m,其输送距离分别为12.5 km、54.5 km、104 km,中间设有4座压力检测站,是世界上输送高程最高,地形最复杂的管道输送技术。 湖北恩施200 km。 贵州翁福磷矿45 km。 包钢鄂博西矿150 km。 中信泰富sino铁矿从乔治帕尔玛矿区27km管道输送至港口的压 车间。 压送技术 太钢尖山铁矿是我国第一座铁精矿采用压滤技术的选矿厂,压滤 成本8元/t。而其它过滤成本在5~20元/t。随着铁精矿粒度越来越细,压滤技术将成为我国微细粒级铁精矿唯一选择的高效过滤设备。 中信泰富sino铁矿2400万吨/a 铁精矿全部采用压滤技术。 1.12 悍马牌金属磁性衬板成为细磨深选工艺的首选 中国冶金矿业总公司北京金发公司研制悍马牌金属磁性衬板占据中国90的市场,成为中国矿业界名牌产品,其中Φ4.0m以上直径的球磨机金属磁性衬板独占市场。 正在突破Φ5.5m以上直径的球磨机金属磁性衬板,已完成设计。 一段球磨机(Φ100 mm介质)粗磨的金属磁性衬板又有新发展。 北京金发公司大举进入美国、西欧、南美、中东等海外高端市场,仅出口美国的金属磁性衬板达30多套。 1.13 磨矿介质的研究取得突破性进展 鞍钢矿山耐磨材料公司一段磨机铸球改为铸段研究成功,并应用于大型选矿厂,取得明显效果。 鞍钢矿山耐磨材料公司研制的低铬合金铸球广泛应用。 1.14 尾矿坝安全稳定全天候多方位在线自动监测受到高度重视 GPS在线监测坝体垂直、水平位移,干滩长度、坡比,水位及水边线变化,坝体高程等。 浸润线高度、孔隙水压力自动检测。 汛期防洪、调洪及库容变化的过程演算及预警。 坝体安全稳定动、静力分析专家系统。 可靠的防雷电安全设施的自我保护系统。 1.15 选矿厂技术改造与设备更新,打造节约型选矿厂,选择和谐型碎磨选别流程成为今后选矿技术发展的主流 余永富院士倡导的提铁降硅为选矿厂技术改造和设备更新提供了科学理论支持。 鞍钢率先对选矿厂进行全面的技术改造和采用大型设备的技术更新,淘汰了落后装备,建设国内外一流选矿厂,提升了我国选矿厂的档次和地位。 辽宁抚顺罕王矿业集团淘汰落后设备,关闭小而杂选厂,进行资源整合与合理开发利用,建设具有竞争力的节约型、环保型、生态型的大型选矿厂的举措,成为我国民营矿山发展的示范工程,也是优存劣汰的必由之路。 高效的碎磨、分级、选别设备和高新的磁、重、浮优化组合的联合选别工艺,建设节约型、资源型选矿厂已成为业内共识。 强化工艺矿物学和重视选矿工艺性质研究,通过对矿物化学成分、矿物组成及含量、矿物产出形式分析,为采用最佳选别工艺,最高铁精矿理论品位、最大理论回收率提供科学依据。通过对矿石结构构造、矿石矿物的物理性质、铁矿物粒度特性、贮存状态、单体解离度测定,揭露了最佳磨矿细度和阶段磨矿阶段选矿工艺,为获得最高理论指标制造了必要条件。精确的选矿研究方法,合理的选矿工艺流程、高效的选矿设备,使铁矿石选矿实践突破了教科书理论,实现了精矿品位和金属回收率的双提高。 随着磨机大型化和旋流器组合的闭路磨矿,为防止格子型吐大块和磨球,鞍钢、本钢等新扩改选矿厂均将一段格子型改为溢流型球磨机,这是今后一段磨机型式的必然选择。 1.16 中国铁矿石产量世界第一,铁选厂数量世界第一,中国贫磁铁矿选矿技术领先世界。 2007年中国铁矿石产量7.6亿吨,无论矿石产量还是折合成商品铁精矿均居世界之首。 据不完全统计,全国铁矿石选矿厂超万家。仅辽宁朝阳地区将近700余家,鞍山、辽阳、本溪地区高达1500家,河北承德地区超千家,选矿厂之多,如雨后春笋,多点示出,全面开花。 