红铁矿选矿的进步与展望.pdf

1 9 9 2 年第 1 期 总第 1 3 2 期 7 红铁矿选矿 的进步与展望 东北工学院 沈耀平 张洪恩 摘要 本文枉逆 7 六五 ” 七五 。期 间 贫虹铁矿选 矿 枝 木 的进 展 ，井就设备 、浮选 药 剂、工 艺溉程 等诸 方 面存在 的 问题 连行 7分析 。 l概 况 近此年来，西方 发达 的资本主义 国家， 如美 酗、加 拿火等， 由于钢铁 工业不景气， 影响 r铁矿 采选 工业 的发 展，一些 生产成本 较 高的或矿石难 选 的铁矿选 矿厂被 迫关闭或 停产 。目前 ，圈外尚在 生产的铁矿浮选厂只 有美 国Ti I d e n 、 加拿 大 S e p t - l l e s及 巴 西 S a ma r c o 选矿厂 ， 而且 都是 胺反浮选工 艺 美 国的红铁矿浮选 ，无论 在理论研究和工 业实 践方面一 直居领 先地位，近些年却受 到 了严 重 的影响 。苏 联是铁矿储量 及产量 最大 的国 家，但 由于磁铁矿所 占比例较大， 以前对 红 铁矿 选矿 的研究 未能 引起足够重视，在矿 区 已堆存数亿 吨红铁 矿未予处理 。苏联从 8 0 年 代 起才对红铁矿浮选及磁选 浮选联 台流 程进行 了较大 规模的试验，在此基础 上，正 在进 行三个 红铁矿选矿厂 的设 计 。 我 国红铁矿石 不包括 复合 矿 占铁矿 石总储 量 的三分之 一，9 5 ％ 以上是贫矿， 且 矿物 的嵌布粒 度较 细， 多 羁难选矿石 。 因 此，我 国钢铁工 业发展规划能否顺 利实现， 矿 石 自给能 否基 本解决，关键之 一在 于贫 红 铁 矿选矿 技术能 否取得重大进展 。本 文仅 就 我国 六 五”及 七五 ”期 间贫 红铁 矿选 矿 技术攻关所 取得的进展， 尚存在 的问题及 对 令 后工作 的意见 ，发表一些个人 见解，供 商 榷 。 2 “ 六五”期 间的进展 三 十多 年来，我 国对贫 红铁矿选矿 技术 开胜 丁大碴 研究工作，虽然取 得不 少成绩， 但 未能 取得 重大进展， 以致我 国红铁矿 选矿 长 期 以采生产指标低 ，消耗 高，装备落后， 经济 效益不大 。 “ 六 五 期间 贫红铁矿选 矿 技术 列为 家重点科技攻关项 目，在 国 家经委 的重视 与支 持下 ，冶金部组织 了十几 个科 研 、设 计、院校及生产单位进 行攻 关， 使我 国贫红铁矿选矿 技术终 于取 得 了重大进 展 ， 在选矿工 艺和试验指标上 有了一些 突破 ． 六 五”期间鞍 山式红铁 矿选矿 技术取 得的重太进展 ，归 纳起来主要 有以下 四个方 面 2 1工 艺矿橱学的研究 为镧定选矿工艺 方 案奠定 了科学基础【 1 四个院所对东鞍 山五种工艺类型铁矿石 黎l 综合矿 样的矿物组成 、矿 物的嵌布粒度特 性 、 解离 度与浮选 的关 系等研 究的 比较 深 入 。查 明了影响东鞍 山铁矿选别 指标 的主要 因素是 铁矿 物 嵌布粒 度细和细粒石英包裹 体。 在此基础 上 对东鞍 山铁 矿石合理选 别流 程 提出如下建议 ① 阶段磨矿 、阶段 选别 ； 维普资讯 辽宁冶金 ②磁选 浮选 联合 流程 。 2 ． 