粗细分级粒度对齐大山赤铁矿石分选效果的影响研究_李媛媛.pdf

粗细分级粒度对齐大山赤铁矿石分选效果的 影响研究 李媛媛 1， 2 张国庆 2 陆占国 2 郑金香 2 （1. 黑龙江科技大学矿业工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150022； 2. 鞍钢矿业集团齐大山铁矿， 辽宁 鞍山 114043） 摘要齐大山铁矿选矿厂现场粗细分级旋流器给矿铁品位为32.43， 铁矿物在细粒级有明显的富集现象， 而 现场旋流器粗细分离粒度较粗 （d500.043 mm） ， 沉砂产率较低， 重选给矿量较少， 磁选反浮选流程给矿量较大， 不 利于生产成本控制和企业经济效益改善。为了确定适合现场的粗细分离粒度， 以现场选别流程为基础， 对d50分别 为0.036、 0.025、 0.020 mm情况下的溢流和沉砂进行了选别试验， 并根据研究成果给出了工艺改造建议。试验结果表 明， 随着分离粒度d50的降低， 总精矿铁品位先小幅下降后降幅明显， 总精矿产率和铁回收率先明显上升后维持在高 位， 重选精矿与总精矿产率之比大幅度上升； 齐大山铁矿选矿厂粗细分离粒度d50应从0.043 mm降至0.025～0.020 mm。研究最终建议 选矿厂在对粗细分离粒度d50进行优化的同时， 通过实现螺旋溜槽粗选作业的3产品模式， 让终 将进入磁选反浮选系统的微细粒铁矿物及粗粒脉石矿物尽早进入该系统， 以改善重选作业的环境和效果； 取消重 选中矿中磁选抛尾作业， 充分实现铁矿物连生体的单体解离度， 改善铁矿物的回收效果。推荐流程突出了重选系统 的地位， 强化了重选系统的优势， 减轻了磁选反浮选系统的压力， 有望实现选矿厂经济技术指标的全面好转。 关键词齐大山赤铁矿石粗细分级分离粒度螺旋溜槽重选磁选反浮选 中图分类号TD913， TD921.5文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -01-065-06 DOI10.19614/ki.jsks.201901011 Influence of Coarse and Fine Fractions Classification Size on Beneficiation of Qidashan Hematite Ore Li Yuanyuan1， 2Zhang Guoqing2Lu Zhanguo2Zheng Jinxiang2 （1. College of Mining Engineering， Heilongjiang University of Science and Technology， Harbin 150022， China； 2. Qidashan Iron Mine of Anshan Iron Steel Group Corporation， Anshan 114043， China） AbstractThe iron grade of feeding to coarse and fine fraction classification hydrocyclone was 32.43 in Qidashan Iron Concentrator. Some features， including obvious enrichment of iron minerals in fine fraction， the coarser cut size of coarse and fine fraction（d500.043 mm） ，lower yield of underflow，less feeding of gravity concentration，and larger feeding of magnetic separation-reverse flotation process，led to higher production cost. Beneficiation tests were conducted with d50of 0.036 mm， 0.025 mm and 0.020 mm respectively， in order to determine the suitable classification size of coarse and fine fraction classifica⁃ tion. Suggestions for technological improvement were given accordingly. The results show that，with the decrease of d50，the iron grade of total concentrate decreases