提质稳钛增能选矿工程技术研究综合报告(原).doc

攀枝花钒钛磁铁矿提质稳钛增能工程技术研究报告1 前言1.1立项的目的意义资料显示，国内铁矿石探明储量约486亿吨，但可开采储量不足180亿吨，平均铁品位不到30%，以年产铁矿矿石2.56亿吨，耗费铁矿储量约5亿吨计算，现有铁矿资源可供开采的年限不到40年。此外，我国铁矿石品位每5年下降1个百分点，而且有害杂质含量比进口矿石高几倍，严重制约了我国钢铁产品成本降低、质量提高和品种优化，对提高我国钢铁工业的竞争力十分不利。我国铁矿资源短缺及品质差对中国钢铁工业仍至国民经济的可持续发展构成了严重的威胁。攀西地区拥有十分丰富的铁钒钛资源，攀西地区累计探明钒钛铁矿储量92亿吨，居全国第二位；共生TiO2储量78832.8万吨，占全国资源的90%，世界钛资源的1/5以上，居世界首位；共生V2O5储量1965.1万吨，占全国钒资源的1/3左右。攀西钒钛磁铁矿TFe理论品位低，只有5760%TFe，但由于该矿种具有重要的综合利用价值，用其生产的钢材具有天然的合金性质，周边辅料较为配套，且开发利用远离港口、深处西南内陆地的攀西钒钛磁铁矿与从海外进口铁矿相比，具有比较经济的优势，故合理开发和利用攀枝花乃至攀西地区的钒钛磁铁矿资源，无论对攀钢还是中国钢铁工业的可持续发展都具有非常重大的意义。攀枝花钒钛磁铁矿经过三十多年的开发利用，兰尖、朱矿两矿现已形成年产铁矿石1100万吨的生产能力。1970年设计建成的密地选矿厂，流程结构简单，采用三段开路破碎，一段闭路磨矿，一粗一精一扫的原则工艺流程。选矿厂铁精矿品位为51.5%，近年来经深磨细选、提高原矿入选品位和降低球磨机台时产量才使铁精矿品位提高到52.8%，年产铁精矿430万吨。由于铁精矿质量与产量不能满足攀钢生产的需要，攀钢还需从周边采购和海外进口高品位精矿；由于铁品位偏低，其铁精矿无法外销西南其它钢铁企业，使丰富的铁矿资源优势发挥受到很大限制。生产实践证明，入炉原料TFe品位提高1%，则焦比降低2%，高炉利用系数提高3%，其经济效益十分显著。在这种背景下，攀钢（集团）公司提出了“冶炼精料”方针,要求矿业公司密地选矿厂生产的铁精矿品位由TFe52.80%提高到TFe54.0%以上，TiO2稳定在13%以下，并使铁精矿产能增加，以改善高炉炉料结构，降低焦比，提高高炉利用系数，减少从外部采购铁矿原料数量，从而大幅度降低生产成本，提高集团公司整体经济效益。因此，通过创新型提质稳钛增能(即提高铁精矿的铁品位和铁精矿产量，稳定铁精矿中TiO2含量并降低其它有害杂质含量)工程技术研究来对选矿厂进行技术改造，达到提高铁精矿品位和产量、降低杂质含量是攀钢密地选矿厂迫切需要解决的问题，它也是我国铁矿选矿厂面临的共同课题。攀枝花矿区除了含铁品位23%以上正在开采利用的表内矿石外，还有含铁品位15%-23%，平均含铁品位18.49%的尚难利用矿，储量2.44亿吨。矿山在开采表内矿的同时，每年还产出500-600万吨的尚难利用矿。这部份尚难利用矿目前作为废石堆存。根据前期研究结果，尚难利用矿经济有效利用的技术关键是通过干式磁选预选和阶段磨矿阶段选别(简称阶磨阶选，下同)粗粒抛尾来大幅度的降低生产成本，而提质稳钛增能工程化技术改造为尚难利用矿的工业利用创造了十分有利的条件。该项技术的应用每年可处理尚难利用矿533万吨，生产出铁品位55%(TiO210%)的铁精矿81万吨，可增加矿山储量2.44亿吨，延长大型矿山服务年限10年以上，并减少排土占地以及产生的环境破坏和空气污染，其经济效益和社会效益巨大。它对国内贫矿的综合利用将会起到很好的示范作用和巨大的推动作用。提质稳钛增能工程化技术研究成果对攀钢正在建设的大型铁矿-白马铁矿开发利用的工艺技术和装备有重要的参考价值，对攀西地区近百亿吨的钒钛磁铁矿的高效开发利用有重要的借鉴意义，对促进西南地区经济的发展将产生积极的影响。总之，在攀钢密地选矿厂开展提质稳钛增能工程技术研究是合理开发和利用攀西地区钒钛磁铁矿资源的需要，无论对攀钢还是中国钢铁工业的可持续发展都具有非常重大的现实意义和长远的战略意义。它对于支撑攀钢可持续发展战略，减少对进口铁矿石的依赖程度，提高攀钢集团经济效益，扩大资源的有效利用范围，延长矿山服务年限，走资源节约型、环境友好型、依靠科技创新和科技进步来提高经济效益的道路起到良好的示范作用和巨大的推动作用。1.2 项目研究的总体目标、总体思路及方法目标：铁精矿品位由TFe52.80%提高到TFe54.0%以上，铁精矿中TiO2含量稳定在13%以下，产能达到500万吨/年。