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内蒙古某贫磁铁矿石高压辊磨—磁选预选试验
2017-05-27
内蒙古某贫磁铁矿石为含磁铁矿石英岩,矿石铁品位为34. 21%,杂质成分主要为SiO2 。 矿石中铁主要 以磁铁矿形式存在,铁在磁铁矿中分布率为57. 94%,其次为硅酸铁,占总铁的21. 25%。为给该矿 石的合理预选工艺 提供参考,进行了高压辊磨—磁选预选抛尾试验。结果表明:破碎至-30 mm 矿石经高压辊磨闭路破 碎至-3 mm 后湿 式预选指标优于高压辊磨闭路破碎至-5 mm 后干式预选指标,-3 mm 产品在磁场强度为151. 27 kA/ m 条件下弱磁 选,获得的预选精矿铁品位为43. 02%、回收率为83. 21%,磁性铁品位为29. 81%、回收率为99 . 17...
Series No. 490ꢀ Aprilꢀ 2017 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 总第 490期 METAL MINE 2017 年第 4 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ · 矿物工程· 内蒙古某贫磁铁矿石高压辊磨—磁选预选试验 曹ꢀ 钊ꢀ 屈奇奇ꢀ 曹永丹ꢀ 张金山 内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古 包头 014010) ( 摘ꢀ 要ꢀ 内蒙古某贫磁铁矿石为含磁铁矿石英岩,矿石铁品位为 34. 21% ,杂质成分主要为 SiO2 。 矿石中铁主要 以磁铁矿形式存在,铁在磁铁矿中分布率为 57. 94% ,其次为硅酸铁,占总铁的 21. 25% 。 为给该矿石的合理预选工艺 提供参考,进行了高压辊磨—磁选预选抛尾试验。 结果表明:破碎至ꢁ30 mm 矿石经高压辊磨闭路破碎至ꢁ3 mm 后湿 式预选指标优于高压辊磨闭路破碎至ꢁ5 mm 后干式预选指标,ꢁ3 mm 产品在磁场强度为 151. 27 kA/ m 条件下弱磁 选,获得的预选精矿铁品位为 43. 02% 、回收率为 83. 21% ,磁性铁品位为 29. 81% 、回收率为 99. 17% ,可抛除产率为 33. 79% 的废石。 矿石可磨度对比试验结果表明,在获得相同的磨矿细度时,高压辊磨破碎后矿石所需要的磨矿时间 更短,且高压辊磨破碎粒度越细,矿石的可磨度越好。 关键词ꢀ 高压辊磨ꢀ 贫磁铁矿ꢀ 预选ꢀ 可磨性 ꢀ ꢀ 中图分类号ꢀ TD921ꢀ ꢀ ꢀ 文献标志码ꢀ Aꢀ ꢀ ꢀ 文章编号ꢀ 1001-1250(2017)-04-056-04 HPGR Crushing-Magnetic Separation Discarding Experiment on a Low Grade Magnetite Ore in Inner Mongolia Cao Zhaoꢀ Qu Qiqiꢀ Cao Yongdanꢀ Zhang Jinshan ( Institute of Mining Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China) Abstractꢀ A lean magnetite ore in Inner Mongolia is magnetite-bearing quartzite,iron ore grade is 34. 21% ,impurity components mainly for SiO2 . Iron mainly exists in form of magnetite ore and iron distribution rate in magnetiteis 57. 94% ,fol- lowed by iron silicate,accounted for 21. 