slightly at first and then obviously， while the yield and iron recovery increase obvious⁃ ly at first and then keep in a higher level，the ratio of gravity concentrate to total concentrate increases substantially. The cut size d50should be suitable of 0.025-0.020 mm from 0.043 mm for the coarse and fine fraction classification of Qidashan Iron Concentrator. The final suggestion is that， while optimizing the d50of coarse and fine fraction classification， fine iron minerals should be fed into magnetic separation-reverse flotation process as soon as possible by realizing the three-product model of the roughing spiral. Medium intensity magnetic separation for tailings discarding should be abolished， to improve the liberation de⁃ gree and recovery of iron minerals. In the recommended process， the advantage of gravity concentration process is intensified， and the pressure of magnetic separation-reverse flotation process is lightened， a clear improvement of technical-economical in⁃ dex should be promising. 收稿日期2018-12-05 作者简介李媛媛 （1993） ， 女， 助理工程师， 硕士研究生。 总第 511 期 2019 年第 1 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 511 January 2019 65 ChaoXing 2019年第1期总第511期金属矿山 KeywordsQidashan hematite ores， Coarse and fine fractions classification， Cut size， Spiral gravity separation， Mag⁃ netic separation-reverse flotation 在我国已探明的铁矿石资源中， 弱磁性铁矿石 约占铁矿石总量的65， 其中以齐大山赤铁矿石为 代表的鞍山式铁矿石占弱磁性铁矿石资源的一半以 上 ［1-3］。鞍山式铁矿床属沉积变质岩型矿床， 是我国 铁矿石的主要产地之一。这类赤铁矿石多为细粒浸 染状高硅贫铁矿石， 一般含铁20～40、 含二氧化 硅40～50 ［4］， 主要金属矿物有磁铁矿、 假象 （半假 象） 赤铁矿、 赤铁矿， 褐铁矿、 镜铁矿、 菱铁矿等少量； 脉石矿物主要为石英， 其次为角闪石、 黑云母或辉石 等硅酸盐矿物。矿石成分和结构的复杂性给有效分 选带来了一定的困难 ［4-9］。 现阶段处理这类铁矿石常常采用阶段磨选流程， 对于已单体解离的、 不同粒度的铁矿物， 采用适宜的 分选设备和工艺， 有针对性地分别予以回收。粗细分 级、 重选磁选反浮选原则流程是当前鞍山式赤铁 矿石分选实践中应用最广泛的工艺流程， 其中粗细分 级作业的分离粒度对最终分选指标具有非常重要的 影响 ［10］。然而， 现行选矿工艺中粗细分级作业分离粒 度偏粗， 重选回路的分选指标也略低， 并且由于缺乏 系统的基础性研究数据， 目前尚无法评价现行生产流 程中粗细分级作业工艺参数的合理性， 更无法通过对 它们的优化来提高生产技术指标 ［11］。 基于以上问题， 本试验以齐大山赤铁矿石为对 象， 研究了粗细分级作业分离粒度对最终生产指标 的影响， 以期通过强化粗细分级效果来优化鞍山式 赤铁矿石的分选工艺， 从而实现降本增效的效果。 