极贫铁矿资源化利用技术

1、 极贫铁矿资源化利用技术 （论文作者 刘靖） 长沙选矿工程新技术研究所长沙深湘通用机器有限公司二零一二年三月 极贫铁矿资源化利用技术2,311,2 郝志刚 徐毅茹 刘靖（1.长沙深湘通用机器有限公司；2.长沙选矿工程新技术研究所；3.长沙矿冶研究院）摘要：主要介绍了极贫磁铁矿资源化利用技术的现状和发展趋势，指出极贫磁铁矿资源高效利用的途径，是如何实现预选粗粒抛尾。也就是说在入磨前，采用高效超细碎设备和选别设备，寻求更好的抛尾效果，大幅度提高入选品位，是彻底实现“多碎少磨”，节能降耗的有效方法，也是给极贫铁矿的选矿创造较好的经济效益的唯一途径。关键词：极贫磁铁矿、柱磨机超细碎、预选粗粒抛尾。目前

2、，我国铁矿石资源形势不容乐观，资源短缺的矛盾日益加剧，95%以上的铁矿石储量为贫矿，平均品位仅32%左右，大多数为贫杂矿和复合矿。原矿品位较低，大型矿床仅占5%，可采储量较低，如已开发的1079个铁矿区，原矿品位20%的低品位矿达数百亿吨，仅河北张家口，承德地区就有55亿吨，大部分都为极贫铁矿，一般原矿品位TFe的含量在157%；磁性Fe含量在104%。据不完全统计，华北地区尚有数十亿吨未开发利用的极贫磁铁矿石；鞍山地区尚有数亿吨未开发利用的极贫赤铁矿石。现在国内开发利用极贫铁矿石的矿山企业较少，大多处于试验研究和经济评价阶段，只是近几年来由于铁精矿价格大幅度上涨，华北地区如：河北的承德、宣化

3、、唐山等地区开始陆续开发利用极贫铁矿。但尚未形成较大的规模，这是由于受成本高，技术水平和经济效益的制约。因此大规模开发利用极贫和低品位铁矿石转化为工业利用储量，使其具有开采和经济利用价值的铁矿石，具有深远的现实意义。1、国内外技术现状和发展趋势：根据资料报道，国外工业发达国家几乎未开发利用极贫铁矿，只有苏联卡奇卡纳尔采选公司，选矿厂开发利用了贫钛磁铁矿，年处理量为4000万吨。原矿TFe的含量为15.80%；经选别后最终精矿品位为61.5%；选矿比接近6。同样国内也未大规模进行开发利用极贫铁矿，只有河北地区、承德、宣化、唐山等地开始陆续开发利用极贫铁矿。之所以没有大规模开发和利用极贫磁铁矿，主

4、要原因是采选成本高、技术难度大和经济效益不好的原因。为了极贫磁铁矿资源的高效利用，现国内外出现比较成功的新工艺和新技术主要有：阶段磨矿弱磁选反浮选工艺。全磁选选别工艺。超细碎干或湿式弱磁选粗粒抛尾工艺。这三种工艺中，超细碎粗粒抛尾工艺正是实现降低采出矿石品位，使一部分非经济储量资源化。在扩大资源储量的同时，不降低选矿的入选品位，不提高选矿的生产成本。因此从目前国内外发展趋势来看，降低生产成本，在入磨前采用高效超细碎破碎机和选别设备，寻求更好的粗粒抛尾效果，大幅度提高入磨原矿品位，采用更彻底的“多碎少磨”的节能降耗有效方法，来创造极贫铁矿石的选矿经济效益是当前开发利用极贫铁矿石资源发展的一种趋势

5、。2、干式预选粗粒抛尾技术对于极贫磁铁矿而言，国内外大部分磁铁矿选厂均采用粗粒干式磁选抛尾的方法，在原矿入磨前抛弃大量尾矿来达到提高处理量，提高入选品位，降低生产成本，达到节能、降耗、增效的目的。但不是所有极贫磁铁矿都通过超细碎粗粒抛尾工艺，就能达到以上目的。对于那些矿石性质复杂，嵌布粒度极细的极贫磁铁矿，采用超细碎粗粒抛尾工艺，分选效果是不理想的。例如：河北承德县贫细磁铁矿当原矿品位TFe含量为7.747.42%；磁性Fe为5.50%给矿粒度为50mm时，可以抛弃产率为37.5687.11%；品位TFe含量为6.696.80%；磁性Fe为：3.824.80%的尾矿；粗精矿品位TFe含量可以提