总体思路：围绕提质稳钛增能目标对攀枝花钒钛磁铁矿石的工艺矿物学性质进行研究，从物质对象本身的内在规律性入手分析研究提质稳钛增能的可能性；通过对现场生产技术存在的问题考查分析和实验室合理工艺流程技术与相关设备及其参数研究，提出创新性的技术路线和方案；对实验研究提出的关键技术方案和工艺流程进行现场工业试验研究，考查技术工业实施时的可靠性和稳定性、适应性；对工业试验研究揭露出的问题进行深入的改进、更新等工程化应用研究；在工业改造设计与施工中研究充分利用现有厂房设施及设备进行技术改造和安全生产的问题，达到节省投资，缩短工期，在全厂逐个系列技术改造时基本不影响正常生产的目的。技术路线与方法：矿石工艺矿物性质研究 提质稳钛增能可能性分析研究提质稳钛增能工艺流程研究工业试验研究工程化应用推广。1.3 项目研究主要内容及完成的工作量主要研究内容：攀枝花钒钛磁铁矿石的工艺矿物性质研究；钛的富集规律研究；提高铁精矿品位试验研究；：模拟两段磨矿工业试验研究；高频振动细筛提高铁精矿品位工业试验；旋流器替代螺旋分级机，提高分级效率的工业试验；湿式和干式脱磁器工业试验；16#系列提质稳钛增能技术工业试验研究等。完成的工程量：该项目投资1.51亿元，历经10个月施工建设。包括15台螺旋分级机的拆除，15台球磨机基础、64台泵基础的浇注，新建高压室2座，电磁站4座，新建多层式附跨厂房一座。安装各类设备576台套，新建厂房7982m2，设备基础工程4900m3，铺设各规格电缆85501m，金属构件1080t，铺设各类管道7900m。1.4项目取得的主要成果及创新与突破创新与突破：1）首次在工业生产上将攀枝花钒钛磁铁矿铁精矿品位提高到TFe54.0%(相当于普通磁铁矿精矿品位68.6%)以上。钛磁铁矿铁精矿品位的提高在国内外一直是一个难点，攀枝花钒钛磁铁矿石经选别后的极限理论品位只有57%，要将铁精矿品位由TFe52.80%提高到TFe54.0%以上难度较大。2）在攀枝花密地选矿厂创造性的研究开发成功先进适用的 “磨矿-旋流器分级-磁选-磨矿-旋流器+高频细筛-磁选-磁选-扫选-过滤”工艺流程。实现了适合矿石性质特点的阶磨阶选、粗粒抛尾、粗精矿深磨细选的合理工艺流程，即在矿石粗磨时将合格粗粒尾矿尽早抛掉，减少有用矿物的过磨，降低球磨机功耗，提高球磨机工作效率和处理量；又提高了第二段磨矿分级效率、使铁矿物入选单体解离度提高，强化了磁选效果，从而保证了铁精矿品位进一步提高到54%以上，且磨-选系统总的原矿处理量和铁精矿产量还得到显著提高。3）用水力旋流器替代了占地面积巨大的螺旋分级机分级，解决了磁选主厂房空间太小，无法安装下第二段磨矿分级设备和相关辅助设备的难题，使密地选矿厂提质稳钛增能技术工程化的瓶颈得以突破。4）创新采用“水力旋流器+高频振动细筛”组合分级作为第二段分级工艺和设备，严格控制磁选入选的粒度，提高第二段分级作业分级效率，减少了高频振动细筛设备台数，确保最终铁精矿品位的稳定和改造方案的实施。5）本次设计采用了耐磨性较好，重量轻的钢橡复合管，基本解决矿浆输送过程中的管道磨损的问题。攀枝花钒钛磁铁矿矿石具有尖、硬、粗的特点，对过流件的耐磨要求高，选矿厂原流程结构简单，对管道要求不高，而提质稳钛增能技术工程化后，全厂管道使用量大，旋流器给矿管等关键管道的好坏直接影响阶磨阶选改造的成功与否，同时需要管道占地较小，而用钢橡复合管基本上解决了这些问题。6）研究开发相关配套设备及设施：与沈阳矿山机械（集团）有限责任公司共同开发GYW-18m2永磁外滤式真空过滤机；自主研发加球机、湿式脱磁器和干式脱磁器，以及生产监控系统。主要成果：通过研究，在攀钢密地选矿厂成功实现了提质稳钛增能生产技术改造，彻底解决了原有一段磨矿磁选流程结构不能适应矿石性质变化和生产高品位铁精矿的需要，使选矿厂的生产技术装备上了一个新台阶，铁精矿质量和产量有了显著提高。选矿厂铁精矿品位提高到54以上，精矿中TiO2含量稳定在13%以下，同时，改造后的流程磨选单系列处理能力提高26，铁精矿产量提高10以上，每年多产品位54%以上的优质铁精矿70.8万吨，选矿厂铁精矿生产能力达到500万吨/年。每年可获得的直接经济效益为10388.7万元，投资回收期为2.28年。项目研究同时取得了良好的社会效益。铁精矿质量和产量的提高满足了攀钢钢铁工业发展对铁矿原料的需求，减少了对进口铁矿石的依赖程度。提质稳钛增能技术工程化应用使磁选尾矿平均粒度大幅度提高，为后续钛铁矿选矿回收率提高创造了有利条件，提高了钛资源综合利用率。同时为低品位尚难利用矿大规模的工业利用提供了十分有利的基础条件。2 攀枝花钒钛磁铁矿规律及矿石性质特点2.1钒钛磁铁矿矿石性质及规律攀枝花钒钛磁铁矿矿体产于海西晚期辉长岩体之中，属岩浆晚期结晶分异矿床。