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我國鐵礦選礦技術的進展及發展方向
發布日期:2007/10/12 16:34:12  來源:http://www.csteelnews.com/101392/101425/28587.html  

    我國鐵礦石資源供給形勢

    隨著我國經濟持續高速的發展,鋼鐵工業迅速發展。國內各鋼鐵企業對礦石的需求量增長迅猛,國內的礦山生產已遠遠滿足不了需求,不得不依靠國外的優質鐵礦石資源。據統計,1985年我國進口鐵礦石突破1000萬t,2002年突破1億t,2004年突破2億t,2005年1~7月份累計進口鐵礦石已達2億t。

    國內的鐵礦石資源中易選的磁鐵礦資源日益減少,充分利用國內的資源,提高鋼鐵企業礦石的自給率,緩解進口鐵礦石的壓力,維持優質的鐵礦原料供給,必須以科技的進步來推動貧鐵礦資源的高效開發與利用。我國鐵礦礦床類型多,貯存條件復雜,礦石類型多,硫、磷、二氧化硅等有害組分含量高,多組分共生鐵礦石占了很大比重,而且有用組分嵌布粒度細,因此采選難度大、效率低、產品質量差。

    幾十年來,廣大選礦工作者針對我國鐵礦資源“貧、細、雜”的特點開展了大量的研究工作,解決了諸多技術難題,使我國鐵礦選礦技術得到長足進步和發展,總體水平有很大提高。尤其是近年來,研制并成功應用了新的高效分選設備、新的高效浮選藥劑以及新的分選工藝。從而使選礦工藝指標取得了突破性進展。

    磁鐵礦選礦技術進展

    磁鐵礦選礦是鐵礦石選礦的主體,在國內鐵精礦產量中,磁鐵礦精礦約占3/4。多年來磁鐵礦選礦技術不斷發展和進步,磁鐵礦選礦廠生產指標有了較大的改善,精礦品位從60%左右提高到65%~67%。目前鋼鐵工業對原料的要求越來越高,圍繞“提鐵降硅”國內做了大量的研發工作,磁鐵礦精礦品位由65%提高到68.5%,Si02由8%~9%降至4%。新型磁選設備的應用和反浮選工藝的推廣是“提鐵降硅”的主要方向。

    1 新型磁選設備的應用
 
    (1)磁團聚重選機

    該設備于1985年初試制成功,開始在首鋼水廠進行了工業試驗并獲得了很好的分選效果。設備的整個分選區內形成一個適當的磁場強度分布,比較均勻的弱磁場,磁場梯度小。磁性顆粒與脈石顆粒的分選主要取決于重力和上升水流力大小。磁團聚重選工藝的工業生產實踐說明,該設備可提高精礦品位2~3個百分點。另外首鋼礦業公司研制了變徑磁團聚重選機和電磁聚機,在首鋼水廠、大石河鐵礦選礦廠得到了應用。
 
    (2)磁選柱
 
    磁選柱是鞍山科技大學研制成功的一種新型高效磁選設備,給入的物料中的磁性部分在弱磁場作用下形成的弱磁聚團在磁力及重力聯合作用下向下運動,而夾雜于其中的脈石在上升水流的作用下向上運動,磁聚團在向下運動過程中受多次的淘洗。品位逐漸提高。設備在本鋼南芬選礦廠和歪頭山選礦廠、吉林板石溝選礦廠得到了應用。東北大學研制成功脈沖振動磁場磁選柱,該設備在線圈內形成自上而下不斷“運動”的振動磁場。較強的“振動”磁場與較強的上升水流相結合,可基本消除磁性夾雜,大幅提高鐵精礦品位。在不同電流條件于實驗室對本鋼南芬選礦廠的細篩給礦進行選別,可提高品位3.54~8.27個百分點。該設備已應用于丹東地區含硼鐵礦石的精選及朝陽某廠生產超級鐵精礦。

