新型磨前干式预选工艺在攀西某钒钛磁铁矿的应用.pdf

2 0 1 8 年第2 期有色金属 选矿部分 5 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 2 ．0 1 1 新型磨前干式预选工艺在攀西某钒钛磁铁矿的应用 李国平1 ”，尚红亮1 ”，王芝伟1 ”，胡永会1 ”，彭欣苓1 2 1 ．北京矿冶科技集团有限公司，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．北矿机电科技有限责任公司，北京1 0 0 1 6 0 摘要针对混合型铁矿选矿工艺流程增加磨前预选作业可提前抛除合格尾矿，并能提高入磨品位以降低后续 磨选能耗，最终实现降本增效。重点介绍了以C Y B 磁异步干选机为核心的一种新型短流程干式预选工艺，及其应用 于攀西某钒钛磁铁矿细碎后、人磨前的预选作业情况，结果表明该新工艺抛尾率高达2 5 ％，铁、钛精矿品位分别提高 4 ．4 ％与1 ．8 ％，尾矿T i 0 2 品位控制在3 ．6 ％以下。分选指标明显优于常规筒式干选机组成的预选系统。新型预选工艺 流程空间结构配置简单、紧凑，可大幅简化磨前预选工艺流程，对于攀西钒钛磁铁矿的应用前景尤其广阔。 关键词钒钛磁铁矿；磨前预选；干式磁选；混合型铁矿 中图分类号T D 9 5 2 ．7 ；T D 9 5 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 2 - 0 0 5 3 - 0 4 A p p l i c a t i o no fN e wT y p eD r yIr e - c o n c e n t r a t i o no fV - T iM a g n e t i t ei nP a n x i H G u o p i n g J ”，S H A N GH o n g l i a n g | ”，W A N GZ h i w e i i ”，H UY o n g h u i | ”，P E N GX i n l i n 9 1 2 1 ．B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ； 2 ．B G R I M MM a c h i n e r ya n dA u t o m a t i o nT e c h n o l o g yC o ．，L t d ，B e 彬n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t I n c r e a s ep r e c o n c e n t r a t i o nb e f o r eg r i n d i n gf o rp r o c e s s i n gf l o wo fm i x e dt y p ei r o no r ew o u l db e o b v i o u s l yb e n e f i c i a lt or e d u c ec o s t sa n di n c r e a s eb e n e f i t s ．S i n c eg r i n d i n gg r a d ec o u l db ee n h a n c e da n dt h ef o l l o w u pg r i n d i n ga n ds e p a r a t i n ge n e r g yc o n s u m p t i o nc o u l da l s o b ed e c r e a s e d b yd i s c h a r g i n gq u a l i f i e dt a i l i n g s i n a d v a n c e ．An e wt y p es h o a e n e dd r yp r e c o n c e n t r a t i o np r o c e s s i n gf l o wt a k i n gC Y Bt y p em a g n e t i cs e p a r a t o ra st h e c o r ew a sf o c u s e do ni nt h i sp a p e r ，a n da p p h c a t i o no ft h en e wd r ys e p a r a t i o ns y s t e mi nV T im a g n e t i t eo fP a n x i r e g i o nw a si n t r o d u c e d ．