东鞍山贫赤铁矿石选矿技术研究.pdf

S e r i e s No． 39 3 Ma r c h 2 0 0 9 金 属 矿 山 METAL MI NE 总 第 3 9 3 期 2 0 0 9 年第 3期 东鞍 山贫赤铁矿 石选矿技 术研 究 杨永草 张 明 薛 敏 1 ．鞍钢集 团矿 业公 司； 2 ．鞍钢集 团矿业公 司东鞍山烧结厂 摘要分析了东鞍山贫赤铁矿的的工艺类型、 矿物学特征、 结构构造、 可磨特征及原选矿工艺流程的不足， 介绍了东鞍山贫赤铁矿选矿新工艺流程的研究和完善过程， 并对东鞍山贫赤铁矿选矿新工艺流程的特点进行分 析 。 关键词 东鞍 山贫赤铁矿磁 选 一阴离子反浮选S L o n高梯度磁 选机 Re s e a r c h o n t he Be n e fic i at i o n Te c hn o l o g y f o r Do n ga n s ha n Re d I r o n Or e s Ya n g Yo ng g e Z ha n g Mi n g Xu e Mi n 1 ． A n g a n g G r o u p Mi n i n g C o m p a n y ； 2 ． D o n g a n s h a n S i n t e r i n g P l e n t ， A n s h a n Mi n i n g C o ．o fA n s t e e l G r o u p Ab s t r a c t 1 1 1 。p r o c e s s t y p e ，mi n e r a l o g i c a l c h a r a c t e r s ，t e x t u r e a n d s t r u c t u r e ，g r i n d a b i l i t y a n d d e fi c i e n c i e s i n t h e o r i g i na l b e ne fic i a t i o n pr o c e s s f o r Do n g a n s h a n l e a n r e d i r o n o r e s a r e a n a l y z e d，t h e r e s e a r c h a nd i mp r o v e me n t o f t he n e w b e ne fi c i a t i o n p r o c e s s f o r Do n g a n s h a n l e a n r e d i r o n o r e s d e s c ri b e d a n d t h e c h ara c t e r i s t i c s o f t h e n e w p r o c e s s a n a l y z e d ． Ke ywor ds Do n g a n s ha n l e a n h e ma t i t e o r e，Ma g n e t i c s e p a r a t i o n a ni o n i c r e v e r s e fl o t a t i o n，S l o n h i g h g r a di e n t ma g n e t i c s e pa r a t o r 贫赤铁矿选矿是一个世界级的技术难题。长期 以来 ， 世界选矿工作者 围绕解决这一技术问题进行 了大量的工作。在 国外 ， 前苏联等 国曾用洗矿 一重 选 一磁选 、 焙烧磁选 一重选等方法处理过鲕状褐铁 矿和菱铁矿， 但精矿品位普遍较低。美 国曾建设蒂 尔登选矿厂选别贫赤铁矿 ， 但最终关闭。一些国家 也尝试对贫赤铁矿等复杂难选铁矿石进行选矿 ， 但 基本没有工业利用实例。我国是世界贫赤铁矿分布 最广 、 储量最大 、 品位最低 的国家之一。长期以来 ， 国内对复杂难选铁矿石选矿试验研究一直没有间断 过。