    (3)低場強自重介跳汰機

    北京科技大學礦物加工室經過多年研究,開發低場強自重介跳汰機,將磁電、跳汰與重介質選礦結合起來。可作為磁鐵礦精選設備。2000年研制的300mm的小型設備用于提高首鋼水廠選礦廠鐵精礦品位。工業分流試驗結果:給礦品位為62.64%,精礦品位為68.27%,作業回收率91.72%。
 
    (4)低場強脈動磁選機

    低場強脈動磁選機由馬鞍山礦山研究院研制成功,具有以下特點:磁系包角大。極數多;磁感應強度較低,且從掃選區到精礦卸料區由高到低呈不均勻分布;設有永磁脈動裝置,可在旋轉的圓筒表面形成永磁脈動磁場以松散磁團聚,剔除夾雜的脈石。該設備在酒鋼選礦廠、鞍鋼大孤山選礦廠進行了工業試驗,結果表明能更好地拋出細粒脈石和貧連生體。
 
    (5) BX多極磁選機

    BX多極磁選機由包頭新材料應用設計研究所研制成功,弓長嶺選礦廠應用試驗表明,BX磁選機精礦品位比原磁選機提高了4.7%,尾礦品位降低了0.5%,尾礦磁性鐵降低了0.62%,尾礦產率為12.66%。在大孤山進行工業試驗,試驗表明其提質效果明顯:原礦品位為29.73%,獲得精礦品位67.44%,尾礦品位10.25%,金屬回收率77.27%的選礦指標。

    2 磁鐵礦反浮選工藝的應用

    對于脈石為硅質的磁鐵精礦進行提質。反浮選脫硅是很好的途徑。尖山選礦廠鐵精礦品位反浮選之前為65.15%。含Si028%。馬鞍山礦山研究院針對該礦石采用一粗、一精、三掃的工藝流程進行陰離子反浮選提鐵降硅,反浮選精礦鐵品位68.18%、 S1024%。弓長嶺選礦廠磁選最終產品的TFe品位為65.5%,用陽離子反浮選法對磁選精礦進行再選,浮選精礦品位達到68.8%,Si023.90%,鐵回收率98.50%e。魯南礦業公司選礦廠采用陰離子反浮選后,磁鐵精礦品位由原來64%提高到了67%。

    武漢理工大學研制了新型耐低溫陽離子捕收劑 GE-601,克服了十二胺等起泡量大、泡沫發粘、難消泡,泡沫產品難處理的缺點。反浮選某磁選磁鐵礦精礦,在溫度22℃時獲得的指標為:精礦鐵品位69.31%、回收率97.90%;在12℃低溫條件下,獲得了與常溫條件基本一致的良好指標:精礦Fe品位69.17%、回收率為97.87%。

    赤鐵礦選礦技術進展

    赤鐵礦石(包括磁鐵-赤鐵混合礦石)是我國重要鐵礦資源。20世紀60年代初期,國內主要采用焙燒-磁選及單-浮選工藝處理赤鐵礦石,生產技術指標較差。經過不斷攻關改造,指標雖然有所改善。近年來,一些新工藝、新設備、新藥劑的成功研制與應用使赤鐵礦選礦技術取得了重大突破。

    1 Slon立環脈動高梯度磁選機

    贛州有色冶金研究所研制出Slon型脈動高梯度磁選機。經20多年的不斷改進,已經具有很好的穩定性和良好的分選性,廣泛應用于我國紅礦選礦。

    鞍鋼調軍臺選礦廠應用SLon-2000立環脈動高梯度磁選機代替原有的平環強磁選機后,鐵精礦品位提高1.19個百分點、尾礦品位降低1.56個百分點、鐵回收率提高8.19個百分點。從2001年至2004年,齊大山選礦廠進行流程改造時用Slon-1750強磁機控制細粒級尾礦品位。Slon-1500中磁機控制螺旋溜槽尾礦品位。新流程的鐵精礦品位達到67.50%以上,鐵回收率達到78%。東鞍山燒結廠將Slon-1750立環脈動高梯度中磁機用于控制螺旋溜槽尾礦品位,提前拋出部分粗粒尾礦,全流程的中礦循環量由161.56%降低至90%以下。

