极细的低品位铁矿石辊式磨机选矿优化基本工艺的研究应用及应用.doc

极细低品位铁矿石辊式磨机选矿优化工艺研究及应用
郝志刚1.2 徐毅茹1. 刘靖2.3
（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：
对湖北省谷城县嵌布粒度极细低品位磁钛铁矿中磁铁矿进行了辊式磨机选矿工艺研究，并进行了选矿回收实验，其实验成果表白：选用高效节能超细碎设备，采用优化磁铁矿预选新工艺：辊式磨机超细碎(0~5mm)—粗粒抛尾—磨矿—弱磁精选。可以获得铁精矿产率14.49%；品位TFe含量65.12%；回收率61.90%较佳指标。辊式磨机超细碎对贫铁矿预选分选效果起了重要作用，为贫铁矿石入球磨之迈进行粗粒抛尾，实现该丢早丢，充分回收创造了有利条件。这对贫铁矿石提高磨矿系统生产能力、节能降耗创造了较好经济效益，为贫铁矿资源开发和运用品有极其重要意义。

核心词：低品位铁矿，嵌布粒度极细，辊式磨机超细碎，预选优化工艺

当前，国内铁矿资源中易选铁矿资源日益减少，铁矿资源特点是贫矿多，富矿少，伴生矿产多，矿石组分比较复杂，矿石嵌布粒度大多较细，给选矿导致一定困难。从技术上来讲，迫切需要先进技术、先进工艺和先进设备，来推动贫铁矿资源高效开发与运用。从经济效益来讲，选矿厂对于贫铁矿生产，必要扩大生产规模，必要扩大原矿解决能力，节能降耗，减少选矿加工成本，才会有较好经济效益。在矿石进入磨矿作业之前，将混入矿石中一某些脉石矿物预选剔除，实现该丢早丢，以利于提高原矿品位。
采用超细碎粗粒抛尾优化预选工艺，这是贫铁矿提高生产能力、节能降耗、创造较好经济效益行之有效办法。
湖北谷城县铁矿原矿品位TFe含量14～15%，伴生有钛铁矿，其TiO2含量6~7%，矿区TFe总储量1.9亿余万吨，TiO21000余万吨，适当露天开采。由于该矿为贫铁矿床，始终未得到开采运用，随着国内铁矿石形势好转，选矿技术水平提高，迫切需要先进选矿工艺和设备来推动贫铁矿资源高效开发与运用，这是该矿山当前首要任务。
湖北谷城县铁矿曾在1980~委托多家研究所对该铁矿石进行了多次选矿实验，但始终未获得适当选矿工艺流程及较好选矿指标。普通获得选矿技术指标：铁精矿产率为14.77%~12.96%；铁精矿品位TFe含量为58.45~63.35%；回收率为57.12~54.32%。为了获得较好选矿工艺和选矿技术指标，为了探讨最佳铁矿石预选新工艺和新设备，于7月委托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，为矿山建设500万吨/年选矿厂做铁矿选矿研究实验，为选矿工艺设计，设备选型提供基本数据。
针对湖北谷城县铁矿贫、细、杂特点，进行了进一步细致研究，如果采用常规选矿工艺解决这种矿石，单位电耗高、钢耗高、水耗高、经济效益差。因而咱们提出了优化贫铁矿超细碎预选工艺：选用高效节能超细碎设备辊式磨机，采用多碎少磨工艺，减少铁矿石入球磨机粒度，为铁矿石入球磨机之迈进行粗粒抛尾，实现该丢早丢，充分回收，创造了有利条件，这对贫铁矿石提高磨矿系统生产能力，节能降耗，创造较好经济效益，具备深远现实意义。
该项目小型实验，采用辊式磨机超细碎(0~5mm)—干式弱磁选机粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选机精选开路工艺流程。当原矿品位TFe含量为15.25%时，获得了铁精矿产率为14.49%；铁精矿品位TFe含量为65.12%；回收率为61.90%较佳选矿技术指标，为设计建厂提供了根据。
1、辊式磨机超细碎对嵌布粒度极细低品位铁矿作用
嵌布粒度极细低品位铁矿石在进行超细碎作业时，由于铁矿石在料层状况下，受到迅速旋转磨辊重复多次碾压和搓揉，使得矿石碾压成细粒及粉末状。从而使有用矿物与脉石结合界面即会发生疲劳断裂或发生微裂纹和内应力，某些结合界面也会完全分离。这样很大一某些有用矿物便获得了完全单体解离，另一某些没有完全单体解离颗粒内部结合界面处，也会产生微裂纹或内应力。当获得了完全单体解离或某些单体解离颗粒，进入预选作业粗粒抛尾时，便可获得品位较高粗精矿和品位较低尾矿。这种脉石矿物较少粗精矿进入球磨机时，没有完全单体解离颗粒内部结合界面，由于具有大量微裂纹和内应力，因而在球磨机中，这某些颗粒中有用矿物和脉石便很容易获得更好单体解离。这样粗精矿磨矿后有助于磁选精选作业提高最后精矿品位。
嵌布粒度极细低品位铁矿石经辊式磨机超细碎后，预选：干式弱磁选可以抛弃40%左右品位较低尾矿，湿式弱磁选可以抛弃50%左右品位较低尾矿。其因素在于辊式磨机超细碎产品粒度很小，粒度分布范畴广，其中-5mm如下粒级达80%以上，-1mm如下粒级达50%以上，-200目粒级达20%左右，其超细碎产品呈粉末状，因此这种粒级分布铁矿石进行预选，粗粒抛尾时会获得明显选别效果。
2、湖北谷城县低品位铁矿开发运用选矿技术
2.1试样制备
由湖北谷城县铁矿采用具备代表性岩芯样400kg，经PE125×150型颚式破碎机破至25mm如下粒度后，再经ZMJ900A辊式磨机进行超细碎至0~5mm，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实验。然后用5mm原则筛进行筛分，筛上产品反回辊式磨机进行超细碎后与筛下产品合并在一起，采用堆锥法混匀，然后分别缩分取样，称重进行试样配制，取出实验样品作为预选粗粒抛尾实验样品。
2.2原矿辊式磨机出料筛析实验
粒 级
(mm)
+5
-5~
+3
-3~
+2
-2~
+1
-1~
+0.5
-0.5~
+0.2
-0.2~
+0.1
-0.1~
+0.074
-0.074
共计
含量（%）
11.11
9.30
6.95
10.04
12.01
10.91
14.54
4.67
20.47
100.00
累积含 量（%）