2多种避别方 法联合 流程取得重大 进 展 根据工艺矿物学研究结果 ，对 鞍 山式贫 红铁 矿进行了 F列几种联合 流 程的 工业 试 验，取得了 良好指标 。 1连续 磨矿，弱磁 强磁 酸 性正浮选联 合流程 ]。1 9 8 0 年通过 部 级鉴 定 ，处理齐 大 山贫红铁矿粉矿工 业试 验结 果 为 I原矿 品位2 6 ． 6 6 啼，精矿 品位 6 5 ． 0 4 ％， 回收率7 8 ． 3 6 ％ 。 该 流程特点为 t①采用石 油磺酸钠在弱酸性介质 p H6 6 ． 5中浮 选 赤铁矿 ；②湿式 强磁机首 扶应用于红铁矿 选 别流程 中，脱泥甩 尾，富集 浮选 给矿， 技 术 先进，经济合理 ③精矿脱 水容易。存在 的问题是流程较复杂，难调正，不易顺行， 在 现场生 产 中未达到工业试验指 标 。 2阶段磨矿，重选礴选浮 选 联台 流程 c 3 ]。1 9 8 1 年通 过部 级鉴定， 处 理齐大 山贫 红铁矿 粉矿工业试验结果为 ；原 矿 品位2 7 ． 7 4 ％，精矿 品位 6 5 ． 3 0 啼， 回收率 7 6 ． 6 7 ％ 。该 流程 特点为 ① 阶段磨矿 、阶 段选 别 i②第 一段磨矿 后经 分级，进 行粗细 级别分选 ，粗 级别 经螺 旋流槽选 剐得粗粒铁 精矿 产率2 2 ％，精矿品位6 5 ％，回收率约 5 o ％ ，可 大大改善精矿脱 水作业 ；③ 一 、 二段磨矿机数量 相同规格 为二比一，降 低成本和能耗。存在的问题也是流程复杂， 不易调正顺行 。几年来，齐大山选矿厂一直 采用该 流程处理粉矿，选剐 指标逐年提 高， 虽然尚未达 到工业 试验指 标， 但 比 原 流程 浮选磁选联合流程 已大有改善。 3阶段磨矿，强磁选 碱性正浮 选联合流程 4 ]。1 9 8 4 年通过部级鉴定， 处 理 东鞍 山贫红铁矿工业试 验 结 果 为 ；原矿 品位3 1 ． 6 8 ％， 精矿 品位6 3 ． 2 7 ％， 回收率 7 6 ． 0 6 ％ 。 该流程 特 点 为 ； ①筇 一段 磨矿 后，强磁脱混甩尾， 富集了浮选给矿， 第 二段磨矿 细度增至9 1 ． 7 ％一2 0 0目， 增加 了 矿物 的单体 辑离 度， 从而 改善了浮选 过程 ； ② 采用了新捕收剂 改 性 的 氧化 石 腊皂 1 。_一 4 l 和硫酸化塔尔油 AB 存在 的 问题 除流程 较复杂、不易调正顺 行外，在东鞍 山 二选车 间按此 流程改造后试车 结果 ，强磁机 堵塞严重 前面已加 中磁机 ，无法正常生 产 。 2 ． 3新型捕 收j } I 改瞢 了捕收 性能 和选择 性 1 石油磺酸钠 5 ] l 9 8 0 年 通 过 部级鉴定。在弱酸性介质中是铁矿物的 良好 捕收剂 。 该药 剂选 择性较好， 其 原因是 ①在酸性介质中铁矿物有较高 的 浮 游 性 ； ②在 酸性介 质 中浮选 ，多价金 属离子 的活性 被抑制 ； 在酸性介质中， 石油磺酸钠溶 解、分散的较好。该药剂的原料来源较广， 价格便宜 ，成 分稳 定，适于工业应用 。该药 剂对矿泥的影响较敏感，浮选前必有脱泥作 业 。 2 改性氧化石腊皂 T 。_ 4 l 氧化石 腊皂经 酸化 、氧 化、硫酸化 、盐析及 皂化而 成 与硫酸化塔尔油 AB 塔尔油经脱 水 、酸化 、盐 析 、 水洗 及皂化而 成 6 ， 1 9 8 4 年通 过部 级鉴定 这两 种药 剂联用浮选 东鞍 山贫赤铁矿 ，获得了良好的工业试验指 标 。