25% of total iron. To provide the reference for reasonable preseparation process,high pressure grinding roller-magnetic preseparation test was conducted. Results indicated that,conventional ground to ꢁ30 mm ores by HPRG closed-circuit crushing to ꢁ3 mm and wet preconcentrate index is better than that of HPRG closed-circuit crushing to ꢁ 5 mm and dry preconcentrate index,ꢁ3 mm products with magnetic field intensity of 151. 27 kA/ m low intensity magnetic separation,preconcentrate with iron grade of 43. 02% ,recovery rate was 83. 21% ,magnetic iron grade of 29. 81% and recovery was 29. 81% ,discarding waste rock with yield of 33. 79% . Grindability comparison test results show that,to get same grinding fineness,HPRG crushing products need shorter grinding time,and the finer the HPRG products,the better is ore granularity. Keywordsꢀ High pressure grinding roller,Lean magnetite ore,Preconcentration,Grindability [ 7-8] 、预选分离 ꢀ ꢀ 随着破碎理论和破碎设备的发展,传统破碎工艺 有利于提高被破碎矿石的单体解离度 [ 1] [9] [10] 不断受到挑战 。 在贫磁铁矿选矿领域,传统三段 一闭路破碎方式存在预选抛尾分离效果差、铁损失率 高、后续磨矿能耗高等缺点,且破碎产物粒度最细只 效果 及可磨性 。 本研究以内蒙古某贫磁铁矿石 为研究对象,分别对高压辊磨至 0 ~ 5 mm 产物干式 预选、高压辊磨至 0 ~ 3 mm 产物湿式预选 2 种工艺 指标进行对比,并考察了高压辊磨破碎产物与常规破 碎产物的相对可磨性,为贫磁铁矿石的破碎和预选提 供方案参考。 [ 2] 能达到 10 ~ 15 mm 。 高压辊磨是一种基于层压破 [ 3] 碎原理的新型、高效破碎设备 ,即物料不是在破碎 机工作面或破碎介质间做单个颗粒的破碎或粉磨,而 是作为一个料层得到粉碎,在高压作用下使颗粒相互 1 ꢀ 原矿性质 [ 4] 挤压,产生裂纹或劈碎 。 因此,高压辊磨不仅能使 试验矿石为内蒙古某贫磁铁矿石,矿石类型主要 [ 5-6] 矿石得到粉碎,还使得颗粒内部产生大量微裂纹 , 为含磁铁矿石英岩,少量为角闪石型赤铁矿、磁铁矿 收稿日期ꢀ 2017-01-17 基金项目ꢀ 内蒙古自然科学基金项目(编号:2014MS0521),内蒙古科技大学产学研基金项目(编号:PYꢁ201516)。 作者简介ꢀ 曹ꢀ 钊(1985—),男,副教授,博士。 · 56· ꢀ ꢀ ꢀ 曹ꢀ 钊等:内蒙古某贫磁铁矿石高压辊磨—磁选预选试验ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 4 期 矿石。 主要金属矿物为磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿 等,脉石矿物主要为石英、角闪石、铁闪石等。 原矿多 元素分析和铁物相分析结果分别如表 1 和表 2 所示。 表 1ꢀ 原矿化学多元素分析结果 Table 1ꢀ Multi-element analysis results of raw ore% 成 分 TFe FeO S P SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO 烧失 含 量 34. 21 22. 66 0. 47 0. 085 37. 00 1. 