20.41
27.36
37.40
49.41
60.32
74.86
79.53
100.00

表1、原矿辊式磨机出料5 . 0mm筛析粒度分布表
表1成果表白：原矿辊式磨机超细碎获得了较好成果：-5mm如下粒级占88.89%，-0.074mm如下粒级占20.47%。超细碎后铁矿石粒级分布较均匀，此矿石粒度适合于粗粒抛尾，可在入球磨机前抛弃大量尾矿，减少粗精矿入磨量和减少入球磨机粗精矿粒度，提高粗精矿品位，为下道磁选精选工序创造了良好条件。
2.3矿石中铁矿物赋存状态分析
表2、铁化学物相分析成果
铁矿物质类型
钛磁铁
碳酸铁
硫化铁
硅酸铁
赤褐铁
TFe
铁含量%
8.72
0.028
0.31
5.43
0.57
15.11
分布率%
57.71
0.52
2.05
35.94
3.77
100
由表2可知，铁重要分布在钛磁铁矿和硅酸盐矿物中，磁性铁中铁分布率为54.27%。硅酸盐矿物中铁分布率为35.94%，赤褐铁矿中为3.77%；磁铁矿可以通过弱磁工艺回收，赤褐铁矿可以通过强磁工艺回收。
2.4原矿多元素化学分析
表3、原矿多元素化学分析成果(%)
元素
TFe
Fe2O3
SiO2
Al2O3
Na2O
MgO
含量
14.68
18.27
35.87
5.30
0.54
12.25
元素
CaO
K2O
TiO2
MnO
SO3
P2O5
含量
17.05
0.60
6.46
0.21
0.58
1.32
元素
SrO
ZrO2
CuO
ZnO
BaO
Cl
含量
0.031
0.095
0.015
0.027
0.064
0.025
表3矿样化学成分分析表白：矿石TFe含量较低，仅为14.68% ，其中Fe2O3含量为18.27%；TiO2含量为6.46%，铁和钛铁矿是选矿重要回收对象。杂质SO3含量为0.58%，P2O5含量为1.32%，有害元素硫和磷较高，需选矿进行排除。
2.5原矿重要矿物嵌布粒度特性
依照矿石嵌布粒度记录分析成果，当磨矿细度达-0.074mm(-200目)时，磁铁矿、钛铁矿和黄铁矿90%以上可单体解离，磨矿细度达-0.037mm（-400目）时，三种矿物单体解离度均达到98%以上，要使三种矿物完全单体解离，磨矿细度应在0.074mm~0.037mm。
3.原矿超细碎预选粗粒抛尾实验
3.1干式弱磁选机粗粒抛尾实验
原矿采用我司生产型号为ZMJ900A辊式磨机进行超细碎，原矿给矿粒度为30mm，一次将矿石碎至0~5mm，生产能力为20~30t/h。超细碎产品经预先筛分至-5mm如下粒级后，用YCφ400-400型干式弱磁选机进行粗粒抛尾。由条件实验成果拟定：干式弱磁选机实验条件为：固定磁场强度为1400Oe，分选辊筒转速56rpm，解决量为3t/h。变化尾矿挡板距筒皮距离，进行尾矿量条件实验。其工艺流程图见图1，实验成果见表4。
原矿(30~45mm)

