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        鞍千磁鐵礦石選礦短流程優(yōu)化試驗(yàn)

        2020-12-21 04:47:04徐冬林王長(zhǎng)艷侯鵬程韋文杰
        金屬礦山 2020年11期
        關(guān)鍵詞:強(qiáng)磁磁鐵礦磁選

        徐冬林 王長(zhǎng)艷 侯鵬程 蓋 壯 韋文杰 張 玲

        (1.鞍鋼集團(tuán)鞍千礦業(yè)責(zé)任有限公司,遼寧鞍山114043;2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110819;3.難采選鐵礦資源高效開(kāi)發(fā)利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧沈陽(yáng)110819)

        鐵礦資源是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的基本條件、基礎(chǔ)支撐和重要保障,被列為我國(guó)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源,對(duì)保障國(guó)家資源經(jīng)濟(jì)安全、國(guó)防安全和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義[1-3]。我國(guó)鐵礦資源儲(chǔ)量巨大,共伴生、低品位、復(fù)雜難利用礦多,廢石尾礦產(chǎn)出高、利用水平低,綜合利用潛力巨大。隨著磁鐵礦選礦技術(shù)的進(jìn)一步突破和發(fā)展,我國(guó)鐵礦資源的生產(chǎn)量得到了進(jìn)一步的提升[4-7]。鞍山作為我國(guó)鐵礦資源分布最為廣闊的地域,已經(jīng)逐步成為我國(guó)最為關(guān)鍵的鐵礦資源產(chǎn)地之一[8-9]。鞍山鐵礦資源中礦石資源種類以磁鐵礦的數(shù)量居多,磁鐵礦也逐漸成為我國(guó)使用最為重要的礦石種類之一。

        鞍千礦業(yè)公司現(xiàn)行的“階段磨礦、粗細(xì)分選、重選—強(qiáng)磁選—陰離子反浮選”工藝流程經(jīng)過(guò)十幾年的工業(yè)實(shí)踐,暴露出一些問(wèn)題:一是重選精礦品位低,波動(dòng)大,為了保證綜合精礦品位滿足生產(chǎn)指標(biāo)要求,浮選作業(yè)提質(zhì)壓力較大,導(dǎo)致浮選尾礦損失嚴(yán)重;二是選別工藝包括重、磁、浮3種主要工藝,流程長(zhǎng)而復(fù)雜,不易控制;三是隨著入選礦石中磁性礦量增加,礦石性質(zhì)發(fā)生變化,原有流程已不再適用。綜上,加強(qiáng)磁選分選效率、進(jìn)行短流程工藝優(yōu)化,對(duì)鞍千礦業(yè)及鞍山地區(qū)磁鐵礦選礦工藝指標(biāo)改善具有重要意義。

        本研究以鞍千TFe品位29.25%的磁鐵礦石為研究對(duì)象,采用化學(xué)多元素分析、鐵物相檢測(cè)、XRD分析等手段研究鞍千鐵礦石性質(zhì)。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了選礦試驗(yàn),旨在探明高效利用鞍千磁鐵礦的工藝流程,完成對(duì)鞍千礦業(yè)公司原有流程的優(yōu)化。

        1 礦石性質(zhì)

        本研究所采用的磁鐵礦石取自鞍千礦業(yè)公司,原礦塊經(jīng)過(guò)破碎混勻后進(jìn)行化學(xué)多元素分析、鐵物相檢測(cè)和XRD分析,主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1,鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2,XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

        由表1可知,礦石的TFe品位為29.25%,SiO2含量為47.07%;MgO和CaO含量分別為2.63%和2.82%,有害元素磷和硫的含量較低;礦石FeO含量為10.93%,磁性率達(dá)到了37.37%,為磁鐵礦石。鞍千礦業(yè)公司早期開(kāi)采礦石的FeO含量?jī)H為7%,遠(yuǎn)低于現(xiàn)有礦石的FeO含量,可見(jiàn)鞍千鐵礦資源礦石性質(zhì)已經(jīng)發(fā)生了一定變化,針對(duì)變化的礦石性質(zhì)進(jìn)行短流程工藝優(yōu)化,對(duì)于高效開(kāi)發(fā)利用鞍千鐵礦資源具有重要意義。

        由表2可知,礦石中鐵主要賦存于磁鐵礦中,分布率達(dá)到79.02%,其次以赤鐵礦和碳酸鐵形式存在,分布率分別為13.54%和3.43%,少量以硫化鐵和硅酸鐵的形式存在。

        由圖1可知,礦石主要由磁鐵礦和石英組成,主要有用礦物為磁鐵礦,主要脈石礦物為石英和鈣鎂閃石。經(jīng)過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察和鐵物相檢測(cè)可知其中含有少量的赤鐵礦、硅酸鐵等,但由于含量很低,無(wú)法在XRD圖譜中顯示。