I n d u s t r i a lt e s t ss h o wt h a tt h en e ws y s t e mi ss i g n i f i c a n t l yb e t t e rt h a nt h ec o m m o ns y s t e m c o n s i s t e do fd r u mt y p em a g n e t i cs e p a r a t o r s ．，1 1 l l ee f f e c t i v et a i l i n gd i s c h a r g i n gr a t ei su pt o2 5 ％，F ea n dT i 0 2g r a d e s i nc o n c e n t r a t ew e r ei n c r e a s e db y4 ．4 ％a n d1 ．8 ％w h i l eT i 0 2g r a d e si nt a i l i n g sC a nb ec o n t r o l l e dl e s st h a n3 ．6 ％． M o r e o v e r ，t h en e ws y s t e mc o u l ds i g n i f i c a n t l ys i m p l i f yp r o c e s s i n gf l o wo fp r e c o n c e n t r a t i o nb e f o r eg r i n d i n gb e c a u s e o fi t ss i m p l ea n dc o m p a c ts p a c es t r u c t u r ed i s t r i b u t i o n ．w h i c hh a saw i d e l ya p p l i c a t i o np r o s p e c te s p e c i a l l yf o rV T i m a g n e t i t ei nP a n 【ir e g i o n ． K e yw o r d s v T im a g n e t i t e ；p r e c o n c e n t r a t i o n b e f o r e g r i n d i n g ；d r ym a g n e t i cs e p a r a t i o n ；m i x e dt y p e i r o no r e 钒钛磁铁矿是我国重要的战略资源，在矿产资 源领域占有重要地位。攀西地区是我国钒钛磁铁矿 的主要成矿带，也是世界上同类矿床的重要产区之 一，该地区已探明钒钛磁铁矿储量1 3 0 亿t ，远景储 量达2 0 0 亿t ，占全国铁矿石总储量的2 0 ％；二氧化 钛储量约8 ．7 亿t ，占全国储量的9 0 ％，居世界第一 位。| 。攀西钒钛磁铁矿石共生有铁、钒、钛三种主 要元素，同时还伴生有钻、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、 稀土及铂族元素M 引。由于矿石性质复杂，且近年 来随开采深度增加矿石品质不断下降，现有选矿流 程中的部分工艺段已经无法满足矿石分选要求，其 中对于需要综合回收铁、钛的磨前预选作业问题尤 其突出。 磨前预选可实现提前抛废，减少人磨量、提高人 磨品位，降低矿石单位能耗和选矿成本，显著增加企 业经济效益。据统计，我国铁矿石细碎至一1 2m m 粒度后将有1 0 ％～3 0 ％的脉石矿物解离，可作为合 格尾矿抛除，故国内很多大中型铁矿选矿厂都采用 收稿日期2 0 1 7 - 0 7 - 2 6修回日期2 0 1 8 - 0 2 - 0 9 作者简介李国平 1 9 8 5 一 ，男，河北邯郸人，硕士，工程师，主要从事磁选设备及工艺的研究与推广。 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 了磨前预选作业。攀西地区钒钛磁铁矿T F e 平均地 质品位为1 7 ％～3 2 ％，且随着开采深人，低品位难 选矿被陆续开发，矿石选比增大，磨前预选作业则更 显得尤为重要‘6 引。 1 磨前预选工艺流程简介 攀西钒钛磁铁矿是我国工业钒、钛的主要来源， 选矿工艺要求综合回收铁、钛，冶炼环节回收钒。细 碎作业产品中分为强磁性的磁钛铁矿与弱磁性的钛 铁矿，二者磁性差异显著，常规铁矿磨前预选工艺与 设备抛除的尾矿钛含量超标，故该地区磨前预选作 业通常需采用“弱磁 强磁”多段配置形式，流程 长、配置复杂，且设备规格繁多造成维护、管理难 度大。 1 ．1 干式磨前预选 干式分选过程中无需配水，可直接实现尾矿干 堆，且运行维护成本较湿选更低，尤其在缺水地区优 势明显。