23 3. 26 3. 70 1. 95 表 2ꢀ 原矿铁物相分析结果 图 1ꢀ 破碎产品粒度分析结果 Fig. 1ꢀ Size distribution analysis results of crushed products Table 2ꢀ Iron phase analysis results of raw ore % 铁物相 含ꢀ 量 分布率 磁铁矿中铁 赤铁矿中铁 假象赤铁矿中铁 碳酸铁 19. 82 2. 89 1. 37 2. 39 0. 47 7. 27 34. 21 57. 94 8. 45 ■ —高压辊磨 0 ~ 3 mm 产物; ● ▲ —高压辊磨 0 ~ 5 mm 产物; —中碎产品 4. 00 提高了 8. 75 和 7. 29 个百分点。 . 2ꢀ 高压辊磨产物预选抛尾试验 对辊磨至 0 ~ 5 mm 产品进行干式磁选预选抛 尾,辊磨至 0 ~ 3 mm 产品进行湿式磁选预选抛尾。 6. 99 3 黄铁矿中铁 硅酸铁 1. 37 21. 25 100. 00 总ꢀ 铁 3 . 2. 1ꢀ 辊磨至 0 ~ 5 mm 产物干式预选试验 ꢀ ꢀ 从 表 1 和 表 2 可 以 看 出: 原 矿 铁 品 位 为 磁场强度和滚筒转速对干式预选精矿产率、磁性 3 4. 21% ,杂质成分主要为 SiO2 ;原矿主要含铁矿物为 铁品位和磁性铁回收率的影响分别如图 2 和图 3 所 示。 磁铁矿,其含量为 19. 82% ,占全铁的 57. 94% ,硅酸 铁矿物含量较高,占全铁比例达 21. 25% 。 2 ꢀ 试验方法 原矿经 PEXꢁ150 mm×250 mm 型颚式破碎机粗 碎(排矿口宽度设置为 80 mm)、XPCꢁ60×100 型颚式 破碎机中碎(排矿口宽度设置为 30 mm),得到ꢁ30 mm 中碎产品。 对中碎产品采用 CLMꢁ25ꢁ10 高压辊 磨机(辊面压力设定为 4. 5 MPa、辊面速度 0. 20 m/ s)分别与筛孔尺寸为 3 mm 和 5 mm 的标准筛形成闭 路进行破碎,得到 0 ~ 3 mm 和 0 ~ 5 mm 2 种细碎产 物。 对 0 ~ 5 mm 细碎产物采用 CTL0606 型电磁筒式 磁选机进行干式预选抛尾试验,对 0 ~ 3 mm 细碎产 物采用 RK/ CRSϕ400 mm×300 mm 湿式电磁选机进 行湿式预选抛尾试验。 3 ꢀ 试验结果与讨论 3 . 1ꢀ 高压辊磨破碎试验 中碎产品及高压辊磨至 0 ~ 3、0 ~ 5 mm 产品的 ● ■ —品位; —回收率 粒度分析结果如图 1 所示。 图 2ꢀ 磁场强度对干式预选精矿指标的影响 滚筒转速为 1. 8 m/ s) 由图 1 可以看出:高压辊磨给料 F50 = 10. 8 mm、 F80 =18. 8 mm,辊磨至 0 ~ 3 mm 产品 P50 = 0. 98 mm、 P80 =1. 81 mm,辊磨至 0 ~ 5 mm 产品 P50 = 1. 35 mm、 P80 = 3. 12 mm,辊磨至 0 ~ 3 mm 产品的破碎比 F50 / P50 、F80 / P80 分别为 11. 02、10. 38,辊磨至 0 ~ 5 mm 产 品的破碎比 F50 / P50 、F80 / P80 分别为 8. 00、6. 03,辊磨 至 0 ~ 3 mm 和 0 ~ 5 mm 产物中ꢁ0. 074 mm 含量分别 为 13. 16% 和 11. 7% ,比给料中ꢁ0. 074 mm 含量分别 ( Fig. 2ꢀ Effect of magnetic field intensity on dry preconcentrate index (drum rotation speed at 1. 8 m/ s) 由图 2 和图 3 可以看出,随着磁场强度和滚筒转 速的增大,干式预选精矿产率和磁性铁回收率均逐渐 增大,但磁性铁品位逐渐降低。 综合考虑,确定磁场 强度为 175. 16 kA/ m、滚筒转速为 2. 0 m/ s,此时预选 · 57· 总第 490 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 4 期 ● ■ —品位; —回收率 ● —品位; ■ —回收率 图 4 磁场强度对湿式预选精矿指标的影响 Fig. 4ꢀ Effect of magnetic field intensity on wet preconcentrate index 图 3ꢀ 滚筒转速对干式预选精矿指标的影响 磁场强度为 175. 