矿石自然类型为原生钒钛磁铁矿矿石，工业类型分为表内矿和表外矿。矿石中主要有用矿物为钛磁铁矿、钛铁矿，另有少量磁赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿。硫化物以磁黄铁矿为主，少量黄铁矿，微量钴镍黄铁矿等。脉石矿物主要为钛辉石、斜长石，其次是绿泥石。钒钛磁铁矿是矿石中最主要的铁矿物，也是选矿回收铁的主要对象。它在不同矿区、不同矿带的各种矿石和围岩夹石中均有广泛分布，但含量差异较大。在呈致密块状或稠密浸染状产出的高品级矿石（如各矿区的Fe1）中，钛磁铁矿含量高，分布较为密集；而在呈稀疏浸染状产出的矿石和围岩夹石中，钛磁铁矿含量明显较低、分散程度增高。矿石中钛磁铁矿常呈半自形、它形粒状出现，集合体为不规则状，粒度变化较大，大者大于1.6毫米，小者仅在0.01毫米左右，一般介于0.21.6毫米之间。在品级较高的矿石中，其自形程度较好，粒度相对较粗，相互之间紧密镶嵌而构成致密块状；在低品级的矿石和围岩夹石中，钛磁铁矿多为形态不一的粒状，集合体粒度较为细小，常与钛铁矿一起沿脉石粒间充填而形成海绵陨铁结构，少数呈乳滴状、蠕虫状、细粒状嵌布在脉石矿物中。钛磁铁矿为含有片状钛铁矿、片状钛铁晶石及镁铝尖晶石等固溶体出溶物的混合矿物相。钛铁晶石片晶主要以次显微状产出，片晶宽度大都在0.5微米以下。钛铁矿片晶主要有两种产出形式，一种以显微状形式产出,宽度一般在0.0050.03毫米，可以部分单体解离；另一种片晶宽度在2微米以下，以次显微状产出,呈网格状与钛铁晶石一起分布于钛磁铁矿中。钛磁铁矿中钛铁矿片晶、钛铁晶石片晶的含量及分布与矿石铁品位有关，在高品级的矿石（如矿带）中，钛铁矿片晶、钛铁晶石片晶含量较高，因而钛磁铁矿的铁品位低，TiO2含量高；而低品级的矿石钛铁晶石等片晶含量少。钒钛磁铁矿为复合矿相且组成变化较大的特点是造成纯矿物理论铁品位低(平均理论铁品位约57%)，铁精矿中TiO2含量变化大以及低品级的矿石（如表外矿）弱磁选铁精矿铁品位比高品级矿石铁精矿铁品位反而高的根本原因。这也是攀枝花钒钛磁铁矿相对于普通磁铁矿提高铁精矿品位难度大得多的原因所在。攀枝花钒钛磁铁矿由兰山、尖山、营盘山和朱家包包四大矿区的十七个矿带、不同品级的矿石组成，其铁、钛、钒共生关系复杂。由于含矿岩体、成矿时空、岩相组合等不同，使得不同矿区、不同矿带以及同一矿带不同品级的矿石之间有益元素的赋存状态及分布规律存在差异，导致钛磁铁矿、钛铁矿中有用元素的理论品位变化很大。研究表明，攀枝花矿区Fe1品级的钛磁铁矿含铁55.59%、TiO214.97%、V2O50.48%，而Fe4品级的钛磁铁矿含铁5852%、TiO29.40%、V2O50.60%，不同矿带及矿区之间差别更为明显。如朱矿区矿带钛磁铁矿含TiO2达15%，其它矿带一般在12%以下，由于TiO2含量高，全铁品位低，致使高品位的矿带的铁精矿的铁品位反而比其它矿带低。为直观了解不同品级矿石中钛磁铁矿的化学成分及其变化情况，将相关数据列表1。从表1可知，钛磁铁矿中的TiO2与原矿铁品位存在正相关关系，从Fe1到Fe4原矿铁品位降低，钛磁铁矿中的TiO2也明显减少。表1 各矿区不同品级钛磁铁矿化学成分 /%矿区品级原矿铁品位钛磁铁矿成分TFeTiO2朱矿Fe146.6355.8015.08Fe235.6155.8313.56Fe323.8956.1412.85Fe416.4858.749.20兰山Fe148.3655.3915.27Fe239.9555.2014.38Fe323.8656.7512.67Fe417.1659.049.09尖山Fe149.3556.6614.13Fe241.3057.8713.23Fe324.3458.3613.00Fe417.6658.2211.06朱矿尚难利用矿18.1858.7610.18兰尖尚难利用矿18.2959.2910.00从2002年各矿区、矿带及配比样原矿多元素化学分析结果可知：（1）各矿区样中可供选矿回收的组分有钛、铁，可以综合利用的元素有钒、钴，有害杂质硫含量较高，需选矿排除的组分有SiO2、Al2O3、CaO、MgO。矿石为中品位的酸性钒钛磁铁矿矿石。（2）与1992年中近期样对比，各矿区样以及由营盘山、兰山、尖山混合而成的兰尖矿样铁品位均有不同程度的提高。各矿区样TiO2、V2O5的品位相近，其中朱矿样TiO2略高，而V2O5稍低。与中近期样相比，TiO2、V2O5品位也略有提高。（3）各矿带TFe变化范围较大，介于23.84%41.90%之间。各矿区一般都是矿带铁品位最高，矿带次之，其它矿带品位较低。