1试验原料 试验原料为齐大山铁矿选矿厂1号粗细分级系 统泵池的给料 （旋流器给矿） ， 其粒度筛析结果见表 1， 现场分级产品粒度筛析结果见表2， 结合溢流和沉 砂产率及表2中各产品的粒级产率绘制的沉砂粒度 分配曲线见图1。 由表1可知， 现场粗细分级旋流器给矿铁品位为 32.43； 铁矿物在细粒级有明显富集现象， 以0.045～ 0.036 mm粒级的铁品位最高， 达48.43， 且远离该粒 级铁品位均下降； -0.074 mm粒级产率为59.96， 铁 品位明显高于0.074 mm粒级； -0.025 mm粒级产率 为23.77， 品位仍达41.53， 表明试样中存在大量微 细粒铁矿物。 根据表2进行金属平衡计算， 求得现场分级溢流 产率为46.65， 沉砂产率为53.35。 由表2可知， 现场分级溢流铁品位较高的-0.045 mm粒级产率高达61.59， 而沉砂中-0.045 mm粒级 产率仅为17.50。 由图1可知， 现场粗细分级旋流器的分离粒度d50 为0.043 mm， 现场分离粒度较粗， 导致旋流器沉砂产 率较低， 重选给矿量较少， 磁选反浮选流程给矿量 较大。 2试验原料的粗细分级 根据试验原料粒度组成、 金属分布， 以及当前齐 大山铁矿选矿厂粗细分级现状， 实验室粗细分级分离 粒度d50拟确定为0.020、 0.025、 0.036 mm。探索试验 表明， 锥角为19的ϕ75 mm水力旋流器在沉砂口直径 为8 mm、 溢流口直径为16 mm情况下， 当给矿浓度为 66 ChaoXing 李媛媛等 粗细分级粒度对齐大山赤铁矿石分选效果的影响研究2019年第1期 30、 给矿压强为 0.10 MPa 时， 可得分离粒度 d50 0.036 mm 的产品； 当给矿浓度为 33、 给矿压强为 0.12 MPa时， 可得分离粒度d500.025 mm的产品； 当给 矿浓度30、 给矿压强为0.16 MPa时， 可得分离粒度 d500.020 mm的产品， 对应的分级产品指标见表3。 由表3可见， 随着分离粒度d50的下降， 沉砂产率 显著增大， 当d500.020 mm时， 沉砂产率高达78.28， 可大大提高重选作业给矿量。 3粗细分级产品分选试验结果及分析 3. 1分离粒度d50对重选指标的影响 参考现场流程采用图2所示的流程对粗粒 （旋流 器沉砂） 进行重选， 粗选螺旋溜槽直径为400 mm、 螺 距为240 mm， 精选螺旋溜槽直径为300 mm、 螺距为 240 mm， 粗选、 精选给矿浓度均为30， 给矿流量均 为4.5 L/min， 中矿再磨细度为-0.074 mm占93， d50 分别为0.036、 0.025和0.020 mm所对应的沉砂分选结 果见表4。 由表4可知 分离粒度d50分别为0.036、 0.025和 0.020 mm 时， 螺旋溜槽重选总精矿产率分别为 21.02、 23.43和 28.28， 铁品位分别为 68.71、 68.73和67.03， 铁回收率分别为44.96、 49.65 和58.12， 随着分离粒度d50的下降， 螺旋溜槽重选总 精矿铁品位下降， 产率及回收率均大幅度上升， 表明 旋流器分离粒度d50对重选指标影响较大。 3. 2分离粒度d50对磁选浮选指标的影响 将粗细分级旋流器溢流、 3.1节的尾矿1和尾矿2 合并进行磁选， 然后对磁选精矿进行反浮选， 以获得 磁浮联合铁精矿。 3. 2. 1分离粒度d50对磁选指标的影响 磁选采用弱磁选强磁选联合流程。弱磁选采 用CRS-ϕ400 mm300 mm型弱磁筒式磁选机； 强磁 选采用SLon-500型立环脉动高梯度强磁选机， 其磁 介质为ϕ2 mm棒介质、 转环转速为2 r/min、 脉动冲程 为30 mm、 脉动冲次为200次/min， 磁选作业给矿浓度 均为30， 试验流程见图3。当d50分别为0.036、 0.025 和0.020 mm时， 条件试验确定的弱磁选磁场强度均 为 96 kA/m， 强磁选背景磁感应强度分别为 0.2 T、 0.25 T、 0.15 T， 分选试验结果见表5。 由表5可知， 分离粒度d50的变化明显影响磁选给 矿量和给矿铁品位， 进而影响磁选产品指标； 分离粒 度d50分别为0.036、 0.025和0.020 mm时， 磁选混合精 矿铁品位分别为41.60、 42.66、 35.66， 磁选尾矿 铁品位分别为8.58、 7.16、 7.17， 可见， 合适的分 离粒度d50对减少磁选和后续浮选给矿量、 控制生产 67 ChaoXing 2019年第1期总第511期金属矿山 成本和金属流失具有重要意义。 3. 2. 2分离粒度d50对浮选指标的影响 磁选混合精矿反浮选试验流程见图4。根据齐 大山铁矿现场情况， 确定矿浆pH调整剂为NaOH， 抑 制剂为淀粉， 活化剂为CaO， 捕收剂为LKY， 条件试验 确定的药剂用量 （对试验原料） 见表6 （精选药剂用量 依次减半） ， 试验结果见表7。 