    攀枝花鐵礦密地鐵選礦廠將Slon-1500立環脈動高梯度磁選機應用于微細粒級鈦鐵礦磁選-浮選流程中。當給礦的Ti02品位為9.23%時,經一次磁選,獲得了含Ti02為19.58%的精礦。其回收率為63.12%。2004年福建上杭湖洋鐵礦采用1臺Slon-1250立環脈動高梯度磁選機,取得了綜合鐵精礦品位63%的較好指標。昆鋼大紅山選礦廠使用Slon-1500立環脈動高梯度磁選機進行了一段強磁粗選和二段強磁精選,最終精礦品位達到64%、回收率達到80%以上。滿銀溝鐵礦采用一臺Slon-1000立環脈動高梯度磁選機和一臺 Slon-750立環脈動高梯度磁選機組成一粗一掃流程。粗選精礦品位60.31%、產率42.75%、回收率51.40%;掃選精礦品位為55.17%、產率19.24%、回收率29.36%。馬鋼姑山鐵礦1989年至2001年,對原流程進行強磁選改造,一段磨礦后采用3臺 Slon-1750磁選機粗選拋尾,粗精礦進二段磨礦,然后用3臺Slon-1750磁選機精選,精選作業的尾礦再用SLon-1500磁選機掃選。與原一段磨礦重選流程相比較,磁選流程鐵精礦品位高4.57個百分點,回收率高14.88個百分點。為解決產品含硫、磷較高的缺點,梅山鐵礦采用弱磁選機回收磁鐵礦,16臺Slon-1500強磁選機用于回收礦物中的赤鐵礦和菱鐵礦。該流程鐵的作業回收率81.64%,含硫量0.464%,含磷0.327%,除硫率57.28%,除磷率69.13%。

    2 赤鐵礦反浮選工藝

    我國目前赤鐵礦反浮選工藝多采用陰離子反浮選的選別工藝。

    鞍鋼調軍臺選礦廠采用兩段連續磨礦、弱磁-強磁-陰離子反浮選流程,精礦鐵品位達67.5%,鐵回收率75%~78%。齊大山選礦廠一選車間、二選車間將“階段磨礦、重選-磁選-酸性正浮選”工藝流程,分別按“階段磨礦、重選-磁選-陰離子反浮選”工藝流程進行了改造。2003年上半年,在原礦品位為29.50%的情況下。實現鐵精礦品位67.40%以上,尾礦品位11.00%以下。2002年東鞍山燒結廠一選車間按兩段連續磨礦、中礦再磨、重選-強磁-反浮選的流程進行了改造。鐵精礦品位達到了64.38%。2003年鞍山礦業公司研究所在對關寶山鐵礦石進行了選別工業試驗研究,采用兩段連續磨礦、中礦再磨、重選——強磁——陰離子反浮選工藝,精礦品位為64.62%,尾礦品位為15.63%。

    鐵礦選礦技術的發展方向

    1 難選鐵礦石選礦技術

    褐鐵礦中富含結晶水,用物理選礦方法鐵精礦品位很難達到60%,但焙燒后因燒損可大幅提高鐵品位,同時褐鐵礦在磨礦過程中泥化現象嚴重。分選時的金屬回收率低。為進一步提高江西鐵坑鐵礦選礦指標,馬鞍山礦山研究院進行了強磁——反浮選新工藝研究,采用強磁選獲得粗精礦,強磁精礦進反浮選作業進一步除雜,鐵精礦品位達到56.73%。回收率為58.52%。陳興華等針對廣東某褐鐵礦進行了不同浮選工藝方案試驗,最終采用陽離子浮選脫硅工藝。在較佳工藝參數條件下。閉路流程獲得了精礦品位為59%以上、鐵回收率為84%左右的良好指標。李永聰采用浮選、重選、磁選和焙燒磁選等選礦方法進對新疆某褐鐵礦行了試驗研究。研究結果表明,焙燒磁選工藝可獲得鐵精礦品位59.12%、回收率為92.19%的技術指標。王毓華針對某褐鐵礦采用單一反浮選工藝選別,研究了脫泥、單一陽離子及陰陽離子聯合等技術方案對反浮選指標的影響。結果表明。采用添加新型陽離子表面活性劑DTL脫泥、石灰活化含硅礦物、淀粉抑制鐵礦物、油酸及十二胺聯合使用的新工藝方案,取得良好的指標:鐵品位57.18%、回收率74.9%。