药剂来源较广，但因制备工序繁多 产 品成分不够稳定 ，价格稍 高，未能 得到工业 应 用 。 2 ． 4 湿式 强磁 选机 的应用 对采用联合 流程选 别鞍 山式 红铁矿 是一 大贡献 ， 上述 几个工 业试 验成 功 的联 合 流 程 中都 有强磁选别 作业 ， 在整 个流程 中 起 举 足轻重的作用 。 矿 石粗磨 后 经 强 磁 选 别， 可甩出约3 o 册的度弃尾矿， 同时起脱 混作用，为改善浮选过程创造了良好条件。 这是一个很好的工艺方案，遗憾的是在鞍山 维普资讯 1 9 9 2 年第 1 期 总第 1 3 2 1 ] 9 的工业生产 中，强磁选 机的堵塞 问题 比较严 重 ，影 响生 产 。 3 “ 七五” 期 间的进展 I c 五 期间贫红铁矿选矿 技术攻 关的 目标，主要是为新 建处理齐大 山矿石 的大型 选 矿厂设 计提供台理 的选 矿工艺 流 程 。 在 六 五 成 果的基础上，选矿工 艺叉取得 了 新 的进展 。 3 ． 1工艺矿物学的研究更 加深入 5 对齐 大山矿石 除查明了矿物组 成，嵌 布 粒 度特 性及 主要矿物的物化特性外 ，还 根据 各种单矿分 析、平衡计算及 解离 分析等进 行 了选 矿理论 指标预测 。在此 基础 上，对处理 该矿石 的选 别流程提 出三点建议 1采用连续磨矿。测定结果表明， 该矿石 中选矿 物为 中一细粒不 均匀嵌布 ，磨 矿 细度达 到8 0 8 5 ％一2 0 0 目 即 可 基 本 解 离 。因此，采用连续 磨矿 既可满足要求 ，又 可简 化流程 。 2 采用多种选矿方法的联合流程。 3 采用 反浮选 工 艺。 测定 结 果表 明，该矿石 中铁矿物组 成 比较 复杂 ，有假象 赤铁矿 、磁铁矿 、磁赤 铁矿 及少 量褐 铁矿 ， 可浮性差异较 大，预 期采用反浮选可 获得 良 好 效果 。 3 ． 2联台流程 的新进展 1 连续磨矿，弱磁 强磁阳 离子 反浮选联合 流程 7 J。 1 9 8 9 年 通过部级 鉴定， 处理齐大 山贫 红铁矿 工业 试 验 结果 为 原矿 品位2 9 ． 5 5 ％，精矿品位6 5 ． 0 9 ％， 回收率 8 0 ． 1 5 ％。 该 流程 特 点为 一① 连续磨 矿 ；采用十二胺作脉石矿物的捕收剂，玉 米淀粉为铁矿物 的抑制剂 。存 在的 问题 主要 是需要解决每年数千吨玉 米淀 粉 的来 源问 题 。 2 连续磨矿，弱磁 强磁 阴 离 子反浮选联 台流程[ 8 ]。 1 9 8 9 年通 过部 级 鉴定， 处理 齐大 山贫红铁 矿工业试 验 结 果 为 原矿 品位2 8 ． 9 7 ％，精 矿品位6 5 ． 3 3 ％， 旧收率8 0 ． 7 2 ％ 。该 流程 特点是 R A- 3 l 5 新 药做脉石 矿物的捕收剂 ，玉米 淀粉为铁矿物 的抑制荆。存在的问题同样是需要解决大量 淀粉 的来源 问题 。 3 连续磨矿，弱磁强磁酸 性正 浮联 台流程 。 ]。 1 9 8 9 年通 过 部 级 鉴 定，处理齐大山贫红铁矿工业试验结果为 原 矿品位2 9 ． 4 2 ％，精 矿品位6 5 ． 