但干选工艺也存在抛废不充分、粉尘污染、 分选指标受水分影响大等缺点。 攀西钒钛磁铁矿干式磨前预选工艺系统通常采 用常规磁滚筒构成一次粗选两次扫选工艺流程，如 图l 所示。常规筒式干选机利用分选筒体旋转产生 的离心力及颗粒自身的重力和筒体磁力的作用来实 现磁性颗粒与非磁性颗粒的分离。受其结构形式及 分选性能限制，常规干选系统主要有三方面问题一 是磁性物夹杂较为严重，造成精矿品位提升幅度有 限，影响后续人磨品位；二是抛废率低，增加了后续 无效人磨量；三是钛铁矿采用常规高场强磁滚筒分 离不清，无法保证尾矿指标，尤其是尾矿中钛含量 超标。 以攀西某选矿厂现有干选工艺系统为例，近两 年开采已经逐步进入中深部开采阶段，低品位难选 钒钛磁铁矿比例增多，分离性变差、选矿富集难度加 大，原干选流程分选指标逐年恶化，目前抛废率不足 1 0 ％，精矿T F e 提升1 ．5 ～2 个百分点、T i 0 2 提升0 ．5 0 ．8 个百分点，尾矿品位T i O 含量4 ％一4 ．5 ％，无 法满足选矿厂生产指标需求。 1 ．2 湿式磨前预选 相对于干式预选，湿式预选最大的特点是引入 水作为良好的分散剂，可有效缓解微细粒对于大颗 粒的黏附及细泥间的团聚絮凝，尤其适于粒度分布 宽、细粒含量多的分选场合。 攀西钒钛磁铁矿典型的湿式磨前预选作业通常 采用筒式磁选机组成“一次粗选一次扫选”配置形 八 图1常规磨前干选工艺流程 F i g ．1 C o m m o nd r yp r e c o n c e n t r a t i o np r o c e s sf l o w 式，如图2 所示。受筒式磁选机结构影响，湿式磨前 预选通常存在易堵塞、筒体磨损严重、运行维护成本 高、尾矿钛含量偏高等缺点。 精矿 入磨 图2常规磨前湿选工艺流程 F i g ．2 C o m m o nw e tp r e c o n c e n t r a t i o np r o c e s sf l o w 近年来，外磁内流式磁选机已成功应用到攀西 钒钛磁铁矿的湿式磨前预选作业，采用一机取代双 机，如图3 所示。与传统湿式筒式磁选机不同，该磁 选机磁系外置，以筒体内侧作为分选空间，结构更简 单，不会堵塞，分选粒级更宽；且分选区内设置有弱、 中、强三个分选磁区，磁包角大，回收率高，尾矿品位 更低。 荚落，。芸莲，。擘莲， 。入蓬芋池 入磨 磁选 干堆 【入尾矿弛 图3 新型磨前湿选工艺流程 F i g ．3 N e wt y p ew e tp r e c o n c e n t r a t i o np r o c e s s 2 新型磨前干选工艺及其应用 常规干选工艺存在的主要问题为磁性夹杂分离 万方数据 2 0 1 8 年第2 期李国平等新型磨前干式预选工艺在攀西某钒钛磁铁矿的应用 5 5 不清且尾矿品位难以控制，为此北矿机电科技有限 责任公司针对性地研制出C Y B 型干选机并扩展应 用到攀西钒钛磁矿，形成一个短流程干式磨前预选 工艺流程，其分选原理如图4 所示。C Y B 干选机采 用组合异步分选技术，首先采用上吸式分选，将料层 中高品位强磁性铁矿被凌空上吸，且在运输过程中 交替翻滚，实现与脉石及连生体充分分离，获得高品 位粗精矿。由于上吸分选后料层厚度得到降低，同 时物料分散效果得到改善，故分选精度得到大幅提 高，位于料层下部的强磁性矿通过多磁极磁滚筒再 次分选，可保证强磁性矿物的高效回收。经过两级 异步分选后，强磁性矿物得到有效分选，弱磁性的钛 铁矿最后通过高磁力滚筒进行扫选，充分保证了尾 矿品位。该新型干式预选系统实现多级异步分选， 分选精度高、尾矿品位可控，且能大幅缩减空间 配置。 表1 r I 汕l e1 上堕麈带 寸弋孟磊积 精矿。 图4C Y B 干选机分选原理图 F i g ．4W o r k i n gp r i n c i p l eo fC Y Bd r y m a g n e t i cs e p a r a t o r 2 ．1 工业试验 某选矿厂处理的矿石采自攀西某矿区，原矿化学 元素分析结果列于表l 。化学多项分析结果表明，矿石 中主要金属成分为T e 、T i 0 2 ，吼与T i O 品位分别为 2 1 ．2 8 ％与8 ．8 5 ％，其它元素成分未达到工业品位要求。 矿石中Ⅱ1 e ／T i 0 2 2 ．4 ，属高钛型钒钛磁铁矿贫矿。 原矿多元素分析结果 M u l t i e l e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so fr u n o f - m i n eo r e／％ 该选矿厂原有磨前干选采用常规磁滚筒构成一 次粗选两次扫选工艺流程，抛废率低 8 ％～1 0 ％ 、 精矿品位提幅小 T F e 提高1 ．