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ZCLA 选矿机应用于梅山铁矿预选工业试验研究 ① 曾尚林1， 张祖刚2， 周 润2， 刘石梅1 （1.长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012； 2.南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司，江苏 南京 210041） 摘 要 为解决梅山铁矿现有－2＋0.5 mm 系统选别流程中存在的尾矿品位高、精矿卸矿困难、选矿效率低等问题，使用 ZCLA 选矿 机取代原有弱磁选-中磁选设备进行预选。 结果表明，采用 ZCLA 设备预选的新流程和原有流程，精矿品位均能达到 56％，新流程精 矿产率、金属回收率、选矿效率分别提高了 6.33、10.23 和 8.10 个百分点，尾矿产率、品位分别降低了 6.23 和 4.36 个百分点。 通过物 相分析得出新流程尾矿中的 Fe3O4、Fe2O3品位比原流程分别降低了 0.744 和 1.3 个百分点。 对预选后的精矿进行实验室模拟选别， 结果表明两种流程效果相近，综合精矿品位都能达到 59.5％以上，产率达到 93％以上，回收率达到 98.5％以上。 关键词 铁矿； 磁选； 重磁选； ZCLA 选矿机； 预选； 工业试验； 品位； 物相分析 中图分类号 TD924文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253－6099.2020.04.014 文章编号 0253－6099（2020）04－0057－03 Application of ZCLA Separator in Commercial Test of Preconcentration of Iron Ore from Meishan Iron Mine ZENG Shang-lin1， ZHANG Zu-gang2， ZHOU Run2， LIU Shi-mei1 （1.Changsha Research Institute of Mining ＆ Metallurgy Co Ltd， Changsha 410012， Hunan， China； 2.Mining Branch of Nanjing Meishan Metallurgical Development Co Ltd， Nanjing 210041， Jiangsu， China） Abstract For the －2＋0.5 mm range line in the mineral processing plant of Meishan Iron Mine， there exist problems such as high iron loss in the tailings， difficulty in discharging iron concentrate and low separation efficiency. To solve these problems， ZCLA separator is applied to replace previous low and middle intensity magnetic separators for preconcentration. The results show that the both concentrates obtained by the previous flowsheet and the updated one using ZCLA can have grades up to 56％. Yet， the concentrate yield， metal recovery and beneficiation efficiency by using ZCLA have been increased by 6.33， 10.23 and 8.10 percentage points， respectively， while the yield and iron grade of the tailings decreased by 6.23 and 4.36 percentage points， respectively. The phase analysis shows that the Fe3O4and Fe2O3grades in the tailings from the new process were 0.744 and 1.3 percentage points lower than those from the previous process. The laboratory simulation test on the pre-selected concentrates showed that