由表6可知， 分离粒度d50变化对浮选药剂用量影 响明显 当d500.036 mm时， 浮选给矿量最大， 浮选药 剂用量也最大； 当d500.020 mm时， 浮选药剂用量明 显降低。 由表7可知， 在反浮选精矿铁品位相当的情况 下， 分离粒度d50分别为0.036、 0.025和0.020 mm所对 应的反浮选精矿产率分别为 17.87、 16.95和 12.14 ，铁 回 收 率 分 别 为 37.46 、34.65 和 26.04。表明分离粒度d50的变化对浮选给矿量、 浮 选精矿产率、 铁回收率影响明显。 3. 3不同分离粒度d50情况下全流程试验结果对比 对上述试验结果进行汇总， 见表8。 由表8可知， 随着分离粒度d50的降低， 总精矿铁 品位先小幅下降后降幅明显， 总精矿产率和铁回收 率先明显上升后维持在高位， 重选精矿与总精矿产 率之比大幅度上升。结合齐大山铁矿选矿厂现场分 离粒度为0.046 mm， 精矿铁品位为67.61、 回收率为 79.65可知， 降低分离粒度d50， 在维持总精矿铁品位 相当的情况下， 可有效提高铁回收率， 增大重选作业 处理量， 减少磁选反浮选作业负荷， 实现降本增效 的目标。综合考虑， 认为齐大山铁矿选矿厂的粗细 分离粒度d50应以0.020～0.025 mm为宜。 68 ChaoXing 2019年第1期李媛媛等 粗细分级粒度对齐大山赤铁矿石分选效果的影响研究 3. 4流程改造建议 根据实验室试验结果， 在对粗细分离粒度d50进 行优化的同时， 提出了现场生产流程优化建议 ①将 原螺旋溜槽粗选作业的2产品模式变更为类似螺旋 溜槽精选作业的3产品模式， 即仅将螺旋溜槽粗选中 矿与螺旋溜槽精选尾矿合并再磨后返回再选， 而将螺 旋溜槽粗选尾矿与粗细分级旋流器的溢流合并进行 磁选反浮选， 以优化重选作业环境和效果； ②取消 重选中矿再磨分级作业前的中磁选抛尾作业， 改为 直接进行再磨分级。推荐流程见图5。 推荐流程通过实现螺旋溜槽粗选作业的3产品 模式， 让终将进入磁选反浮选系统的微细粒铁矿 物及粗粒脉石矿物尽早进入该系统， 从而减轻重选 及其配套系统的负荷， 有效降低系统运行成本； 取消 重选中矿中磁选抛尾作业有利于提高铁矿物连生体 的单体解离度， 改善铁矿物的回收效果。因此， 推荐 流程具有显著的降本增效效果。 4结论 （1） 齐大山铁矿选矿厂现场粗细分级旋流器给 矿铁品位为32.43， -0.074 mm粒级产率为59.96， 铁矿物在细粒级有明显富集现象， 0.045～0.036 mm 粒级铁品位高达 48.43， 远离该粒级铁品位均下 降 ； - 0.025 mm 粒 级 产 率 为 23.77 、 铁 品 位 达 41.53， 表明试样中存在大量微细粒铁矿物； 现场旋 流器粗细分级分离粒度 d500.043 mm， 溢流产率为 46.65， 沉砂产率为53.35， 分离粒度较粗， 导致旋 流器沉砂产率较低， 重选给矿量较少， 磁选反浮选 流程给矿量较大， 不利于生产成本控制和企业经济 效益改善。 （2） 实验室试验的分离粒度d50由0.036 mm降至 0.020 mm， 总精矿铁品位由68.33降低至67.34， 铁 回收率由 82.42提高至 84.16， 总精矿产率由 39.11提高至40.42， 重选精矿产率由21.24提高 至28.28， 重选精矿与总精矿产率比由54.31提高 69 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ 至69.97。生产实践与试验研究表明， 齐大山铁矿选 矿厂粗细分离粒度 d50应从 0.046 mm 降至 0.025～ 0.020 mm。 （3） 选矿厂在对粗细分离粒度d50进行优化的同 时， 通过实现螺旋溜槽粗选作业的3产品模式， 让终 将进入磁选反浮选系统的微细粒铁矿物及粗粒脉 石矿物尽早进入该系统， 可改善重选作业的环境和 效果； 取消重选中矿中磁选抛尾作业有利于提高铁 矿物连生体的单体解离度， 改善铁矿物的回收效 果。因此， 推荐流程突出了重选系统的地位， 强化了 重选系统的优势， 减轻了磁选反浮选系统的压力， 可实现选矿厂经济技术指标的全面好转。 参 考 文 献 崔宝玉.一种鞍山式贫赤铁矿矿石的工艺矿物学和重选分离研 究 ［D］ ．沈阳 东北大学， 2009． Cui Baoyu.Process Mineralogy and Gravity Concentration on an An⁃ shan- type Low- grade Hematite Ore［D］ . 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