TiO2的变化范围也较大，介于7.95%14.79%之间，变化趋势与TFe基本一致，也就是说TFe品位较高的矿带，TiO2含量也高，尤以各矿区矿带的TiO2含量为最高。（5）在兰尖矿与朱矿不同比例混合的配比样中，随着朱矿比例的增多，TFe品位缓慢降低，TiO2品位逐渐升高。矿石中脉石矿物种类很多，主要有钛辉石和斜长石，其次是绿泥石。钛辉石多为自形半自形柱粒状，与钛磁铁矿和钛铁矿的镶嵌关系较为密切，常被钛磁铁矿熔蚀交代，部分呈包裹体嵌布在钛磁铁矿中；沿部分钛辉石解理往往分布细小的片状、格状、粒状钛磁铁矿，从而增加了钛辉石的磁性和铁、钛含量，这也是铁精矿中脉石主要为钛辉石的重要原因之一，也是选铁尾矿铁品位高的主要原因。钛辉石坚硬难磨，碎裂后棱角锋利，粒度相对较为粗大，但分布很不均匀，一般为0.21.5毫米，最大者可达34毫米。因此，根据矿石粒度特性尽早抛弃已单体解离的粗粒钛辉石等脉石矿物将会显著提高磨矿效率，降低磨矿能耗。2.2 攀枝花钒钛磁铁矿磁性研究选矿实践表明：由于钒钛磁铁矿矿石剩磁大，矫顽力高，经磁选机磁化后很难退磁干净，其矿浆中磁性矿产生磁团聚，严重影响选矿流程中后续球磨机、分级机和磁选机的效率提高甚至于正常运行，为此在阶段磨矿阶段选别流程方案中必须脱磁。为了查清钒钛磁铁矿的磁性特性，为脱磁器及磁选机研制提供基本参数，矿业公司组织科技人员进行了攀枝花钒钛磁铁矿磁性研究。实验测出了攀枝花钛磁铁矿的起始磁化曲线、磁滞回线、磁化曲线，即JH曲线和XH曲线等特征曲线。其磁化曲线除极高磁场下的顺磁区域外，一般可分为四个特征区域，即起始磁化区域（可逆磁化区域）、瑞利区域、陡峻区域和趋近饱和磁化区域。在外磁场强度很小时（0-150 Oe），可逆磁化区域、瑞利区域比较小，很快过渡到陡峻区域，在磁场强度为（1501000 Oe）时，磁化强度的变化却十分显著且急剧地增加，其磁化过程是不可逆的，之后，随着磁场强度的增加，出现趋近饱和磁化区域，磁化强度随磁场强度的变化缓慢，磁化曲线较为平缓。从磁化率X-H曲线看出，钛磁铁矿的磁化率X不是一个常数，而是随着磁场强度H的变化而变化。开始时，随磁场强度H的增加磁化率X迅速增大，在磁场强度H为350400 Oe时，磁化率X达最大值，之后，再增加磁场强度，磁化率X下降。对攀枝花各矿区各矿带、各品级、各粒级的钛磁铁矿的主要磁性参数进行了测定，取得了一批基础数据，其典型结果示例列于表2。表2 朱矿矿带钛磁铁矿磁测结果矿带品级粒级（mm）剩磁Jr(Gs)矫顽力Hc(0e)饱和磁化强度Jm(Gs)饱和磁场强度 Hm(Oe)起始磁化率Xa最大磁化率XmaxJr/JmFe1-1+0.4577150262943901.972.640.219-0.4+0.25637153273243482.082.810.233-0.25+0.1649156278144802.062.790.233-0.1+0.074595159269042271.942.550.221-0.074+0.045608162264142501.912.540.230-0.045464183200442611.351.70.232Fe2-1+0.44801342565438022.510.187-0.4+0.25514136270743272.042.610.190-0.25+0.15841382773440202.850.211-0.1+0.074606142288341412.182.920.210-0.074+0.0455861462906435402.740.202-0.045704163289242692.082.790.243Fe3-1+0.4438147228141841.592.050.192-0.4+0.25553145267941861.942.610.206-0.25+0.1561148275342131.912.60.204-0.1+0.074554151272142721.862.470.204-0.074+0.045611153284842861.972.670.215-0.045515207202341811.281.660.255通过对磁性测定结果进行分析，总结出以下规律：.钛磁铁矿的磁性和矿石品级没有明显的相关性；. 最大磁化率与TFe含量呈正相关，与TiO2含量呈负相关；矫顽力正好相反，与TFe含量呈负相关，与TiO2含量呈正相关；. 随着矿石粒度由大变小，最大磁化率先是缓慢增大，到-0.074+0.045mm粒级则开始下降，到-0.045mm粒级降到最低，剩磁与最大磁化率有类似的变化规律，矫顽力则具有相反的变化规律，随着粒度的减少，其数值先是缓慢增加，在0.045mm附近则陡然上升，到-0.045mm升至最高值。