经过几代选矿工作者锲 而不舍地努力 ， 我国贫 赤铁矿选矿工艺技术得到了长足的发展 。采用弱磁 选一强磁选 一反浮选或磁选 一重选 一 反浮选联合流 程 、 磁选 一 重选 一浮选 一电选及强磁选 一浮选联合 流程使鞍山式贫磁赤铁矿 ， 攀西地 区钒钛磁铁矿 ， 包 头铁 、 稀土 、 铌多金属共生矿等典型矿种得到了一定 工业应用 ， 收到了较好的效果 ， 使我国贫赤铁矿和复 合难选铁矿石选矿技术水平位居世界前列。 东鞍山贫赤铁矿石具有原矿品位低 、 组成复杂、 结构构造复杂、 嵌布粒度细、 磨矿特征差 的特点 ， 是 我国最有代表性 、 应用较早 、 开展研究工作最多的相 对难选贫赤铁矿石。通过系统介绍东鞍山贫赤铁矿 46 石的性质特点 、 工艺流程研究 ， 目的在于引起广大选 矿科技工作者对东鞍 山贫赤铁矿石选 矿工作 的重 视 ， 加强今后提高东鞍 山贫赤铁矿石选矿技术指标 的研究工作 ， 也为我 国其它贫赤铁矿选矿技术研究 提供借鉴。 1 东鞍 山贫赤铁矿石性质 1 ． 1 矿石的工艺类型和矿物学特征 东鞍山铁矿床赋存 于太古界 鞍山群 变质岩系 中， 其上覆盖有第四纪地层 ， 属于前震旦纪海相沉积 变质大型铁矿床。按矿石的自然类型东鞍山贫赤铁 矿石可分为假象赤铁石英岩 、 磁铁假象赤铁石英岩、 假象赤铁磁铁石英岩、 磁铁石英岩 、 含绿泥石磁铁石 英岩、 含绿 泥石假 象赤铁石英 岩、 菱铁矿磁铁石英 岩 、 含菱铁矿假象赤铁磁铁石英岩 。矿石 的矿物组 成见表 1 ， 铁矿石全分析结果见表 2 。 表 1 东鞍 山贫赤铁矿石的矿物组成 项 目 主 要 矿 物 次 要 矿 物 H 假象赤铁矿、 赤铁矿 、 褐铁矿 、 铁 白云石 、 菱铁矿 、 方解石 、 磁铁矿、 石英 绿泥石 、 铁闪石 、 阳起石 、 透闪石 杨永革 1 9 7 o 一 ， 男， 鞍钢集团矿业公司规划部， 高级工 程师， 1 1 4 0 0 1辽宁省鞍 山市 2 1 9路 3 9号 。 杨永革等 东鞍 山贫赤铁矿石选矿技术研 究 2 0 0 9年第 3期 表 2 东鞍 山贫赤铁矿石化 学全分析结果 ％ 元素 含量 元素 含量 T F e F e O S i 02 Ca O Mg o 3 2， 8 6 l - 9l 51 ． 3 3 0． 0 4 0． 2 3 A 1 2 0 3 Mn O S P 烧减 0 ． 9 3 0． 0 6 0． 0 6 0． 0 3 2 1 ． 3 1 1 ． 2矿石的结构构造 1 ． 2 ． 1 矿石的结构 东鞍山贫赤铁矿石矿石的结构主要为细粒变晶 结构， 鳞片状变晶结构 ， 交代、 蜂窝及土状、 包裹结构 也比较常见。 1 ． 2 ． 2 矿石的构造 东鞍 山贫赤铁矿石主要为条带状构造 ， 其次为 隐条带状构造和块状构造， 部分为揉皱状 和角砾状 构造， 在碳酸盐矿石中还分布较多的网脉状 、 蜂窝多 孔状及土状构造等。 2 东鞍 山贫赤铁矿原选矿工艺流程 东鞍山贫赤铁矿原选矿工艺流程为两段连续磨 矿、 两次粗选、 一次扫选 、 三次精选 的单一碱性正浮 选工艺 ， 其选矿技术指标为原矿 品位 3 2 ． 7 4 ％ ， 精矿 品位 5 9 ． 9 8 ％， 尾 矿 品 位 1 4 ． 7 2 ％ ， 金 属 回 收 率 7 2 ． 4 9 ％。 可见， 东鞍 山贫赤铁矿原选矿工艺流程选 矿技术指标不高 ， 分析其原因， 主要有 以下原因 1 复杂的矿石条件造成选矿技术指标不高。 东鞍山烧结厂入选的东鞍山贫赤铁矿石除类型及矿 物组成复杂外， 在生产过程 中矿石的类型及矿物组 成变化较为频繁 ， 导致选矿技术指标不高且变化较 为频繁。一方面， 这些矿物 的理论 品位变化 区间较 大， 且部分理论品位相对较低 ； 另一方 面， 一些矿物 在磨矿过程中存在难以解离、 泥化程度较高的问题 ， 容易在矿物间造成可浮性差异的混乱。这都使得应 用阶段磨矿、 单一碱性正浮选工艺不仅指标较差 ， 且 相对波 动较大 。 