6、高到8.3711.64%；磁性Fe为：6.5210.24%；可以使该贫细磁铁矿入选品位提高0.64个百分点，提高的幅度不大。但金属回收率却损失了32.4379.78%；磁性Fe回收率损失了2676%。由于损失到尾矿中的磁性Fe大于34%，损失太大，因此可以表明：象这种矿石性质复杂，嵌布粒极细，一般在0.030.2mm，原矿品位极低的贫细磁铁矿，不适合超细碎粗粒抛尾工艺。在目前选矿设备和技术条件下，开发利用这种复杂的贫细磁铁矿，经济效益是很差的。对于那些矿石性质不是很复杂，嵌布粒度不是很细的极贫磁铁矿试验研究表明：采用超细碎粗粒抛尾工艺，不论是干式或湿式弱磁选机粗粒抛尾分选效果都是较好的，但一般

7、湿式比干式抛尾效果更好。例如：河北张家口极贫磁铁矿当原矿品位TFe含量为10.5410.96%；磁性Fe为6.15%；给矿粒度为50mm时，经干式弱磁选抛尾可以抛弃产率为：74.5281.81%；品位TFe含量为：5.656.39%；磁性Fe为1.111.32%的尾矿，粗精矿品位TFe含量可以提高到24.8431.52%；磁性Fe为20.8927.87%；金属回收率为60.0652.28%；磁性Fe回收率为86.5082.44%预选粗粒抛尾后，使原矿品位提高了1420个百分点，磁性铁提高了1421个百分点。从上面试验结果可以看出：粗粒抛尾效果非常显著，获得了较佳的选矿技术指标。为极贫磁铁矿创造

8、较好的经济效益打下了坚实的基础。连续七年以来我们长沙选矿工程新技术研究所和长沙深湘通用机器有限公司对贫磁铁矿和极贫磁铁矿做了很多研究工作和选矿试验。试验研究结果表明：对于那些矿石性质不是很复杂，嵌布粒度不是特别细的极贫磁铁矿，采用超细碎干或湿式磁选粗粒抛尾技术是将来发展的方向。3.柱磨机超细碎技术我们知道“多碎少磨”技术，目前一直被公认是最先进技术。这是由于磨矿的能耗占整个破碎作业的80%以上。柱磨机超细碎技术，目前来说是比较先进的破碎技术。该设备之所以能使能耗大幅度降低，是由于能量得到更有效的转换，即能量最初从辊轮表面传递到颗粒上，然后在颗粒之间传递，实现“颗粒间破碎”或“料层间破碎”，大大

9、改善物料的可磨性。因此使得能量有效利用率大大提高。由于柱磨机具有单位破碎能耗低，破碎产品粒度细而均匀，粉状矿石分散性好，不成饼，超细碎出来的产品，直接可以进入干式或湿式磁选机进行预选粗粒抛尾，而且抛尾效果非常显著，选矿指标非常优越。因此柱磨机超细碎技术将是解决极贫铁矿选比大，尾矿量大，成本高等问题的主要关键技术，也是促进开发和利用极贫铁矿资源发展趋势，同时也是为极贫铁矿创造较好的经济效益的唯一途径。4、柱磨机在极贫磁铁矿中的应用研究2011年12月受晟视磁铁矿业有限公司的委托，对河北张家口极贫磁铁矿三个铁矿石进行了柱磨机超细碎预选粗粒抛尾工艺试验研究。原矿经长沙矿冶研究院分析检验中心化验结果：

10、西沟铁矿原矿TFe的含量为13.43%，磁性铁为9.28%。三盘铁矿原矿TFe的含量为10.67%，磁性铁为6.15%。砖楼铁矿原矿TFe的含量为6.57%，磁性铁为3.94%。河北张家口极贫磁铁矿，矿石主要以磁铁矿为主，伴生有少量赤褐铁矿，矿石成分比较简单，脉石矿物主要以硅酸盐矿物为主。针对该极贫铁矿石的特点，采用了“多碎少磨”的工艺，选用高效节能的超细碎设备柱磨机，优化粗粒抛尾预选工艺。其目的是提高该极贫铁矿石入选品位，增大球磨机的处理能力，大幅度降低选矿加工成本，达到节能、降耗、增效的目的。4.1、河北张家口极贫铁矿超细碎将运至我公司河北张家口三个极贫铁矿样西沟矿样三盘矿样砖楼矿样，分别