饱和磁化强度以及饱和磁场强度与粒度的关系，与最大磁化率和剩磁与粒度的关系相似；. 根据矫顽力Hc值和Jr/Jm值判断，钛磁铁矿的磁畴均为准单畴。普通磁铁矿(云南罗茨)与钛磁铁矿相比，其剩磁和矫顽力要低得多，磁铁矿的剩磁和矫顽力分别为74222Gs、4276Oe，而钛磁铁矿的剩磁和矫顽力则分别为582.74Gs、158.84Oe。3 原工艺流程提铁稳钛增能存在的关健问题3.1生产现状攀枝花钒钛磁铁矿经过三十多年的开发利用，兰尖、朱矿两矿现已形成年产铁矿石1100万吨的生产能力。矿石为露天开采，铁路运输至选矿厂，目前兰尖矿已进入中后期开采，朱矿进入中期开采。兰尖矿与朱矿的矿石输出比例已由十年前的6：4逐渐过渡到现在的5：5。随着兰尖、朱矿两个采场向中深部开采，原矿品位逐年下降，以及朱矿供矿比例增加，矿石性质有了较大变化。密地选矿厂是在上世纪七十年代建起来的，为节省投资，以及当时对铁精矿质量要求不高，设计生产工艺流程简单，即采用三段开路破碎、一段闭路磨矿、一粗一精、一扫弱磁选工艺，共16个系列。选矿厂主要设计指标：球磨机台时处理量为107吨，铁精矿品位53%，铁回收率为73.8%。投产以后，矿石性质的复杂多变与生产工艺流程过于简单的矛盾日渐突出。选矿厂铁精矿品位前期一直为51.5%，近年来经深磨细选、提高原矿入选品位和大幅度降低球磨机台时产量才使铁精矿品位提高到52.8%。与此同时，为了避免铁精矿产量下降太多，2002年投资3000多万元对破碎系统实施闭路改造，使矿石破碎产品粒度由20占90%下降为15占95%，实现了“多碎少磨”，使球磨机台时产量有了恢复性增长，球磨机的原矿台时72t/h，精矿台时32t/h，年产铁精矿达到430万吨，并为今后攀枝花钒钛铁精矿产能扩大和质量上台阶打下一个坚实的基础。现行一段磨矿磁选流程虽然结构简单，布置紧凑、运行较稳定，但是随着集团公司对铁精矿质量要求的提高，采用现有流程来组织生产，质量、产量的矛盾会日益突出。按现有的一段磨矿流程提高质量，产量就会大幅度降低。实践表明，当按铁精矿51.5TFe组织生产时的球磨机台时为95t/h左右，按铁精矿52.8TFe品位生产时球磨台时却降到只有72t/h左右。即使在提高矿山采出品位一个百分点的条件下，现在每年也只能生产品位为52.8%TFe的铁精矿430万吨。密地选矿厂位于金沙江狭谷地带，建设场地十分狭小，其磨选主厂房内以一段磨矿分级设备（3.64.0米格子型球磨机配3.0米双螺旋分级机）为主紧凑配置，磨选主厂房外也无大的可供扩建的建设用地，因此很难实施较大规模的现场技术改造。3.2 提质稳钛增能存在的关健问题（1）攀枝花钒钛磁铁矿石经选别后的极限理论品位只有57%-58%，要将铁精矿品位由TFe52.80%提高到TFe54.0%(相当于普通磁铁矿铁精矿品位67.4%-68.6%)以上难度较大。采用现有的一段闭路磨矿、两次磁选的生产工艺和设备配置来提高铁精矿质量不仅提高幅度有限，而且还会大幅度降低铁精矿产量，增加生产成本，难以保证攀钢高炉对铁精矿产量、质量的需求。（2）为保高炉冶炼顺行，要求铁精矿中的TiO2稳定在13%以下，而攀枝花矿石性质复杂多变，由两个矿区、三个采场、不同开采深度、十七个矿带、不同品位级别的矿石组成，其铁、钛、钒生关系复杂，在提高铁精矿品位的同时确保TiO2含量稳定在13%以下难度较大。（3）攀枝化矿石的剩磁大，矫顽力高，经磁选机磁化后很难退磁，严重影响磨矿分级机效率和磁选机分选效率，国内众多脱磁器厂家均未能解决这一难题。（4）密地选矿厂主厂房生产场地有限，周边空间位置狭窄，在既要保生产产量又要保施工进度，既要保正常生产又要保安全的情况下实施提质稳钛增能工程化改造难度很大。（5）由于攀枝花矿石性质的特殊性，即矿石硬度大，矿石颗粒棱角多并十分锋利，对相关工艺设备的耐磨性要求特别高，许多工艺设备的耐磨件在其它铁矿山使用周期较长，而在密地选矿厂使用周期却很短。例如高频细筛金属筛网在其它矿山可使用半月，而在密地选厂只能用1周。4 提质稳钛增能技术试验研究为了彻底扭转铁精矿质量与产量远不能满足攀钢生产需要的被动局面，自2002年以来攀钢集团矿业公司重点开展了以提质稳钛增能为目的，以阶段磨矿阶段选别流程试验与技术改造为中心的技术攻关工作。联合长沙矿冶研究院等单位先后开展了钛的富集规律研究与应用、提高攀枝花密地选矿厂铁精矿品位的试验室研究、用旋流器取代螺旋分级机的工业试验、高频细筛提高铁精矿品位工业试验、两段磨矿-粗精矿再磨再选模拟工业试验和新型脱磁器研制与工业试验、16#系统阶磨阶选工业试验、GYW-18m2永磁外滤式真空过滤机工业试验等，并获得了有价值的科研成果，为提质稳钛增能工业化应用解决了一系列技术难题，提供了一批先进适用的关键技术。