2 连续磨矿工艺难 以为选别工艺创造好的条 件。连续磨矿工艺的存在 ， 使得磨矿效果较差。对 二次分级机溢流考查 发现 ， 在磨矿粒度 一 2 0 0目占 8 1 ． 8 4 ％的情况下 ， 二次分级机溢流 中 4 3 I x m至 l O m仅占 3 6 ． 3 2 ％ ， 而 l 0 m 以下粒级 占 2 5 ． 7 4 ％ ， 4 3 u m以上粒级 占3 7 ． 9 4 ％。可见 ， 磨矿作业两极分 化的问题比较严重。同时， 二次分级机溢流中铁矿 物的单体解离度为 7 5 ． 4 7 ％， 脉石 矿物的单体解离 度为 5 6 ． 1 5 ％， 铁矿物和脉石矿物的单体解离度均 不高。二次分级机溢流磨矿造成粒度 的两极分化 ， 特别是 一1 0 I x m含量的增多， 大大地恶化 了浮选作 业的条件 ， 容易造成浮选作业指标差。同时 ， 此时矿 物的单体解离度并不高， 这必然造成选别作业指标 不高。 3 选别工艺的选别针对性不强。对东鞍山烧 结厂原工艺流程的精矿和尾矿进行进一步分析发 现 ， 在尾矿中， 镜下观察发现造成尾矿品位高的主要 原 因是其 中含有 品位较高的粗粒单体或富连生体。 尾矿中 1 0 ． 0 l ％的铁矿物是单体铁矿物 ， 8 ． 4 2 ％ 的 铁矿物是 7 5 ％以上的富连生体到单体铁矿物之 间 的铁矿物。在精矿中， 单体脉石的含量高达5 ． 5 4 ％ ， 还有 8 ． 8 5 ％的含石英 7 5 ％以上到单体石英之间的 连生体 ， 从而造成精矿品位低。造成这种局面的原 因是双重的， 一方面 ， 该工艺所用的捕收剂氧化石蜡 皂和塔尔油的理想选别级别为 1 0～ 4 3 m， 相对窄 ； 另一方面 ， 由于粒级两极分化严重， 增加 了浮选过程 中的混乱度。这说明原浮选药剂对工艺流程的适应 性较差 。 3 东鞍山贫赤铁矿选矿新工艺研究 多年来 ， 广大选矿工作者 围绕提高东鞍 山贫赤 铁矿选矿技术指标先后进行了大量的研究工作。纵 观其选矿技术发展历程 ， 应以我 国余永 富院士提 出 的铁矿石选矿“ 提铁 降杂” 思想为里程碑 ， 分为“ 提 铁降杂” 前选矿工艺技术研究和“ 提铁降杂” 选矿工 艺技术研究两个阶段。 3 ． 1 东鞍山贫赤铁矿“ 提铁降杂” 前选矿工艺技术 研究 工作 多年来 ， 广大选矿工作者 围绕提高东鞍 山贫赤 铁矿选矿技术指标先后进行 了阶段磨矿、 强磁选 一 酸性正浮选 ， 阶段磨矿 、 强磁选 一阴离子反浮选 ， 阶 段磨矿 、 强磁选 一阳离子反浮选 ， 阶段磨矿 、 重选 一 磁选 一酸性正浮选 ， 连续磨矿 、 重选 一磁选 一酸性正 浮选 ， 连续磨矿、 弱磁选 一强磁选 一酸性正 浮选 ， 连 续磨矿 、 弱磁选 一强磁选 一阳离子反 浮选， 连续磨 矿 、 水力旋流器分级 一粗级别酸性正浮选 、 细级别碱 性正浮选 ， 连续磨矿 、 分级 一分支浮选 ， 连续磨矿 、 软 化介质碱性正浮选， 连续磨矿、 粗细分级、 螺旋溜槽 一 离心机 ， 阶段磨矿 、 粗细分级 、 螺旋溜槽 一离心选 矿机 ， 连续磨矿 、 水力旋流器脱 泥 一阴离子反浮选 ， 阶段磨矿 、 粗细分级 、 螺旋溜槽 一 离心选矿机 一酸性 正浮选 ， 阶段磨矿、 粗细分级、 螺旋溜槽 一离心选矿 机 一阴离子反浮选等多个工艺试验研究 ， 取得了一 定的进 展 ， 其 精矿 品位多 在 6 1 ． o o ％ 一6 4 ． 0 0 ％ 之 间 ， 金属 回收率 多在 7 2 ． 0 0 ％ 一7 9 ． 0 0 ％ 之 间。但 是 ， 受当时矿山效益较差等因素的影响， 这些工艺一 47 总第 3 9 3期 金 属 矿 山 2 0 0 9年第 3期 直没有得到实施。 3 ． 2 东鞍 山贫赤铁矿“ 提铁降杂” 后选矿工艺技术 研 究 工作 3 ． 2 ． 1 条件试验研究 1 粗粒重选试验。