中信重机制造的世界上最大自磨机,比目前2005年3月份投产运行的智利Collahuasi铜矿半自磨Φ12.197.31m,球磨机Φ7.9211.6m,在长度上分别大于50、16.89。中信重机跨越性的发展,成为世界级的矿用磨机制造基地和集设计、制造、成套的大型国际化公司。 中国贫铁矿选矿技术大举进军海外市场。 中信泰富sino铁矿位于澳大利亚西北部,印度洋东岸的乔治帕尔玛矿区,由长沙矿冶研究院进行选矿试验研究,中冶北方工程技术公司设计,中冶集团建设总承包。 中冶集团在西澳投资的兰博角铁矿,处理磁铁矿4800万t/a,铁精矿1500万t/a,中冶北方工程技术公司设计。 鞍钢西澳金达铁矿处理磁铁矿2100万t/a,铁精矿800万t/a,词选反浮选流程由鞍钢集团矿业公司设计院设计。 中信集团土耳其铁矿,处理磁铁矿1550万t/a,铁精矿500万t/a,由中冶北方工程技术公司设计。 宝钢集团在堪江兴建的500万t/a再磨厂,利用巴西TFe67铁精矿经过细磨加工生产球团矿。 2. 铁矿石选矿技术研究方向与对策 2.1 自磨工艺流程应加快发展 世界上目前应用仅Φ8.23、Φ8.38、Φ8.53、Φ8.69、Φ8.99、Φ9.14、Φ9.60、Φ9.75、Φ10.36、Φ10.52、Φ10.97、Φ11.58、Φ12.19m直径的自磨机305台,分布在美国、智利、澳大利亚、加拿大、巴西、阿根廷、俄罗斯、印度、南非、法国、印度尼西亚、伊朗、毛里塔尼亚、墨西哥、菲律宾、巴布亚新几内亚、扎伊尔、利比亚、马里、乌孜别克斯坦、蒙古、乌克兰、加纳、中国等25个国家,而目前中国包括再建的只有14台自磨机,进占世界的6.83。中国Φ4.0、Φ5.5、Φ6.0、Φ7.5、Φ8.0m直径的自磨机高达170台。国内外自磨机应用领域特别广泛,其中包括铁矿(磁、红、镜赤铁矿)、铜、金、铝、锌、钼、铀、银、镍、铂、钒、磷、铝土、炉渣、硫、角砾云母橄榄岩、石灰石矿等。 自磨工艺的特点 替代中细碎和筛分作业,矿石转运环节少,流程短,减少粉尘污染;投资省,运输成本低;能耗低;选择性破碎矿物不泥化,钢球消耗低;对后续的磁选作业、筛分分级作业有利;对浮选作业的化学和电化学影响小。 自磨工艺流程确定 全自磨球磨 全自磨破碎球磨(ABC) 半自磨球磨 半自磨破碎球磨(SABC) 自磨砾磨 自磨破碎砾磨(SAPC) 自磨机参数选定 北美型短筒型自磨机,转速率76-78,多用合金钢衬板,提升筋间距比大,以不夹矿石为度。适用于粗磨。 北欧型长筒型自磨机,转速率75-78,多用瑞典SKGA橡胶衬板,橡胶提升筋上嵌合金钢,受打击时,合金钢受橡胶缓冲不致破裂,胶衬的紧固螺钉所受冲击力降低,使用寿命长。适用于细磨。 南非长筒型自磨机,转速率90,用近乎光滑的奥斯棚衬板,半自磨为网型钢衬板,磨机介质自充填空格内。适用于细磨。 自磨工艺对矿石性质的适应性 70年代进行半工业或工业性试验。 80年代以寻求小型试验数据与工业生产以及矿石本身的邦德功指数之间关系,利用小型试验数据作为自磨工艺和设计依据。 80年末,北美、澳大利亚依然根据邦德功耗理论,提高自磨指数概念。北欧按胡基理论测定矿石自磨比功率,前苏联则按拉坦莫夫容积法测定可磨度。 90年代随着自磨技术发展和计算机在选矿领域的广泛应用,用计算机来模拟或仿真自磨回路。利用小型试验数据结合计算机模拟技术来设计半自磨回路流程。