4.1 钛的富集规律研究近年来随着选矿厂铁精矿品位的不断提高，球磨机台时产量大幅度下降，为保证铁精矿有一定的产量，两矿输出矿石品位也逐年提高，矿石中的TiO2的含量也相应有一定程度的升高，导致铁精矿中TiO2含量偏高，且有较大幅度的波动。由于铁精矿中钛的含量高低对高炉冶炼顺畅有重要影响，所以钒钛磁铁矿铁精矿中钛含量高低对铁精矿品位提高产生了严重的制约作用。为了查清攀枝花钒钛磁铁矿中Ti02在各矿区、各矿段、各矿带、各品级矿石中的赋存状态和分布规律，为铁精矿稳钛制定合理的便于操作的铁、钛综合配矿细则提供科学依据，矿业公司于2002年至2005年立项对钛的分布规律进行了深入研究和生产应用，揭示了各矿区、各矿带部位、各品级矿石钛的特征，找出了精矿中TiO2与原矿中TFe、TiO2的关系，建立了钛富集规律的数学模型，并将其编入计算机程序，用于指导矿石性质综合配矿，二年多的生产应用表明其效果良好，铁精矿品位由51.5%提高到54%以来，铁精矿中TiO2含量基本稳定在13%以下。为了确保该项目试验矿样的代表性，矿业公司专门组织人员进行了采样设计，并委托专业地质队进行采样施工。长沙矿冶研究院受矿业公司委托先期开展了“攀枝花矿石钛的富集规律研究”。经过八个月的试验研究，对矿石样品进行了工艺矿物学研究和不同铁精矿品位(53%、54%、55%)的选矿小型试验。研究得出的主要结论是：攀枝花矿不同矿区、不同矿带和不同品级原矿样品及其铁精矿产品中TiO2含量变化很大。原矿及其铁精矿产品中铁、钛按品级、矿区、矿带分类呈现出较强的规律性变化，按矿区中不同空间部位分类的规律性不强。矿带样品原矿中TiO2含量超过13%，由于其TiO2大部分分布于钛磁铁矿中，所以其铁精矿中钛含量也高，是铁精矿中钛含量异常升高的主要原因，生产调控时要重点关注。采用适当比例的组合样能够控制铁精矿产品中的TO2 含量小于13%。考虑配样方案时，不但要考虑到原矿中铁、钛含量的高低，而且要考虑铁精矿产品中TO2 含量高低。通过上述试验研究，取得了大量试验数据，较为全面地定性分析了TiO2在矿石中的变化规律以及在选矿过程中的富集规律，为矿石性质配矿提供了基础资料。二四年，又对特殊部位的矿样进行补充采样、试验，通过补充采样及磨选试验，完善了钛规律研究基础资料，较为全面真实地反映钛在各部位、各矿带、各品级矿石中的变化情况。通过两次采样和试验，共完成了单个样品81件，组合样品9件。钛富集规律定量分析是在取得大量实验数据的基础上，经过对大量试验数据进行多方向的详细分析，找出了精矿中TiO2与原矿中TFe、TiO2的内在关系。研究着重分析精矿产率、钛回收率与原矿中TFe、TiO2的关系。经过分析，精矿产率在朱家包包矿区与各矿带原矿TFe呈线性相关，在兰山和尖山矿区是整体与原矿TFe呈线性相关。在钛回收率方面，朱家包包矿区的钛回收率与各矿石品级的原矿TiO2精矿产率呈线性负相关。在兰山矿区与朱家包包矿区类似。在尖山矿区，钛回收率与原矿TFe的相关关系更为密切，且呈线性正相关。在钛富集规律的基础上，先建立单个样品精矿TiO2数学模型，再建立组合样品精矿TiO2数学模型。通过对精矿产率、钛回收率的相关关系分析，分别求出各个样品的精矿TiO2与原矿TFe、TiO2的回归方程式，即 精矿产率=原矿TFeA产率+B产率 而钛回收率有三种情况，有的直接与原矿TiO2相关，有的与原矿TiO2精矿产率相关，有的与原矿Tfe品位相关，它们都有各自的计算公式和相对应的计算参数。因此， 将每个样品的计算方法和相对应的计算参数列成表格，分别代表各矿区、各部位、各矿带、各品级的矿石。在计算时，根据某个地点矿石的矿区、部位、矿带和原矿TFe、TiO2品位，查表计算精矿产率和钛回收率，再用“ 精矿TiO2=原矿TiO2精矿产率钛回收率”公式计算出单个矿石的精矿TiO2。组合样品的精矿产率和铁精矿TiO2，根据选矿基本原理，采用以产率、配比为权系数的加权计算方法，确定为： 式中： 为组合样品的产率，为各单个样品的配比为对应各单个样品的产率。组合样品铁精矿TiO2品位计算公式为：式中为组合样品铁精矿TiO2品位，a、b为单样a、b、的配比，a、b为单样a、b、的铁精矿产率， A、B为单样a、b、对应的铁精矿TiO2的品位经两次组合样试验验证，其计算值与试验值误差非常小，能够满足理论计算和实际的需要。根据钛规律定量分析的结果和建立的精矿TiO2数学模型，研究开发了能满足配矿需要的计算机程序软件。该程序软件能在配矿计划时，根据配矿地点的矿石品位(TFe、TiO2)预测出铁精矿中TiO2的含量，可以及时有效的指导配矿工作。