5 2 个百分点、T i O 提高0 ．5 0 ．8 个百分点 、尾矿品位偏高 T i O 含量 4 ％～4 ．5 ％ 是干选段急需解决的难题。技改后采 用了以C Y B 磁异步干选机为核心组成的新型磨前 干选工艺系统，如图5 所示。 精矿废石 入睡f 干堆 图5 新型干选工艺流程 F i g ．5 N e wt y p ed r yp r e c o n c e n t r a t i o np r o c e s s 表2 T a b l e2 新系统取代现场原有一条生产系统，并于2 0 1 6 年6 月正式运转，生产线处理量1 4 0 1 8 0t ／h ， 最大给料粒度为2 0m m 。经过一系列条件试验， 最终固定给矿量1 5 0t ／h ，给料粒度一1 0m m ，确定 较佳的设备参数后连续取样考察3 个月的数据列 于表2 。 表2 中数据表明，连续考察期间，原矿T F e 、 T i O 平均品位分别为2 1 ．7 5 ％、8 ．7 9 ％时，精矿T F e 品位提高4 ．4 1 个百分点、T i O 提高1 ．7 8 个百分点， 尾矿T i O 品位平均为3 ．5 6 ％，合格抛尾率达到2 5 ％ 左右，分选指标优良。 2 ．2 经济效益浅析 新干选系统与现场原有干选工艺系统的分选指 标对比数据列于表3 。 新型干选系统工业考察数据 I n d u s t r i a lt e s t i n gd a t ao ft h en e wt y p ed r yp r e c o n c e n t r a t i o ns y s t e m，‘％ 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 表3 新旧干选工艺分选指标对比 T a b l e3E f f e c tc o m p a r i s o no fn e wa n do l d d r yp r o c e s s i n gs y s t e m ／％ 工艺流程精矿T F e 提升精矿T i 0 2 提升尾矿T i 0 2 品位抛尾率 原工艺 ～2 ．00 ．5 ～0 ．84 ．0 ～4 ．5 8 ～l O 新] [ 艺 ～4 ．4～1 ．7 8 3 ．62 5 通过对比数据可以看出，新干选系统指标明显 优于原系统，效益主要体现在以下方面 1 提高铁精粉、钛精粉产量 新干选工艺较原系统精矿铁、钛品位分别提高 2 ．4 ％与1 ％。该厂目前年处理原矿量3 3 0 万t 、生 产干选精矿3 0 0 万t ，选矿厂年产铁精粉产量7 3 万t 、 钛精粉1 8 万t 。通过金属量平衡估算，选矿厂在磨 选能耗不变的情况下，采用新干选系统精粉可实现 年增产1 0 ％，即新增铁精粉产量7 ．4 万t 、钛精粉产 1 ．8 6 万t 。 2 降低尾矿运输成本 该厂原系统干选精矿需经汽运至山下进行湿式 磨前预选，而湿式预选的尾矿再汽运至矿山上。新 系统平均抛尾率高出1 6 ％，按年处理原矿3 4 0 万t 、 运输成本1 ．7 衫t 计算，则干选段每年可直接多抛 尾5 4 ．4 万t ，年节约运输 双向 成本约1 8 5 万元。 3 简化工艺流程 新干选系统采用一体式设备实现分段分区分 选，较原流程的三段布置简单、紧凑且高效。另外， 现场可考虑停用磨前湿式预选系统，从而大幅缩减 预选段工艺流程，简化配置，运行成本将进一步显著 降低。 3结论 攀西是我国钒钛磁铁矿主产区，近年随着开采 深度不断增加，矿石品质不断下降，分选难度逐步增 大，直接影响到矿企的经济效益。新增或改善磨前 预选工艺流程，可提前抛除合格尾矿，提高人磨品 位、降低后续磨选能耗，最终实现降本增效。干式预 选工艺无需水介质参与，其尾矿可直接干堆，省去湿 选尾矿筛分处理等繁多环节，运行与维护成本更低。 以C Y B 磁异步干选机为核心的新型干式预选工艺 系统应用于攀西某钒钛磁铁矿干式磨前预选作业， 可实现抛尾率高达2 5 ％，精矿铁、钛品位分别提高 4 ．4 ％与1 ．8 ％，尾矿T i O 品位低于3 ．6 ％的良好迓 别指标。与由多个常规筒式干选机组成的干式预选 工艺系统相比，新系统不仅分选指标显著提高，而且 空间结构配置简单、紧凑，可大幅简化磨前预选工艺 流程，可以预见对于攀西钒钛磁铁矿的应用前景将 非常广阔。 参考文献 [ 1 ] 罗德江，姚霖，魏友华．矿产资源开发效率模糊综合 评价模型．以攀西地区钒钛磁铁矿为例[ J ] ．桂林理工大 学学报，2 0 1 4 ，3 4 4 6 3 5 - 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