        2 試驗(yàn)方法及設(shè)備

        首先對(duì)原礦塊礦進(jìn)行高壓輥磨機(jī)破碎,制備出-1 mm、-2 mm、-3 mm、-4 mm 4種粒級(jí)的破碎產(chǎn)物。由于試驗(yàn)所用礦石中鐵在磁鐵礦中的分布率較高,故先采用一段弱磁富集強(qiáng)磁性礦石,減少磨礦耗能,再對(duì)弱磁精礦進(jìn)行再磨再選的精選流程,以達(dá)到進(jìn)一步提高精礦品位的目的。對(duì)弱磁尾礦采用強(qiáng)磁再選流程進(jìn)行探索試驗(yàn)。

        磨礦作業(yè)采用武漢探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的XMQ-?240 mm×90 mm型錐形球磨機(jī);弱磁選采用武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的RK/CRS-?400 mm×300 mm弱磁選機(jī);強(qiáng)磁選采用沈陽(yáng)隆基電磁科技有限公司生產(chǎn)的LGS-EX型立式感應(yīng)濕式強(qiáng)磁選機(jī)。

        3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        3.1 一段弱磁預(yù)選試驗(yàn)

        在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度0.24 T、礦漿濃度33.33%、給礦速度100 mL/s的條件下,考察原料給礦粒級(jí)對(duì)粗粒濕式弱磁預(yù)選指標(biāo)的影響,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

        由圖2可知,隨著破碎產(chǎn)品的粒級(jí)由-4 mm下降到-1 mm,弱磁預(yù)選的精礦鐵品位由36.59%逐漸上升到43.10%,鐵回收率由88.14%逐漸上升到89.35%。隨著破碎粒度變細(xì),脈石礦物逐步與磁鐵礦分離,經(jīng)過(guò)弱磁選之后進(jìn)入尾礦,使得弱磁精礦的鐵品位和回收率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在-4 mm和-3 mm粒級(jí)下,礦物單體解離還不夠充分,弱磁分選效果不明顯,使得鐵回收率的變化不大。當(dāng)原礦被破碎至-2 mm和-1 mm時(shí),礦物單體解離更加充分,弱磁精礦鐵回收率逐步上升。同時(shí)由于高壓輥磨設(shè)備處理細(xì)粒級(jí)物料效果較差,綜合考慮,選擇-3 mm為最佳破碎粒級(jí),此時(shí)精礦鐵品位為38.03%,鐵回收率為88.12%。

        3.2 弱磁預(yù)選精礦再磨再選試驗(yàn)

        選用-3 mm一段弱磁精礦,在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度0.1 T、礦漿濃度33.33%、給礦速度100 mL/s的條件下,磨礦后進(jìn)行進(jìn)一步弱磁精選,考察再磨細(xì)度對(duì)弱磁精選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖3。

        由圖3可知,隨著再磨細(xì)度的增加,弱磁精選精礦的鐵品位不斷上升,鐵回收率則不斷下降。再磨細(xì)度-0.038 mm占51.50%時(shí),弱磁精礦鐵品位為61.39%、鐵作業(yè)回收率為96.49%;磨礦細(xì)度提升至-0.038 mm占94.30%時(shí),弱磁精礦鐵品位增加至66.88%,鐵作業(yè)回收率降為93.04%。為保證精選精礦品質(zhì),確定最佳再磨細(xì)度為-0.038 mm占94.30%,此時(shí)鐵的總回收率為81.99%。

        一段弱磁預(yù)選后得到的預(yù)選精礦經(jīng)過(guò)進(jìn)一步再磨弱磁選后,其鐵精礦品位與總回收率均已達(dá)到對(duì)鞍千磁鐵礦石回收利用的需求,并完全滿足給入冶煉工藝的要求。相較于原復(fù)雜工藝流程的鐵精礦產(chǎn)品,鐵品位從67.5%小幅度降至66.88%,鐵回收率由75%大幅度提升至81.99%。由對(duì)比結(jié)果易得,“高壓輥碎磨—弱磁預(yù)選—細(xì)磨—弱磁精選”工藝流程完全可以替代原有的“階段磨礦、粗細(xì)分選、重選—強(qiáng)磁選”復(fù)雜工藝流程,生產(chǎn)出合格的鐵精礦,達(dá)到加強(qiáng)磁選效率和短流程優(yōu)化的目的。

        3.3 弱磁預(yù)選尾礦強(qiáng)磁再選探索試驗(yàn)

        由礦石的礦物組成及含量可知,礦石中有13.54%的鐵以赤鐵礦形式存在,這一部分赤鐵礦以及少量磁鐵礦隨著脈石礦物一起進(jìn)入了弱磁尾礦,造成了回收率的部分損失。為了回收這一部分有用礦物,進(jìn)一步提高該礦石的回收率,對(duì)礦石弱磁預(yù)選尾礦進(jìn)行了強(qiáng)磁再選探索試驗(yàn)研究。

        考慮到一段弱磁預(yù)選試驗(yàn)中各粒級(jí)間粒度差距較大,為突出試驗(yàn)的對(duì)比性和保證試驗(yàn)結(jié)論規(guī)律的可靠性,對(duì)4個(gè)粒級(jí)的一段弱磁預(yù)選尾礦均進(jìn)行了強(qiáng)磁再選探索試驗(yàn)。在給礦速度為1.3 kg/min、給礦水流量為6.5 L/min、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為2.0 r/min、脈動(dòng)次數(shù)為200次/min的條件下,著重考察了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)強(qiáng)磁再選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖4。