the two processes had brought in the similar results， leading to the obtained comprehensive concentrate with grade all exceeding 59.5％， with the yield over 93％ and the recovery over 98.5％. Key words iron mine； magnetic separation； gravity-magnetic separation； ZCLA separator； preconcentration； commercial test； grade； phase analysis 我国铁矿资源总量丰富且分布广泛［1］，但铁矿品 位较低，贫矿占大多数，且矿石类型复杂，共生组分多， 选别难度较大［2］。 梅山铁矿是我国大型地下矿山，其 矿石类型为宁芜式玢岩铁矿，矿石中主要含铁矿物有 磁铁矿、假象赤铁矿、半假象赤铁矿、菱铁矿和黄铁矿 等，脉石矿物主要有石英、碳酸盐矿物、绿泥石、石榴 石、高岭土、方柱石、透辉石等［3］。 梅山铁矿生产工艺流程为原矿经破碎后，分成 －65＋20 mm、－20＋2 mm、－2＋0.5 mm、－0.5 mm 共 4 个级 别，再分别进行磁选重选预选抛尾，预选精矿依次经过 脱硫浮选、弱磁选-强磁选之后得到最终铁精矿［4］。 梅 山铁矿2018 年入选原矿干量 505 万吨，其中－2＋0.5 mm ①收稿日期 2020－02－20 基金项目 国家青年自然科学基金（51604041） 作者简介 曾尚林（1982－），男，四川眉山人，硕士，高级工程师，主要从事复杂难选矿工艺、磁选设备的研究工作。 第 40 卷第 4 期 2020 年 08 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.40 №4 August 2020 系列粒级产率占17.87％。 梅山铁矿现有的－2＋0.5 mm 级 别预选采用弱磁选-中磁选流程，存在尾矿品位高［5］、精 矿卸矿困难、选别效率低等问题，为提高－2＋0.5 mm 系 统选别精度，减少金属流失，需对原有流程进行改进。 ZCLA 重磁拉选矿机利用矿石的重力和磁力联合 力场作为磁性矿物的有用捕集力，实现重力和磁力联 合捕收磁性矿物。 该选矿机采用了独特的半闭合内敛 式磁系，增加了磁场的强度和作用深度，保证了分选腔 的磁场强度，同时可以根据矿物比磁化系数和分选粒 度的区别，采用不同的永磁体和分选介质，并且能通过 调节分选滚筒内的精矿漂洗水量实现对精矿品位的控 制［6－8］。 本文采取 ZCLA 选矿机预选－2＋0.5 mm 粒级 矿石，并与原有流程进行对比，考查其选别效果。 1 原料性质与试验方法 1.1 原料性质 试验原料为梅山铁矿破碎后的－2＋0.5 mm 粒级 矿石，其化学多元素和物相分析结果分别如表 1 ～ 2 所示。 表1 －2＋0.5 mm 粒级矿样化学多元素分析结果（质量分数）／ ％ FeSPCaOMgOAl2O3SiO2 37.071.240.9177.272.082.7217.65 表 2 －2＋0.5 mm 粒级原矿物相分析结果 铁物相品位／ ％占有率／ ％ 磁性铁中铁16.7145.15 碳酸铁中铁8.3222.48 硫化铁中铁1.403.78 硅酸铁中铁0.972.62 氧化铁中铁9.6125.97 合计37.10100.00 1.2 试验设备 采用长沙矿冶研究院研发的 ZCLA 重磁拉选矿机 进行重磁预选。 ZCLA 选矿机选别原理如图 1 所示。 图 1 ZCLA 选矿机选别原理 1.3 试验方法 1.3.1 现场工业预选对比试验 将 1 台 ZCLA 设备（磁场强度 0.5 T、分选筒频率 37 Hz，分选坡度 10）取代原有一粗（磁场强度 0.15 T） 一扫（磁场强度 0.5 T）2 台筒式磁选机进行磁选对比 试验，在两者最佳工艺参数条件下，对 ZCLA 设备与原 有流程在 7 d 共 14 班次工作的分选效果进行对比。 试验流程如图 2 所示。 0.52 mm系统给矿 原有流 程分选 精矿尾矿 ZCLA设 备分选 精矿尾矿 图 2 试验流程 1.3.2 实验室模拟再选流程试验 在工业试验完成后，分别取 ZCLA 设备和原有流 程的精矿在实验室进行后续的模拟分选试验，由于预 选后得到精矿的硫品位都较低，且铁品位较高，因此并 未进行脱硫浮选。 将预选所得的精矿按现有生产的磨 矿细度磨到－0.074 mm 粒级占 60％左右［9］，直接进行 弱磁选-立环强磁选。 试验流程如图 3 所示。 0.52 mm预选精矿 磨矿 弱 磁选 弱磁尾矿 立环 强磁选 强磁尾矿强磁精矿 0.25 T 0.651 T -0.074 mm占60％ 图 3 预选精矿实验室模拟再选试验流程 2 结果与讨论 2.1 ZCLA 与原有流程分选对比试验 ZCLA 与原有流程的连续分选对比试验结果如表 3 所示。 