2 1 ％， 回收 率 8 0 ． 0 4 ％。 与1 9 8 0 年该流程 工 业 试 验 相 比，这次试验采用了工业废酸与硫酸亚铁混 台物作调正剂 ，降低 了药剂 费用 ，还可 减少 设备腐蚀。 3 ． 3新型 捕收帮 RA一 3 1 5的研恻成功与 应 用[ j o 该药剂1 9 8 9 年通过部级鉴定。 R A一 3 1 5 是 以塔 尔油为主 体原料，经过 氯化 反应后制 得，其主要 成分是 氯化和 未氯 化的脂肪酸和 松脂 酸及其 它成分 的混合物。该药剂用于联 合 流程 作为 脉石 矿物 的捕 收剂 效果 良好 。 4 问题和展望 由上述知 ， “ 六五 ”和 七 五”期 间贫 红铁矿 技术取 得 了重大进展 ，在选矿 工艺和 工业试验 指标 方面达到 了世 界先进 水平 。然 而 ， 发展是不 平衡 的， 还 存在 一些薄弱环 节 ，表 现在这些 流程 和工 艺条 件过渡到工业 生产却往往达 不到工业试验指 标，有的差距 较大， 有的流程 难于调正顺 行。究其原因可 归结为两个方面 1 设备改进和更新落 后 于工艺进展 ； 2 理论研 究 落 后 于实 践 。 下 而结 合存在 的问题 ，提出 几点今后应 予加强和改善的措施。 维普资讯 辽孛墙金 4 ． 1应 大 力 加 强贫 红 铁 矿 选 矿 装 备 的研 制 和 工 业 应 用 1廖矿分级作 业是 选矿 过程的 龙 头 ，它决定 了选 刖 n 业 给矿 的粒度特性 包 括粒 度组 成 、矿物 解高度、泥化程 度等 。 凶此 ，磨矿分 级作业的好坏在 很夫程 度上决 定 了选别指标 的高低 它是选矿过程 的关键 一 环 。 培矿分 缎的改善 } 鹫然 与 』 二 艺 条件 关 ，但 更主要 的是研制干 应用 高效的磨矿分 教 设备。在 六五 ”、 七 五 期间，在 瞎 矿分 级方面做了 大量 Ⅲ I 作 ，并 取得 了一些进 展 ，如采用异形介质 、减小球径 、高频振动 细筛 及旋 流器分级等{ i f ； 做 过工 业试验，效果 较好 ，但 这些成果迄今应用 于贫红铁矿选矿 上业 生产者甚少， 昕 M浼磨矿 分级 作业仍是 我 国贫红铁矿选矿的 一 “枣弱 环 节。 研制 或 I 进商敢唐矽’ 机是 有 意 义 的 。 联邦 德国Ⅱ I 产的 l l 。 压 对 辊 机 又 称 辊 磨 机 [ 1 1 ] ， 其特点妊破碎 比太，磨碎是在 回 轮 方向相反 的两辊之 州进 苻，辊 问压力 可达 j o MP a 。物料征 商丑 三 下产生破 裂，但 出于是 静压 力，故破碎是 茁燃粒界 面问宄成的 。在 高压下破 裂的物料 放 芷实 ，在下 一步工序 中 耗 费很少的能量 即 j 橙鼹 。该 机应 用 于非金 属矿选矿 厂处理磨 ‘ 讥给 料目 ，与常规磨矿 机相 比，可提高产量3 O 面，节 电2 0 ％ 。我 国 在 1 9 8 8 年 已与联邦德 [ KHD 洪堡 韦达 格公 司签 定 了协议， 向我 国转让该设备 制造和使 用诀 窍，并向辽 阳、本溪 、牡丹江 水泥厂 提 供 4台辊 磨机。 2 要重l锐浮选设备的改进和更新 目前 ，我 国铁 矿浮选应用 的 6A型 浮选 机 ，容积 小、 性能 差， 根本不适于铁 矿浮 选，急需 改进 和更新， 以提高浮选 效率 。 