依据小型实验适应半自磨功率需求的模型,可以预测各种工业半自磨机、全自磨机和球磨机的功率,甚至可预测磨机负荷和速度变化时所需要的最大牵引功率,与常规碎磨工艺一样,对有代表性的岩芯钻取样进行试验,然后在计算机上模拟,从而设计出能处理整个矿床所有矿石的自磨工艺流程和确立自磨(半自磨)机的参数。 根据自磨功指数,大体上可把矿石分为 软矿石自磨功指数小于7或8,生产时需添加钢球或硬矿石。 全自磨自磨功指数介于8到12。 中等矿石自磨功指数介于12到18,为提高研磨效率,可添加少量钢球。 硬矿石自磨功指数大于18,添加钢球或顽石破碎或排出顽石作二段磨矿介质。 自磨工艺流程选择 全自磨球磨 自磨顽石破碎球磨。 半自磨球磨 半自磨顽石破碎球磨(铁选厂除铁困难,不宜采用)。 全自磨部分顽石破碎砾磨(APC)。 半自磨部分顽石破碎砾磨(SAPC铁选厂除铁困难,不宜采用)。 自磨工艺探讨 任何矿石都适宜采用自磨工艺。 大型或特大型选厂更适宜采用自磨工艺。 半自磨工艺美国磨矿能源研究委员会调查结果认为,半自磨最佳球荷为8.5。而目前有些厂商提出最多可加17球荷,是半自磨还是半球磨球耗、衬板消耗、电耗是否最经济大红山、冬瓜山球耗高达0.7-1.0Kg/t,衬板使用周期短,间接能耗增高。 全自磨顽石破碎球磨笔者认为这是最佳磨矿工艺。但是顽石量高达67进行破碎的概念不敢苟同。一般情况下,顽石破碎量达40-45以下是合理的。 自磨工艺发展对策 我国自磨技术发展有过痛苦的教训,由于试验研究不充分,设计不合理,导致作业率和电耗高的缺欠。80年代常规碎磨流程和自磨流程进行长期争论,几乎处于停顿状态。90年代末和21世纪初自磨技术开始复苏,同国外一样,自磨工艺已成为首选和成熟的磨矿工艺。 我国在自磨试验研究仍停留在容积法和可磨度试验上,虽然邦德功指数测定也应用在自磨研究中,但是屏弃小型、中型、半工业试验,采用计算机来模拟或仿真回路仍真是个空白。建议科研和大专院校应对自磨工艺的计算机模拟与仿真技术立即研究,建立具有中国特色的专家模拟仿真模型,建立完整的数据库,进行自磨机选择及自磨选厂优化设计和生产预测。填补我国自磨砾磨流程空白。 2.2 国产中细碎和压滤设备与国外先进设备仍然有很大的差距,没有形成在国际上具有竞争力的拳头产品。国内浆体输送设备还是一工一备,国外渣浆泵作业率高达90以上,不需要备用。 2.3强化复杂难选矿石成熟工艺的研究 对于菱铁矿、褐铁矿、镜铁矿、鲕状赤铁矿石的开发利用,形成系列化、规模化、高效化,高效益。加强铁选厂尾矿中复杂铁矿物的回收利用研究。 2.4适用于微细粒级的磨矿分级研究 大型高效的细磨设备的研发。对于P8025μm以下高效分级设备研究,实现准确分级,适应国内矿石贫、细、杂的特点,是目前攻关的首要课题。德国复式流化分级技术是分级高效化技术的创新。 2.5磁、浮选作业-10μm粒级高效回收技术研究 目前,国内外磁、浮选作业-10μm-0粒级回收率在30左右,如何达到50以上的回收率是磁选、浮选作业的研究课题。 高效磁选机和浮选机研究。 高效、低温、环保型、多功能复合型捕收剂研究。 针对含泥高的高效捕收剂的研究。 2.6选矿厂在线检测和全过程自动控制,与国外先进厂的差距很大,我国应建立样板工厂。 2.7学习国外选矿厂设计先进方法与理念,与国际接轨。 2.8要居安思危,进一步降低选矿加工成本,优化碎磨选别工艺和技术创新。 2.9继续淘汰落后的选矿工艺和设备,进行资源整合和优化,建设节约型、规模型、创新型、环保型、效益型的一流选矿厂。 2.10以循环经济为平台,大力开展尾矿和废石中的高附加值矿物综合利用研究,扩建无尾无废的现代化生态矿山。 16