由表 3 可知，ZCLA 精矿产率、金属回收率、选 矿效率比原有流程分别高 6.33，10.23 和 8.10 个百分点， 精矿品位略高于原有流程。 ZCLA 尾矿品位较原有流 程降低了 4.34 个百分点。 对比可知 ZCLA 设备较原 有流程更有效地分选了磁性矿物，在保证精矿品位的 基础上提高了精矿产率，降低了尾矿品位和产率，减少 85矿 冶 工 程第 40 卷 了选别过程中的资源浪费，提高了金属回收率。 表 3 ZCLA 与原有流程分选效果对比 流程 产品 名称 产率 ／ ％ 品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ 选矿效率 ／ ％ 精矿45.8756.6769.7650.63 ZCLA尾矿54.1320.7830.24 给矿100.0037.20100.00 精矿39.5456.7359.5342.53 原流程尾矿60.4625.1440.47 给矿100.0037.50100.00 2.2 实验室模拟选别试验 为考察 ZCLA 设备分选后对后续流程的影响，将 ZCLA 设备和原有流程预选所得的精矿在实验室进行 了下一步的模拟选别试验，得到最终铁精矿，结果如表 4 所示。 由表 4 可知，ZCLA 与原有流程所得精矿经弱 磁选-强磁选工艺选别效果相近，综合精矿品位都能达 到 59.5％以上，产率达到 93％以上，回收率达到 98.5％ 以上。 针对－2＋0.5 mm 系统，ZCLA 设备选别精度更 高，选别效果更好。 表 4 实验室模拟选别试验结果 流程产品名称 产率 ／ ％ 品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ ZCLA 精矿 （－0.074 mm 粒级占 64.56％） 弱磁精矿64.4065.8775.41 强磁精矿28.8045.4523.27 强磁尾矿6.8017.832.16 综合精矿93.1959.5798.68 给矿100.0056.25100.00 预选＋弱磁-强磁精矿42.7559.5768.46 原流程 （－0.074 mm 粒级占 67％） 弱磁精矿69.2765.2179.89 强磁精矿24.4844.3319.19 强磁尾矿6.2514.981.66 综合精矿93.7559.7699.09 给矿100.0056.54100.00 预选＋弱磁-强磁精矿37.1659.7659.22 3 ZCLA 设备选别情况分析 3.1 ZCLA 设备分选对精矿回收率的影响 由 ZCLA 设备和原有流程的预选工业试验对比试 验结果可知，两者精矿品位均在 56％左右，但 ZCLA 设 备的精矿产率和金属回收率分别比原有流程提高了 6.33 和 10.23 个百分点。 在预选精矿的实验室模拟选 别试验中可以看出，ZCLA 精矿的弱磁精矿和强磁精 矿比率为 2.24∶1，而原有流程中弱磁精矿和强磁精矿 比率为 2.83∶1，说明在－2＋0.5 mm 选别系统中，ZCLA 设备对弱磁性矿物的回收效果更好。 为探究 ZCLA 预 选和原有流程分选的具体情况，分别对两者的分选产 物进行了分析，结果如表 5～6 所示。 表 5 分选产物化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ 产品名称FeSPCaOMgO Al2O3SiO2 ZCLA 精矿56.090.850.163.361.141.305.98 ZCLA 尾矿20.671.330.2310.402.734.2928.88 原流程精矿56.170.990.203.621.101.185.88 原流程尾矿25.011.480.239.432.643.8225.15 表 6 ZCLA 与现有流程分选产物物相分析结果 流程铁物相 精矿尾矿 品位／ ％ 占有率／ ％ 品位／ ％ 占有率／ ％ ZCLA 预选 磁性铁中铁41.4773.930.432.06 碳酸铁中铁5.459.7210.0948.81 硫化铁中铁1.001.781.246.00 硅酸铁中铁0.030.051.014.89 氧化铁中铁8.1414.517.9038.22 合计56.09100.0020.67100.00 原流程 磁性铁中铁42.2275.161.174.68 碳酸铁中铁5.569.9010.4741.86 硫化铁中铁1.121.991.415.64 硅酸铁中铁0.430.771.576.28 氧化铁中铁6.8412.1810.3941.54 合计56.17100.0025.01100.00 由表 5～6 可知，两种预选流程磁选精矿中多元素 分布比较接近，TFe 品位相当，但 ZCLA 尾矿中 TFe 品 位明显低于原有流程尾矿。 由表 6 可知，ZCLA 尾矿 中 Fe3O4品位和占有率较原有流程分别降低了 0.744 和 2.62 个百分点，说明 ZCLA 选矿机对磁性铁（特别 是微细粒磁性铁） 的回收效果比原有流程好。 