国外的 浮选设 备受经济因素 的激发 ，不 断 向大型 化方向发展，浮选槽 的容 积已从 几 立 方米扩 大到数 十立 方米 。设备大型化 的优 点是 降低投资，1戚少厂房面积，降低单位能 牦，简化 生产流程，便于 控制 和维修 等 。然 l 面，浮选 柱所体 现的上述 优点却更为突 出 。 此外 ，浮选柱的 处理 纠粒方l 白 j 比浮选 机具 确 无 比的优越 性。从6 o 年代初期加拿 大Bo u t i n 等发 删浮选柱后 ，曾在世 界范围 内 尤 以加 拿大、美国和我 国为 甚 掀 起过应用热 潮 。 但 由于气泡发生 器不 过关，常发生堵塞 、脱 落、破裂、充气不 均致使 作业不 正 常 等 原 园，斟 大多数 应用 未能 持久 。 然而 ，从8 0 年代 初起浮选柱 的研 制和应 坩取褂 了突破性进展 [ 1 2 ] 。 美国矿业局 已研 制和设 计出一种 新的外部 气泡发生系统 ，对 浮选 柱 的应用和发展 起到了极 大 的 推 动 作 用 。从 1 9 8 0 年起 相继 在加拿大 、美 国、澳大 利亚等 国许多选矿厂 安装 了工业 浮选柱 ，并 已取得 良好效果 。1 9 8 8 年 2月在美国举行首 届 国际 浮选柱会议 ，总结和交流 了近 几年世 界各国 浮选柱研 究和 应用 取得的重大成就 ， 开创 了浮选柱重新掘 起的新纪元 。 近 几年我国 一些 单位也重新开始 了新型 浮选柱 及充气结构 的研制 工作。磁力旋流 浮 选 柱及旋流 浮选柱正在用 于铁矿和铝矿 浮选 进行半工业和工业试 验。预期新型、 高效 浮 选桂 的研制与重新应 用，将给我国铁矿 浮选 工艺和设计带来 新的生机。 4 ． 2新型浮选药 剂的研镧工作应进一 步 加强和深化 长期的经验证 明，高教、价廉 、来源广 的捕 收剂 的寻求和研制是铁矿 浮选 的关键 。 六 五”和“ 七五 ”期间已有多种用于铁矿 浮选 的捕收剂通过 了部级 鉴定 ，然 而其 中能 在生 产上经得起检验 、 一直应用者 ， 目前 只有石油磺酸钠一种。有些药剂在生产中使 用，其捕 收性能和选择性 均不 如工 业试验， 效果 一股，成本又 高， 只好停用 。 其原因 之一可能是药剂大批量生产时，质量难于控 制， 与试 验室或小批量生 产出的药 剂质量有 差异，药效降低。这种情况表明，新药剂研 维普资讯 9 9 2 年第 l 期 总笫 1 3 2 期 制工作应 当加强 、改进和 深化 。 F i 前 ，有些 新曲剂台 成时，只知道控 合 成 [ 序 如酸化 、氧化 、氯化等 j的条件 如 反应滥崖 、⋯ 州、添加量等 ，而 对 产 品的组成_稍l 结构删 缺 乏精确 的定量 的分析 ， 这就造成 丁药剂在 批量生产‘ 时 由于工 序条 件控 制不 那么严格使药剂 组成鼐l 结构改变 ； 瓶 又无法检查 。药 被降低 也分析不 出原 因 。 这是 今后在新药剂研 制工 作 中应予 以重视窜l 改进之 处 。领导部 门对不符 台上述要求 的药 剂 ，不 应 予 以鉴 定 。 提高捕收剂技能 的另一途径， 即药剂 的 乳化 问题f 【 ， ， 在 国外 已见成效， 应日 I 起 我们 的重视 。