    我國菱鐵礦資源較為豐富,已探明儲量18.34億t。菱鐵礦含鐵品位低,采、選、冶均較困難,且多數位于陜西、山西、貴州、甘肅和青海等西部缺水地區,特別需要開發適合其自然條件的礦物加工技術。菱鐵礦的理論鐵品位較低,經常與鈣鎂錳呈類質同象共生,用物理選礦方法鐵精礦品位很難達到45%以上,焙燒后因燒損品位可大幅提高。孫炳泉對太鋼峨口鐵礦尾礦中碳酸鐵礦物的回收進行了研究,采用篩分強磁選浮選聯合流程,最終鐵精礦品位為35%以上(焙燒后鐵品位為51%以上)。羅立群等對陜西大西溝菱鐵礦礦石進行了試驗研究,結果表明應用中性磁化焙燒干式自然冷卻異地磁選技術,將在700℃下焙燒70min的焙燒礦先封閉冷卻至400~300℃,再排入空氣中冷卻至室溫,可形成強磁性的磁鐵礦和γ-Fe203,焙燒礦的磁選流程試驗獲得了精礦鐵品位59.56%~59.37%、鐵回收率達72.03%~73.72%的良好指標。

    鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細且經常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹,是最難選的鐵礦石類型。這種鐵礦石另外一個特點是通常含磷偏高,介于0.4%~1.1%之間,有的更高。陳述文等分別采用固定床法和流動床法,其中包括內加熱法和外加熱法對貴州赫章鮞狀赤鐵礦石進行了直接還原-磁選試驗,直接還原可改變其物相由氧化鐵轉變為可采用弱磁選分離的金屬鐵,將礦石的微細粒的鮞狀結構轉變為粒度粗大的粒狀結構,為選別回收創造條件。童雄曾提到某種新工藝對某鮞狀赤鐵礦進行選冶回收,在成本大幅度降低情況下,鐵精礦品位和回收率分別達55.62%和41.51%。

    2 預選技術

    2004年中鋼集團馬鞍山礦山研究院與德國 KHD洪堡威達克公司對馬鋼高村低品位鐵礦石進行了高壓輥磨機半工業試驗及輥磨產品選別試驗。對3~0 mm品位為26.27%的輥磨產品進行磁選預拋尾,可預先拋除產率47.80%、品位8.3l%的合格尾礦。酒泉鋼鐵公司采用美國奧托昆普公司的永磁強磁選機對塊礦預拋尾,鐵品位可提3.08個百分點,拋尾產率達14.28%。長沙礦冶研究院研制的DPMS永磁強磁選機也在多家選廠獲得了應用。馬鞍山礦山研究院研制的粗粒永磁輥式強磁選機在梅山礦業公司、四川會東滿銀溝礦業集團公司獲得了應用。

    結語

    目前我國經濟的發展受資源的制約嚴重.科學地發展我國的礦業,合理利用礦業資源,實現資源的高效利用,核心在于科技的進步。鋼鐵工業在國展經濟中起舉足輕重的地位,鐵礦資源的高效利用應是選礦工作者一項艱巨的任務。多年來國內各相關院校和礦山企業在這方面作了很多的工作:在磁鐵礦選礦技術、赤鐵礦選礦技術方面取得了許多成果,如各種弱磁場磁選設備及反浮選工藝在鐵精礦提質降質方面發揮了很大的作用;在貧鐵礦資源利用方面也有了一定的進步,在提高入磨鐵礦石品位的同時提高的貧礦資源的利用率。今后我們還需加強復雜難選鐵礦資源的利用,以實現鐵礦資源利用技術的整體提高。


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