有效地控制批量矿石的铁、钛品位稳定，使整体入选原矿的性质和钛的含量保持稳定，从而确保铁精矿中钛的稳定。4.2 提高铁精矿品位的试验室研究攀枝花钒钛铁精矿品位能提高至什么程度，TiO2含量能否降低，采用什么样的工艺流程，生产上能否实现，经济上是否合理等是攀枝花选矿厂急需解决的问题。为此，长沙矿冶研究院受攀钢集团矿业公司委托开展了“提高攀枝花选矿厂铁精矿品位的研究”工作。长沙矿冶研究院经过8个月的试验研究，对标准样（朱矿40%、兰尖矿60%）及现场样、现场样进行铁精矿品位分别为53%、54%和55%的小型试验和扩大连续试验，试验流程包括现场生产的一次磨矿工艺流程及阶磨阶选流程，并对标准样一次磨矿流程和阶磨阶选流程不同产品方案进行技术经济评价。推荐采用磨矿螺旋分级磁选磨矿螺旋（或旋流器）分级磁选磁选流程，按铁精矿品位为54%的产品方案组织生产。阶磨阶选小型试验主要结果综合列于表3、表4。表3 标样阶磨阶选流程小试试验结果试样试验流程一段磨矿细度/mm二段磨矿细度/-200目%原矿品位/TFe%精矿产率/%精矿品位/TFe%尾矿品位/TFe%精矿回收率/TFe%2000年标准样2-0mm磨矿螺旋分级磁选磨矿螺旋分级磁选磁选-143.6032.0847.1253.6012.9078.74-150.5032.0845.7554.6513.0477.95-161.3032.0844.6355.5013.2077.22-167.2032.0844.1155.7513.4076.67磨矿螺旋分级磁选磨矿旋流器分级磁选磁选-146.2032.0945.5854.6213.2077.61-156.0032.0944.2955.8513.2177.08-169.3032.0943.6756.3213.2876.68磨矿螺旋分级磁选磨矿细筛分级磁选磁选筛孔0.355mm-134.8032.2446.3054.1913.3277.82筛孔0.315mm-143.7032.2745.8454.7613.2477.78筛孔0.25mm-150.9032.2145.6154.9313.1677.78筛孔0.20mm-154.7032.1344.8255.4813.1777.38筛孔0.16mm-168.6032.1444.3355.9213.2177.13表4现场样阶磨阶选流程小试试验结果试样试验流程一段磨矿细度/mm二段磨矿细度/-200目%原矿品位/TFe%精矿产率/%精矿品位/TFe%尾矿品位/TFe%精矿回收率/TFe%2001年现场样2-0mm磨矿螺旋分级磁选磨矿螺旋分级磁选磁选-144.5032.8547.6353.7813.8177.97-150.5032.8546.6154.5013.9577.33-158.5032.8545.7255.1914.0376.81-171.0032.8544.6755.8714.2675.97磨矿螺旋分级磁选磨矿旋流器分级磁选磁选-148.6032.8646.1254.8514.0376.99-159.2032.8144.6955.7214.3175.89-167.2032.8544.2756.1314.3575.64磨矿螺旋分级磁选磨矿细筛分级磁选磁选筛孔0.355mm-134.0032.9447.6253.8213.9577.81筛孔0.315mm-138.1032.8947.1554.1013.9677.57筛孔0.25mm-147.5032.9346.7754.4613.9977.38筛孔0.20mm-159.0032.8846.0854.8814.0976.90筛孔0.16mm-171.4032.8645.4755.3614.0976.62小型试验得出主要结论如下：（1） 铁精矿品位最高可达56.65%，磨矿细度-200目占92.10%；（2） 阶磨阶选的第一段抛尾粒度，对最终的选别指标影响不明显；（3）精矿品位为53%时，磨矿细度40%45%，精矿品位54%时，磨矿细度50%55%，精矿品位55%时，磨矿细度60%65%，精矿品位达到56%以上，磨矿细度75%以上；（4）标准样，现场样、现场样三种矿样的选别性能相近，因原矿品位的差异，选别指标也有一定差异；（5）铁精矿中TiO2的含量不随铁品位的提高而升高。在完成小型试验基础上进行了扩大连续试验，通过扩大连续试验，考察磨矿细度、球磨台时处理量、精矿产率、回收率、精尾矿粒度及TiO2含量的变化情况，经过技术经济评价后，推荐一个适合于现场改造的较佳工艺流程。对标准样及现场样，按现场现生产流程磨矿磁选磁选进行铁精矿品位分别为53%、54%和55%共六个扩大连续试验，对标准样和现场样按阶磨阶选流程进行铁精矿品位分别为53%、54%和55%共六个扩大连续试验。