11、经鄂式破碎机破至20mm以下粒度后，再经柱磨机超细碎至05mm。超细碎后极贫铁矿石加工混匀，取出有代表性矿样进行原矿化学分析和原矿粒度分布特性筛析试验。然后将三个矿样分别用5mm标准筛进行筛分，筛上产品返回再磨，最后获得三个矿样的筛下产品，50mm作为弱磁选粗粒抛尾试验样品。其原矿粒度分布特性筛析试验结果见表1；表2；表3。表1、西沟矿样原矿柱磨机出料50mm筛析粒度分布表粒级/mm含量/%累积含量/%+59.075+311.3220.393+27.6228.012+13.8031.811+0.510.8742.680.5+0.212.9355.610.2+0.118.4474.050.1+0

12、.0743.5177.560.07422.44100.00合计100.00表2、三盘矿样原矿柱磨机出料50mm筛析粒度分布表粒级/mm含量/%累积含量/%+55.725+39.7815.503+27.9223.422+14.0627.481+0.513.6441.120.5+0.214.4055.520.2+0.116.5072.020.1+0.0743.1175.130.07424.87100.00合计100.00表3、砖楼矿样原矿柱磨机出料50mm筛析粒度分布表粒级/mm含量/%累积含量/%+55.775+310.5816.353+27.6724.022+13.5127.531+0.511

13、.6939.220.5+0.213.8453.060.2+0.118.3671.420.1+0.0743.0074.420.07425.58100.00合计100.00从以上表1；表2；表3可以看出，三个极贫磁铁矿原矿柱磨机超细碎50mm，获得了较好的结果：西沟矿样：5mm以下粒级占90.93%；3mm以下粒级占79.61%；2mm以下粒级占71.99%；1mm以下粒级占68.19%；0.074mm以下粒级占22.44%。三盘矿样：5mm以下粒级占94.28%；3mm以下粒级占84.50%； 2mm以下粒级占76.58%；1mm以下粒级占72.52%；0.074mm以下粒级占24.87%。砖楼

14、矿样：5mm以下粒级占94.23%； 3mm以下粒级占83.65%；2mm以下粒级占75.98%；1mm以下粒级占72.47%；0.074mm以下粒级占25.58%。超细碎后三个铁矿样的矿石粒级分布均匀，而且分散性好，此矿石粒度大部分已单体解离，适合于粗粒抛尾。4.2、河北张家口极贫铁矿预选粗粒抛尾原矿经柱磨机超细碎至05mm后，固定干式弱磁选机磁场强度和尾矿挡板距离，改变干式弱磁选机转速，进行了尾矿量的条件试验，其工艺流程图见图1。三个矿样试验结果见表4；表5；表6。+5mm超细碎原矿（2040mm）筛分柱磨机50mm干式筒式弱磁选机YC400400型尾矿粗精矿图1、原矿柱磨机超细碎粗粒抛尾

15、开路工艺流程图 4.2.1、西沟矿样干式弱磁选机粗粒抛尾试验表4、 西沟原矿干式磁选转速条件粗抛试验结果转速rpm给矿粒度(mm)产品产率%品位%回收率%TFeMFeTFeMFe5650粗精矿44.0222.8719.5274.4692.56尾矿55.986.161.2325.547.44原矿100.0013.519.28100.00100.006750粗精矿40.0825.1821.2172.2391.89尾矿59.926.481.2527.778.11原矿100.0013.979.25100.00100.007950粗精矿35.8226.6723.5971.2291.15尾矿64.186.

16、021.2728.788.85原矿100.0013.419.27100.00100.008850粗精矿32.1927.7824.4566.1284.81尾矿67.816.752.0833.8815.19原矿100.0013.529.28100.00100.00 从表4试验结果可以看出：当原矿品位TFe含量为13.5113.52%；磁性铁品位为9.28%时，可以抛弃产率为55.9867.81%；TFe品位为6.166.75%；磁性铁品位为1.232.08%的尾矿。粗精矿TFe品位可以提高到22.8727.78%；磁性铁品位为19.5224.45%，全铁金属回收率为74.4666.12%；磁性铁回

17、收率为92.5684.81%。预选粗粒抛尾后，使原矿TFe品位提高了914个百分点，磁性铁品位提高了1015个百分点，抛尾效果非常显著。4.2.2、三盘矿样干式弱磁选机粗粒抛尾试验表5、 三盘原矿干式磁选转速条件抛尾试验结果转速rpm给矿粒度(mm)产品产率%品位%回收率%TFeMFeTFeMFe5650粗精矿25.4824.8420.8960.0686.50尾矿74.525.651.1139.9413.50原矿100.0010.546.15100.00100.006750粗精矿21.8427.4223.9555.8285.18尾矿78.166.071.1744.1814.82原矿100.00