将东鞍山贫赤铁矿石磨矿 产品水力旋流器分级后沉砂进行一次粗选 、 一次精 选获得重选精矿， 一次扫选抛掉粗粒级尾矿 ， 中矿再 磨的粗细分级 、 重选试 验。其试验结果是采 用粗细 分级 、 重 选 、 中 矿 再 磨 工 艺 ， 可 以 获 得 品 位 为 6 4 ． 2 7 ％ ， 产率为 1 6 ． 4 3 ％ 的重选精矿 ， 而扫 中磁作 业可以抛弃产率为 3 9 ． 7 0 ％、 品位为 9 ． 3 8 ％ 的粗粒 尾矿 ， 指标较好 。 2 反 浮选 C a O 条件 试 验 。在 N a O H 1 1 2 5 g ／ t ， D F 1 1 2 5 g ／ t ， 捕收剂粗选 3 9 0 g ／ t ， 精选 2 1 0 g ／ t 的条件下 ， 按 C a O用量为 4 2 0 g ／ t ， 5 0 0 g ／ t 的条件进 行 C a O条件试验 ， 结果见表 3 。 表 3 反浮选 C a O用量试验结果 ％ 3 反浮选捕 收剂条件试验。在 N a O H 1 1 2 5 g ／ t ， D F 1 1 2 5 g ／ t ， C a O 5 0 0 g ／ t 用量的条件下 ， 按捕 收剂用量 5 7 0 g ／ t ， 6 0 0 t ， 6 3 0 g ／ t ， 6 6 0 g ／ t 条件进行 捕收剂条件试验 ， 结果见表 4 。 表 4 反浮选捕收剂用量试验结果 ％ 3 ． 2 ． 2工业试 验研 究 根据条件试验结果 ， 选定连续磨矿、 粗 细分选 、 中矿再磨 、 重选 一 磁选 一阴离子反浮选和连续磨矿 、 粗细分选 、 中矿再磨 、 磁选 一重选 一阴离子反浮选两 种工艺流程进行工业试验 。最终 连续磨矿、 粗细分 选 、 中矿再磨 、 重选 一 磁选 一阴离子反浮选工艺取得 了原矿品位 3 1 ． 3 8 ％、 精矿品位 6 4 ． 0 8 ％、 尾矿 品位 1 3 ． 7 7 ％ 、 金属 回收率 7 1 ． 4 7 ％的指标 ， 连续磨矿、 粗 细分选 、 中矿再磨 、 磁选 一 重选 一阴离子反浮选工艺 取得了原矿品位 3 2 ． 9 4 ％、 精矿 品位 6 4 ． 7 4 ％、 尾矿 品位 1 4 ． 6 8 ％、 回收率 7 1 ． 6 9 ％的技术指标 。最终按 连续磨矿、 粗细分选、 中矿再磨重选 一磁选 一阴离子 反浮选 工艺 完成 了工业 改造 。 4 东鞍山贫赤铁矿选矿新工艺流程的完善 4 ． 1 提高再磨能力的试验研究 为了提高东鞍山贫赤铁矿石选别过程 中再磨能 力 ， 在原工艺设备 的基础上 ， 新增加 了 2 7 0 0 m m 4 0 0 0 m m溢流型球磨机 ， 并对其旋流器的沉砂嘴 ．4 R 和溢流管参数进行了调试。对 比结果见表 5一表 7 。 表 5 水力旋流器沉砂嘴试验结果 表 6 水力旋流 器溢流管试 验结果之 1 表 7 水力旋流 器溢流管试 验结果之 2 显然 ， 再磨前水力旋流器沉砂嘴直径选定 咖6 0 杨永革等 东鞍山贫赤铁矿石选矿技术研究 2 0 0 9年第 3期 m m， 溢流管直径选定 q b 1 2 0 m m比较合适。 4 ． 2陶瓷过滤机过滤试验 东鞍山烧结厂铁精矿“ 提铁降硅” 改造后 ， 引进 了 P 3 0 ／ 1 0一C陶瓷盘式过滤机替代原来部分真空 筒式过滤机 ， 对其给矿浓度与过滤机利用系数滤饼 水分关系、 给矿液位与利用系数水分关系、 滤盘转速 与过滤机利用系数滤饼水分关系、 矿浆 p H值 与过 滤机利用系数滤饼水分关 系、 酸洗时间与过滤机利 用系数滤饼水分关系进行了工业试验。①不同给矿 浓度与利用系数 、 水分关系试验 。结果表明， 陶瓷盘 式过滤机给矿浓度变化时， 滤饼水分变化不大 ， 但对 过滤系数影响较为明显。②不同给矿液位与过滤机 利用系数、 滤饼水分关系试验。结果表明， 陶瓷盘式 过滤机给矿液位增大时 ， 其利用系数增高， 但滤饼水 分含量变化较小。③不同滤盘转速与过滤机利用系 数、 滤饼水分关系试验。