为了进行比较，本次试验还进行了铁精矿品位为53%的阶磨阶选对比流程扩大连续试验，总共13个扩大连续试验。扩大试验在长沙矿冶研究院选矿中间试验厂进行，13个扩大连续试验的稳定时间均为12小时，共用矿样15吨。扩大试验设备运转稳定、正常，流程通畅，所取试验数据波动较小。扩大连续试验主要结果列表5、表6。表5 一次磨矿扩大连选试验结果表试样处理量/kg.h-1磨矿细度/-200目%原矿品位/Fe%精矿产率/%精矿品位 /%尾矿品位/TFe%精矿回收率/TFe%备注TFeTiO22000年采标准样54.8039.8031.8446.1153.1112.6513.6476.91铁精矿品位53%45.2350.7531.8544.8454.1112.8613.7776.16铁精矿品位54%27.8163.3232.1641.6555.2312.7115.5971.66铁精矿品位55%2001年6月取现场样55.2040.3430.5442.9353.1812.7513.5174.75铁精矿品位53%45.9750.6630.3941.1454.0312.8213.8773.14铁精矿品位54%28.6061.0330.7038.4955.0312.8715.4769.00铁精矿品位55%表6 阶磨阶选流程扩大连选试验结果表试样处理量/kg.h-1一段磨矿细度/-200目%二段磨矿细度/-200目%原矿品位/Fe%精矿产率/%精矿品位 /%尾矿品位/TFe%精矿回收率/TFe%备注TFeTiO22000年采标准样83.7731.7043.6031.9246.6553.3312.6313.2077.94铁精矿品位53%76.7337.3052.0031.9245.3854.2312.6613.3977.09铁精矿品位54%38.9649.3062.7032.0843.2055.2212.6714.4874.37铁精矿品位55%74.3925.00-32.2347.2853.4612.7113.2078.42铁精矿品位53%细筛组合分级2001年7月取现场样75.4026.20-32.5447.9253.2113.1613.5278.37铁精矿品位53%细筛组合分级77.3236.7053.6032.8646.7554.1213.1314.2076.99铁精矿品位54%39.0252.0061.6132.8644.2455.2813.0915.0774.42铁精矿品位55%扩大连续试验取得的结论：（1）在相同精矿品位下，阶磨阶选流程的一段磨矿处理量比一次磨矿的现场流程可提高4060%。（2） 精矿品位为53%时，加细筛一段磨矿的阶磨阶选流程比不加细筛的一段磨矿流程处理量可提高37.75%。（3） 当铁精矿品位由53%提高到55%时，无论是一次磨矿流程还是阶磨阶选流程，处理量有较大幅度的下降，一次磨矿流程下降48.19%49.25%，阶磨阶选流程下降53.49%。（4） 铁精矿品位达到53%时的磨矿细度为-200目40%50%，54%时为50%55%，55%时为60%65%。（5） 现场样、现场样的可选性与标准样相近，但因原矿品位的差异，精矿产率现场样低于标准样，现场样高于标准样。（6） 铁精矿中TiO2的含量标准样为12.63%12.71%，现场样为12.75%12.87%，现场样为13.09%13.16%，三种试样原矿中的TFe含量高低与TiO2的含量无相关关系，铁精矿中TiO2含量不随铁精矿品位的提高而升高，与小型试验结果一致。为了能深入分析研究各流程技术指标的差别原因和产品质量高低的，对12个扩大连续试验的铁精矿产品分别进行了多元素分析(结果列表8)和铁、钛物相分析，12个扩大连续试验的总精矿、总尾矿进行了粒度筛析，对阶磨阶选6个流程的第二段磨矿分级产品进行了单体解离度测定。为了查明现场样尾矿TFe品位高于标准样的原因，对标准样和现场样精矿品位为54%阶磨阶选流程扩大连续试验的尾矿进行了钛物相分析。为考查铁精矿中TiO2含量，对不同品级铁精矿中TiO2含量进行了分析，结果见表7。表7扩大连续试验总精矿多元素分析结果 /%流程一次磨矿流程阶磨阶选流程试样标准样现场样标准样现场样产品方案53%品位54%品位55%品位53%品位54%品位55%品位53%品位54%品位55%品位53%品位54%品位55%品位TFe53.1154.0355.1853.2354.0655.0353.4554.2355.2653.0854.1255.20FeO32.7532.9033.2032.5432.8733.0132.6032