18、10.736.14100.00100.007950粗精矿19.3229.6826.6053.2583.85尾矿80.686.231.2346.7516.15原矿100.0010.766.13100.00100.008850粗精矿18.1931.5227.8752.2882.44尾矿81.816.391.3247.7217.56原矿100.0010.966.15100.00100.00从表5试验结果可以知道：当原矿品位TFe含量为10.5410.96%；磁性铁品位为6.15%时，可以抛弃产率为74.5281.81%；TFe品位为5.656.39%；磁性铁品位为1.111.32%的合格尾矿。获得粗

19、精矿TFe品位为24.8431.52%；磁性铁品位为20.8927.87%；全铁金属回收率为60.0652.28%；磁性铁回收率为86.5082.44%。预选粗粒抛尾后，使原矿TFe品位提高了1420个百分点，磁性铁品位提高了1421个百分点，获得了较佳的选矿技术指标。4.2.3、砖楼矿样干式弱磁选机粗粒抛尾试验表6、 砖楼原矿干式磁选转速条件粗粒抛尾试验结果转速rpm给矿粒度(mm)产品产率%品位%回收率%TFeMFeTFeMFe5650粗精矿17.2623.8820.9261.2291.62尾矿82.743.160.4038.788.38原矿100.006.733.94100.00100.

20、006750粗精矿14.6828.9823.7161.1588.78尾矿85.323.160.5138.8511.22原矿100.006.953.92100.00100.007950粗精矿12.6330.6226.8455.8486.26尾矿87.373.500.6244.1613.74原矿100.006.933.93100.00100.008850粗精矿11.0833.2929.7154.5983.50尾矿88.923.450.7345.4116.50原矿100.006.763.94100.00100.00从表6试验结果表明：当原矿品位TFe含量为6.736.76%；磁性铁品位为3.94%时

21、，可以抛弃产率为82.7488.92%；TFe品位为3.163.45%；磁性铁品位为0.400.73%的尾矿。粗精矿TFe品位可以提高到23.8833.29%；磁性铁品位为20.9229.71%。粗精矿全铁金属回收率为61.2254.59%；磁性铁回收率为91.6283.50%。预选粗粒抛尾后，使原矿TFe品位提高了1727个百分点，磁性铁品位提高了1726个百分点，抛尾效果非常好。5、目前现选厂三个采矿区生产情况该矿为三个采矿区，相应地建有三个破碎站。西沟、三盘、砖楼三个采矿区破碎车间均为三段破碎工艺，粗碎和中碎均采用鄂式破碎机，细碎采用反击式破碎机，破碎最终产品粒度为300mm，然后进行干

22、选。西沟矿区原矿磁性铁品位为9.28%，干选后粗精矿磁性铁品位为910%；三盘矿区原矿磁性铁品位为6.15%，干选后粗精矿磁性铁品位为78%；砖楼矿区原矿磁性铁品位为3.94%，干选后粗精矿磁性铁品位为4.55%。以上述三个矿区细碎后干选效果很不理想，粗精矿磁性铁品位提高1%左右。因此可以表明：细碎产品300mm抛尾效果很差，必须进行超细碎。在第三段细碎后增加一段超细碎，采用柱磨机超细碎05mm预选粗粒抛尾，这样可以获得较佳的抛尾效果及较佳的选矿技术指标。从三个矿区试验结果可以证明，平均可以抛弃产率为71.0880.51%，磁性铁品位为0.911.38%的合格尾矿，粗精矿磁性铁品位为20.44

23、27.34%，可以使原矿磁性铁品位提高1420个百分点，抛尾效果非常显著。现选厂生产一直效益不太好，生产工艺不够理想，希望能增加超细碎，对选厂进行改造。柱磨机超细碎预选粗粒抛尾工艺试验结果表明：工艺先进，技术指标优越，为该选厂技术改造提供了依据，为该选厂创造较好的经济效益打下了良好的基础。6、结论（1）为了保证极贫铁矿资源利用率和经济效益，在开发利用之前必须进行合理的工艺流程试验研究和经济效益核算，确定合理的入选品位和产品方案。极贫铁矿资源高效开发利用，使预选粗粒抛尾获得显著的选别技术指标，选择高效超细碎设备和选别设备是关键。（2）河北张家口极贫磁铁矿，采用柱磨机超细碎05mm，干式弱磁选机粗粒抛尾，获得了