同时 ZCLA 精矿中 Fe2O3品位、回收率较原有流程分别高 1.3 和 2.33 个百分点，说明 ZCLA 选矿机回收高品位、 大比重的弱磁性矿物赤铁矿较原有流程回收效果好。 3.2 ZCLA 对－2＋0.5 mm 系统预选尾矿量的影响 按照 2018 年实际生产细砂量情况，－2＋0.5 mm 粒 级预选尾矿经过螺旋和高频细筛后，重选细砂和重选 湿尾之比为 63.48 ∶36.52。 分析了两种流程分选后产 生的尾矿量情况。 重选－2＋0.5 mm 系统采用原有流 程（弱磁选-中磁选）尾矿产率为 60.36％，其中 38.32％ 为细砂，22.04％成为重选湿尾。 采用 ZCLA 预选尾矿 产率为 54.13％，其中 34.36％成为细砂，19.77％成为重 选湿尾。 4 结 论 1） ZCLA 预选尾矿平均品位20.78％、产率54.13％， 较原有流程分别降低了4.36 和6.33 个百分点。 ZCLA （下转第 64 页） 95第 4 期曾尚林等 ZCLA 选矿机应用于梅山铁矿预选工业试验研究 表 8 扩大连续试验结果 产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ 尼尔森精矿0.309.0541.78 摇床精矿2.151.4146.64 尾矿 188.300.00577.74 尾矿 29.250.0273.84 原矿100.000.065100.00 由表 8 可知，通过两段磨矿-尼尔森选矿-螺旋选 矿-摇床选矿的重选富集工艺，其中一段螺旋溜槽补加 水 25 L／ min，二段螺旋溜槽补加水 18 L／ min，摇床冲 程 12 cm，冲次120 次／ min，补加水5.5 L／ min，可以得到 品位 2.35％、回收率 88.42％的铀精矿，晶质铀矿富集效 果优良，扩大试验结果与小型试验结果基本吻合，工艺 稳定可行。 5 结 论 1） 通过两段磨矿-尼尔森选矿-螺旋选矿-摇床选 矿的扩大连续选矿试验，得到了品位 2.35％、回收率 88.42％的铀精矿，富集效果较好，扩大试验结果与小 型试验相吻合，工艺稳定可行。 2） 扩大连续选矿试验结果表明，预先湿筛选择筛 孔 2 mm，可避免 30％以上的－2 mm 粒级已解离的和 易解离的晶质铀矿在磨机中过磨；一段磨矿检查筛选 择筛孔 1 mm，符合阶段磨矿阶段选别的原则；二段磨 矿检查筛选择筛孔 0.2 mm，晶质铀矿解离度可以达到 90％以上，使晶质铀矿得到了充分有效地回收；尼尔森 选矿机重力值 100G、累计给矿量 400 kg、矿浆浓度 30％ （即补加水量 1.5 m3／ h）时可获得较优的生产指标。 3） 采用“两段磨矿-尼尔森选矿-螺旋选矿-摇床选 矿”工艺处理晶质铀矿具有自动化程度高、工艺对设 备需求少、铀回收率高等优点，适宜处理地质品位变化 较大矿区的晶质铀矿。 参考文献 ［1］ 杨 波，肖日鹏，杨 海，等. 悬振锥面选矿机回收低品位伴生晶 质铀矿的研究［J］. 昆明理工大学学报（自然科学版）， 2015，40 （5）27－30. ［2］ 王清良. 铀提取工艺学［M］. 哈尔滨哈尔滨工程大学出版社， 2009. ［3］ 陈佑纬，毕献武，胡 瑞，等. 陕南光石沟伟晶岩型铀矿床黑云母 矿物化学研究及其对铀成矿的启示［J］. 矿物岩石， 2013，33（4） 17－28. ［4］ 汪淑慧. 铀矿石放射性分选的技术与经济［J］. 铀矿冶， 2009，28 （3）126－130. ［5］ 张 涛，梁海军，薛向欣. 重选回收辽宁凤城硼铁矿中铀矿物研究［J］. 铀矿冶， 2009，28（1）1－4. ［6］ 汪淑慧. 铀矿选矿技术研究进展与展望［J］. 铀矿冶， 2009，28 （2）70－76. ［7］ 赵笑益，吴天骄，向 虹. 某晶质铀矿尼尔森重选工艺试验研究［J］. 矿产保护与利用， 2015（5）34－37. 引用本文 崔拴芳， 赵笑益，曹 欢. 某晶质铀矿扩大连续重选试验研 究［J］. 矿冶工程， 2020，40（4）60－64. �������������������������������������������������������������������������������������������������� （上接第 59 页） 选矿机对微细粒磁性铁以及高品位、大比重的弱磁性 矿物赤铁矿的回收效果比原有流程好。 2） ZCLA 精矿品位较原有流程未降低而精矿产率 有较大幅度提升。 模拟选别试验结果表明在－2＋0.5 mm 选别系统中，原有的弱磁选-中磁选工艺对假象、半假 象赤铁矿等过渡性矿物和赤铁矿的回收效果弱于 ZCLA 预选的回收效果。 参考文献 ［1］ 邹 健. 当今国内外铁矿资源供给的新态势［J］. 矿业工程， 2004 （1）1－7. ［2］ 邱 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