        由圖4可知,隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加,4個(gè)粒級(jí)的強(qiáng)磁精礦鐵品位逐漸下降,鐵作業(yè)回收率逐漸提高后趨于平穩(wěn),尾礦拋尾產(chǎn)率逐漸減少。-3 mm弱尾在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.6 T時(shí),精礦鐵品位為17.47%、鐵作業(yè)回收率為77.92%,相應(yīng)尾礦鐵品位為3.93%、拋尾產(chǎn)率為55.75%;背景磁感應(yīng)強(qiáng)度提高到1.0 T時(shí),精礦鐵品位降低至16.54%、鐵作業(yè)回收率提高到80.93%,相應(yīng)尾礦鐵品位為4.03%、拋尾產(chǎn)率為49.17%。綜合考慮,確定最佳強(qiáng)磁條件為-3 mm弱磁尾礦、背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0 T,其精礦鐵品位為16.54%,回收價(jià)值較低。

        3.4 強(qiáng)磁選精礦產(chǎn)品顆粒解離分析

        對(duì)1.0 T背景磁感應(yīng)強(qiáng)度下的強(qiáng)磁選精礦進(jìn)行光學(xué)顯微鏡觀察,其結(jié)果如圖5所示。

        由圖5可知,一段弱磁預(yù)選尾礦經(jīng)強(qiáng)磁分選后精礦中主要成分為磁赤鐵礦(黑色顆粒),但仍有相當(dāng)一部分的石英分布其中(透明顆粒),微細(xì)顆粒絕大多數(shù)處于單體解離狀態(tài),部分石英嵌布在磁赤鐵礦中,這是造成精礦品位偏低的原因,若想在后續(xù)分選中獲得較好指標(biāo),需要進(jìn)一步解離。一段弱磁尾礦經(jīng)過(guò)強(qiáng)磁選別后僅能產(chǎn)出鐵品位為16.54%的鐵精礦,回收利用價(jià)值較低。綜合考慮到進(jìn)一步解離所帶來(lái)的成本升高、污染加重、流程復(fù)雜等問(wèn)題,推薦舍棄強(qiáng)磁流程,直接對(duì)一段弱磁預(yù)選尾礦進(jìn)行拋尾,采用“高壓輥碎磨—弱磁預(yù)選—細(xì)磨—弱磁精選”工藝流程作為最終生產(chǎn)流程即可。

        3.5 推薦工藝流程

        根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果,推薦現(xiàn)鞍千磁鐵礦采用如圖6所示工藝流程。

        4 結(jié) 論

        (1)鞍千磁鐵礦石全鐵品位為29.25%,磁性率達(dá)到37.37%,屬于磁鐵礦;礦石中鐵主要賦存于磁鐵礦中,鐵在磁鐵礦中分布率高達(dá)79.02%;主要脈石礦物為石英,礦石SiO2含量為47.07%。該礦石FeO含量變高,礦石性質(zhì)有所變化,舊有的復(fù)雜工藝流程已經(jīng)不再適用。

        (2)針對(duì)該礦石磁性率較高的特點(diǎn),探明了粒級(jí)對(duì)鞍千磁鐵礦石高壓輥碎磨—弱磁預(yù)選工藝流程指標(biāo)的影響。物料破碎粒度越細(xì),弱磁預(yù)選精礦品位和回收率越高,由于高壓輥磨設(shè)備處理細(xì)粒級(jí)物料效果較差,選擇-3 mm為最佳破碎粒度。

        (3)預(yù)選弱磁精礦再磨后弱磁精選結(jié)果表明,增加再磨細(xì)度,弱磁精選精礦的鐵品位不斷上升,鐵回收率則不斷下降,最佳磨礦細(xì)度為-0.038 mm占94.30%。在此條件下,經(jīng)“高壓輥碎磨—弱磁預(yù)選—細(xì)磨—弱磁精選”工藝流程,最終獲得鐵精礦品位66.88%,鐵總回收率81.99%的指標(biāo),完全符合冶煉工藝要求。優(yōu)化后的流程相較于舊有的“階段磨礦、粗細(xì)分選、重選—強(qiáng)磁”復(fù)雜工藝流程,回收率也得到了巨大提升,達(dá)到了加強(qiáng)磁選效率、短流程優(yōu)化和改善工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)的效果。

        (4)在-3 mm弱磁尾礦、背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0 T、給礦速度1.3 kg/min、給礦水6.5 L/min、轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速2.0 r/min、脈動(dòng)次數(shù)為200次/min的最佳條件下,可獲得鐵品位為16.54%、鐵作業(yè)回收率為80.93%的強(qiáng)磁精礦,回收價(jià)值低。綜合考慮到進(jìn)一步解離所帶來(lái)的成本升高、污染加重、流程復(fù)雜等問(wèn)題,舍棄強(qiáng)磁流程。最終推薦鞍千磁鐵礦采用“高壓輥碎磨—弱磁預(yù)選—細(xì)磨—弱磁精選”工藝流程作為最終生產(chǎn)流程。

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