辊式磨机超细碎
筛 分
0~-5mm
+5mm

干式筒式磁选机
YCφ400-400型

粗精矿
尾矿

图1 原矿辊式磨机超细碎—干式弱磁选机粗粒抛尾开路工艺流程图

表4、原矿干式弱磁选机尾矿挡板条件(-5mm)粗粒抛尾实验成果
磁场强度(KA/m)
挡板距离
（mm）
粒级
（mm）
产 品
产率
%
品位%
回收率%
TFe
TFe
111.4
40
0~-5
粗精矿
66.91
18.01
83.62
尾矿
33.09
7.13
16.38
原矿
100.00
14.41
100.00
111.4
20
0~-5
粗精矿
60.86
19.91
81.23
尾矿
39.14
7.16
18.77
原矿
100.00
14.92
100.00
111.4
10
0~-5
粗精矿
56.65
20.63
78.61
尾矿
43.35
7.33
21.39
原矿
100.00
14.87
100.00
从表4可知，原矿辊式磨机超细碎0~-5mm粗粒抛尾获得良好选矿指标。随着干式弱磁选机尾矿挡板距筒皮越近，截得尾矿越多，尾矿品位和粗精矿品位也随着提高，但回收率有所下降。实验拟定尾矿挡板距筒皮距离为10mm为适当。干式磁选可以抛弃产率为43.35%；品位TFe含量为7.33%；回收率为21.39%尾矿。
3.2湿式弱磁选机粗粒抛尾实验
原矿辊式磨机进行超细碎后采用DCφ400-300型湿式电磁弱磁筒式磁选机，固定磁场强度1325Oe，分选辊筒转速56YPM，解决量为3t/h，变化给矿粒度，进行粗粒抛尾实验，其工艺流程图见图2，实验成果见表5。
原矿

辊式磨机超细碎
筛 分
+5mm
+3mm
+2mm
0~-5mm
0~-3mm
0~-2mm

湿式筒式 弱磁选机
DCφ400-300
尾矿
粗精矿

图2 原矿辊式磨机超细碎—湿式弱磁选机粗粒抛尾开路工艺流程图

表5 原矿湿式弱磁选机给矿粒度条件粗粒抛尾实验成果
磁场强度(KA/m)
给矿浓度
（%）
粒级
（mm）
产 品
产率
%
品位%
回收率%
TFe
TFe
105.4
40
0~-5
粗精矿
43.38
25.54
73.28
尾矿
56.62
7.14
26.72
原矿
100.00
15.12
100.00
105.4
40
0~-3
粗精矿
39.81
25.85
70.38
尾矿
60.19
7.19
29.62
原矿
100.00
14.62
100.00
105.4
40
0~-2
粗精矿
39.22
27.27
71.62
尾矿
60.78
6.98
28.38
原矿
100.00
14.94
100.00
从表5可知，原矿辊式磨机超细碎，-5mm；-3mm；-2mm如下粒级，采用湿式弱磁选机进行粗粒抛尾，获得了较佳选矿指标，随着给矿粒度减小，抛出尾矿产率增长，而尾矿品位变化不大，但粗精矿品位明显增长，回收率约有减少，实验拟定磁场强度在1200~1325Oe、给矿粒度在3~5mm如下粒级为适当。
4.原矿辊式磨机超细碎—粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选开路工艺流程实验
原矿辊式磨机超细碎至0~5mm后，经筛分至0~-5mm，然后用干式弱磁选机进行粗粒抛尾，所得到粗精矿再进行磨矿，细度为-200目占99.67%，然后再进行二段湿式弱磁选，最后获得高品位铁精矿。其工艺流程图见图3，实验成果见表6。