红铁 矿浮选所用 的脂肪 酸类捕 收剂 在水溶液 中溶 解硐 t 分 散到难，影 响其 捕 收作用 ，一般需椰温3 ℃以上使 乩若 对达 类药剂 进行乳化 如超声 波乳化 后使用 ， 可 提高其在溶液 中的分散教率，增加其在 剞蔼矿物上 的吸附 量，改善 浮选 指标 。 4 ． 3工艺流程 的改 革势 在癣 行 根据工艺矿物 学 的研究结 果，鞍 山式贫 红铁矿 中铁矿物 呈 一 细粒不 均匀嵌布，铁 矿 物组成 日趋复泶， Y c O含 避逐渐增高 ，据 此 建议 处理这类矿石宜 采抖 { 多种选矿方 法的 联 合流程 。 - 工 业试验结果 已经证 实，处理鞍 山式贫 红铁 矿采 联合 流程是台 理柏，反浮选也是 适宜 的，适逝 石 的特 性 ，获 得 了 良好 的选 别指 标 工 艺流程 适应矿石 性 哽 的这 种改 革，势在必 行。 此外，工艺流程改革的另一途径，即分 支浮选流程[ ] ， 从分支浮选的 原 理 来 分 析， 它对贫 红铁矿 浮选 凸应该是适 崩的， 综上所述，经过 六 五 稚l 七 五”期 间的努力，我国贫红铁矿选矿 技术取得 丁重 火进展 ，鞍 山式贫 红铁矿选矿 工艺 已达 到世 界 先进水平 。只是发展 的不 平衡 ，还存在 一 些薄弱环节。今后应大力加强高效装备及新 药 剂 的研制和工业 应用 ，全面提 高我 国贫 红 铁矿选矿 技术 和生 产水平，为我 国钢 铁工 业 的发展做 出更大的贡献 。 参 考 文 献 [ ] “ 六五”赫 1 J _ 贫红铁矿选矿技术瘦* 宄报告摘辅，穗盘部科技 ．1 9 8 6 e 2 弱磁一一 磁一一弱酸苣正浮选流 选到齐大山贫赤铁矿工业试验报告． 马鞍一 U 矿山研究院， 鞍钢矿山研究 所 ， j 8 0 [ 阶莰磨 重一磁一一浮流程分选齐大山红糟矿工业试验报告，鞍钢矿 山秆究所 1 9 8 5 C -O 末鞍山红 漫磨矿 强磁选一一潭连联 台流 工业试验授 告．客鞍山红铁矿阶段磨选联合攻关组【 9 8 4 5 冶垒矿 山采选辫技成果汇编．马鞍山矿山研究硫．1 0 8 0 [ 6 糸鞍山红矿T 一4 【 ．A B 药剂单一浮选工业试验报告．长沙矿冶研 究院，末鞍山浇结厂 ．1 9 8 5 [ T 齐火山贫缸铁 1 连续磨矿．弱磁一一强磋一一阳离子厦浮选工业试验报告，马鞍山矿 耐 究院． 鞍钢矿山研究 斯．长沙矿冶研究院．1 9 醐 [ 8 】齐大 贫红铙矿连续磨矿， 弱磋强磁～一再离予厦浮选工业试 验报告- 1 乏 沙矿冶研究硫 鞍钢矿 山研究 j 『 ，马耪山矿 I 研宠陆．1 9 8 9 C 9 齐大 山贫红锭矿连续瘩矿．羁碰一一强磁一一鏊吐 j 浮选工业试验报告． 鞍铴矿 山研究所 马鞍山矿山研究 院． 1 9 8 9 [ 【 0 高毁铁矿捕收剂RA一3 1 6 的 咒．长沙矿冶研究玩．J q 8 [ 1 1 第【 6 届国际 选矿会议综台述评．国外盎属矿 止．1 9 B ； 2 [ 1 2 3 浮选桂技术的新发展．金属矿山，1 9 0 0 ；4 [ 1 3 ] 迅过程物 F 化学 础，； Tt i 1 l i 艇社 麓、1 B 5 3 7 4 3 8 n [ 1 4 铁矿浮逸匣 导 设 矿 山鼓术，1 0 8 8 ； I D 维普资讯