结果表明， 不同滤盘转速对 滤饼水分影响较小 ， 但对过滤机利用系数影响较大。 特别是当滤盘转速提高时， 虽然通常提高滤盘转速 能提高过滤机的利用系数， 但滤盘转速过快时因刮 矿板形成的刮矿死 区的影 响在加大， 使得陶瓷盘式 过滤机利用系数降低 。④矿浆 p H值与过滤机利用 系数 、 滤饼水分关系试验。结果表明， 不论是过滤机 的利用系数 ， 还是滤饼 的水分含量 ， p H高与低均不 是最理想状态。p H 6 ． 6～ 7 ． 7时， 过滤机 的利用系 数较高 ， 滤饼的水分含量较低 ， 这与东鞍山烧结厂铁 精矿中主要矿物赤铁矿其零电点 p H6 ． 7是一致 的。⑤酸洗时间与过滤机利用系数关系试验 。结果 表明， 运行时间越短酸洗陶瓷盘式过滤机过滤板 ， 越 有利于提高过滤机利用 系数； 每次酸洗 陶瓷盘式过 滤机过滤板的时间越长 ， 越有利于提高过滤机利用 系数。 5 东鞍 山贫 赤铁矿 选矿 新工 艺流 程 的特点 分析 5 ． 1 新工艺的应用大大地提高了铁矿石 的选矿效 盎 1 磁选 一阴离子反浮选工艺的应用提高了东 鞍山贫赤铁矿石选矿效率。由于东鞍山贫赤铁矿石 一 方面具有品位低 、 嵌布细的特点 ， 另一方面不同深 度、 不 同部位 间 F e O含量变化较大 的特点， 使得一 些选矿工艺流程难 以取得好的选矿指标。但是 ， 磁 选 一阴离子反浮选工艺却对矿石性质的这一特点具 有较好的适应性， 使得东鞍山贫赤铁矿选矿新工艺 流程选矿指标较高。 2 阴离子反浮选工艺 的应用提高 了铁矿石选 矿效率。阴离子反浮选工艺铁精矿尽管存在药剂复 杂 、 精矿相对难以过滤的问题 ， 但是 ， 其高效 的选矿 效率大大地推进了我国目前入选的铁矿石选矿技术 的进步。阴离子反浮选工艺主要是依靠其高效的选 矿机理来完成的， 其高效的选矿机理主要体现在 以 下两个方面 第一 ， 阴离子反浮选工艺有效地利用 了 矿物的物理特性 ； 第二 ， 阴离子反浮选工艺药剂具有 高效的作用机理， 这使得 阴离子反浮选工艺具有较 高的选矿效率。 5 ． 2 新设备的应用大大地提高了铁矿石的选矿效 室 1 S L o n高梯度强磁选机的应用提高了贫赤 铁矿选矿效率。由于 S L o n高梯度强磁选机存 在环 立式旋转、 反冲精矿， 有效防止了介质板堵塞问题； 脉动机构确保矿浆处于松散状态 ， 有利于分选 ； 分选 区内磁场的方向与矿浆流动方 向一致， 不仅可以通 过增加转环宽度提高设备处理量。同时可以使磁性 颗粒在介质棒之间沿给矿方向吸附， 有效地防止 了 介质板堵塞； 介质棒在分选 区内形成 内弱外强的磁 场特征 ， 既有利于铁矿物的吸附， 也有利于防止介质 板堵塞 ； 通过液位调整分选区液面高度 ， 有利于在脉 动条件下更好地发挥强磁选机 的分选效果 的同时， 减少介质棒的磨损 ， 使其具有较高的选矿效率。 2 S i g n高梯度中磁选机的应用提高了贫赤铁 矿选矿 效率。在东 鞍 山贫 赤铁矿选 矿新工 艺 中， S L o n 高梯度中磁选机代替了永磁筒式磁选机粗粒抛 尾， 充分适应了流程所处理的矿石 中 F e O的含量变 化较大， 而抛尾永磁筒式中磁机场强固定 ， 使得实际 生产过程中永磁筒式中磁机选出精矿量变化较大， 尾矿品位波动较大 ， 造成生产上难以控制 ， 长期以来 一 直是东鞍山贫赤铁矿选矿过程中的一个难 以控制 的环节的问题。S L o n高梯度中磁选机应用后 ， 其对 矿石适应性强 ， 选分效果更好。 6结论 东鞍山贫赤铁矿石是我国最早得到大规模选别 应用的难选贫赤铁矿石。长期 以来 ， 广大科技工作 者为提高东鞍山贫赤铁矿石选矿技术指标开展 了大 量的工作。但是 ， 总的看来 ， 东鞍山贫赤铁矿石石选 矿技术指标还不高 ， 还需要广大选矿科技工作者继 续努力 ， 为提高东鞍山贫赤铁矿石选矿技术指标而 开展工作。 收稿 日期2 0 0 9 - 0 1 - 0 9 ．4 9 ．