原矿30~45mm

超细碎
辊式磨机0~5mm
筛 分
+5mm
-5~0mm

干式弱磁选
1400Oe(粗粒抛尾)
尾矿1
磨矿 -200目占99.67%
湿式弱磁选
1000Oe
湿式弱磁选尾矿2

中矿
精矿
800Oe

图3 原矿辊式磨机超细碎—粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选开路工艺流程图

表6 原矿超细碎—粗粒抛尾—磨矿—二段弱磁精选
开路流程实验成果
干式弱磁选机
挡板距离（mm）
磨矿细度
-200目（-0.074mm）占%
产 品
产率
%
品位%
回收率%
TFe
TFe
20
99.67
精 矿
14.49
65.12
61.90
中 矿
1.33
18.78
1.64
尾 矿1
39.14
7.16
18.36
尾 矿2
45.04
6.14
18.10
原 矿
100.00
15.25
100.00
10
99.67
精 矿
13.30
64.49
57.05
中　矿
0.61
20.67
0.86
尾 矿1
43.35
7.33
21.14
尾 矿2
42.74
7.38
20.95
原　矿
100.00
15.04
100.00
从表6实验成果可知，原矿用辊式磨机超细碎—干式弱磁选机粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选机精选开路流程，获得了较佳选矿指标。实验条件选取干式弱磁选机挡板距离为20mm为适当。所获得选矿技术指标为：铁精矿产率为14.49%；铁精矿品位TFe含量为65.12%；回收率为61.90%，
5. 结语
5.1 湖北省谷城县嵌布粒度极细低品位磁钛铁矿经选矿优化工艺研究，采用辊式磨机技术，拟定了辊式磨机超细碎（0-5mm）—干式弱磁选机粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选机精选工艺流程。采用这种优化工艺，可以减少铁矿石入球磨机粒度，为铁矿石入球磨机之迈进行粗粒抛尾，实现“该丢早丢”，创造了良好条件，这对提高贫铁矿磨矿系统生产能力，节能降耗，创造较好经济效益，具备极其重要意义。
5.2 该贫磁钛铁矿重要回收金属矿物为磁铁矿和钛铁矿。磁铁矿可采用弱磁选回收。钛铁矿可采用强磁—浮选工艺回收。最后产品必要除杂质，降硫除磷。
5.3 该矿中磁铁矿、钛铁矿嵌布粒度普通在0.105mm(140目)~0.052mm(300目)，嵌布粒度很细，磨矿粒度达-0.074mm(-200目)时，单体解离为90%以上；磨矿粒度达-0.037mm(-400目)时，单体解离度98%以上，要使金属矿物完全单体解离，磨矿细度应在0.074mm~0.037mm。因而对这种矿石必要采用细磨，使铁矿石单体解离，才干提高精矿品位和回收率。
5.4湖北谷城县铁矿采用辊式磨机超细碎—干式弱磁选机粗粒抛尾(0~-5mm)开路工艺流程，当原矿品位为14.41%~14.87%时，可以抛弃产率为33.09~43.35%，品位TFe含量为7.13~7.33%，回收率为16.38~21.39%尾矿。干式弱磁选粗粒抛尾获得了良好选矿指标。
5.5湖北谷城县铁矿采用辊式磨机超细碎—湿式弱磁选粗粒抛尾(-5~-2mm)开路工艺流程，当原矿品位为：15.12~14.94%时，可以抛弃产率为56.62~60.78%，品位TFe含量为7.14~6.98%，回收率为26.72~28.38%尾矿。获得了比干式弱磁选粗粒抛尾更好选矿技术指标。
5.6 湖北谷城县铁矿采用辊式磨机超细碎(0~-5mm)—干式弱磁选机粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选机精选开路工艺流程，获得了较佳选矿技术指标（见表6）。所获得较佳指标为：铁精矿产率为14.49%；铁精矿品位TFe含量为65.12%；回收率为：61.90%。
5.7 推荐流程：原矿辊式磨机超细碎(0~-5mm)—干或湿式弱磁选机粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选机精选工艺流程这一新工艺和设备，具备工艺简朴，设备先进，选矿指标优越，经济效益明显特点，为新建选厂提供了根据。
5.8湖北利拓投资有限公司依照湖北省谷城县铁矿实验成果，决定采用原矿辊式磨机超细碎（0~-5mm），干式弱磁选机粗粒抛尾—磨矿—二段湿式弱磁选机精选工艺流程。委托湖北大冶有色设计院，选矿设计研究所进行设计。现已拟定了设计方案，并跟长沙深湘通用机器有限公司签定了购买6台ZMJ1600A辊式磨机合同书，为矿山建设500万吨/年选矿厂选矿工艺设计及设备选型正在做准备工作。