16 kA/ m) ( Fig. 3ꢀ Effect of drum rotation speed on dry preconcentrate index (magnetic field intensity at 175. 16 kA/ m) 表 3ꢀ 给矿粒度对预选指标的影响 Table 3ꢀ Influence of feeding size on preconcentrate index % 精矿产率为 79. 51% 、磁性铁品位为 24. 65% 、磁性铁 回收率为 98. 62% 。 品ꢀ 位 TFe mFe 精矿 79. 51 38. 75 24. 65 90. 06 98. 62 尾矿 20. 49 16. 59 1. 34 9. 94 1. 38 回收率 辊磨—预选方式 产品 产ꢀ 率 TFe mFe 3 . 2. 2ꢀ 辊磨至 0 ~ 3 mm 产物湿式预选试验 辊磨至 磁场强度对湿式预选精矿指标的影响如图 4 所 0 ~ 5 mm— 干式预选 示。 原矿 100. 00 34. 21 19. 87 100. 00 100. 00 精矿 66. 21 43. 02 29. 81 83. 21 99. 17 辊磨至 由图 4 可以看出,随着磁场强度的增大,湿式预 0 ~ 3 mm— 尾矿 33. 79 17. 01 0. 49 16. 79 0. 83 选精矿产率和磁性铁回收率均逐渐提高,但磁性铁品 位逐渐降低。 综合考虑, 确定磁场强 度 为 151. 27 kA/ m,此时预选精矿产率为 66. 21% 、磁性铁品位为 湿式预选 原矿 100. 00 34. 23 19. 90 100. 00 100. 00 在矿浆浓度为 65% 的条件下,进行不同磨矿时间试 验,测定磨矿产物中ꢁ0. 074 mm 粒级含量,计算可磨 度,结果如图 5 所示。 2 9. 81% 、磁性铁回收率为 99. 17% 。 辊磨产品干式磁选和辊磨产品湿式磁选在各自 最佳磁选条件下预选抛尾的结果对比如表 3 所示。 由表 3 可以看出:0 ~ 5 mm 矿石通过干式抛尾, 能预先抛出产率为 20. 49% 的尾矿,尾矿磁性铁含量 1 . 34% ,精矿磁性铁回收率为 98. 62% ;0 ~ 3 mm 矿 石通过湿式抛尾,能预先抛出产率为 33. 79% 的尾 矿,尾矿磁性铁含量仅 0. 49% ,精矿磁性铁回收率高 达 99. 17% 。 无论从抛尾产率还是精矿磁性铁回收 率来说,0 ~ 3 mm 辊磨产物湿式抛尾效果均好于 0 ~ 图 5ꢀ 高压辊磨和常规破碎产物的相对可磨度曲线 Fig. 5ꢀ Relative grindability curves of HPGR crushing and conventional crushing products 5 mm 辊磨产物干式抛尾。 3 . 3ꢀ 高压辊磨产物与常规破碎产物的可磨度分析 分别将辊磨至 0 ~ 3 mm 和 0 ~ 5 mm 产物用实验 ■ ● —常规破碎产物; —高压辊磨 0 ~ 3 mm 破碎产物; —高压辊磨 0 ~ 5 mm 破碎产物 ▲ 室对辊破碎机破碎至 0 ~ 2 mm,将中碎产品采用常规 破碎设备颚式破碎机和对辊破碎机破碎至 0 ~ 2 mm, 根据图 5 中磨矿细度(ꢁ0. 074 mm 含量)与磨矿 时间 的 对 应 关 系, 得 到 3 种 给 料 在 磨 矿 细 度 为 · 58· ꢀ ꢀ ꢀ 曹ꢀ 钊等:内蒙古某贫磁铁矿石高压辊磨—磁选预选试验ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2017 年第 4 期 践[J]. 矿业工程,2009,47(1):25-27. ꢁ 0. 074 mm 占 60% 和 85% 时所需要的磨矿时间,如 Liu Xiaoming,Chen Qiang, Wang Jian. Development and practical 表 4 所示。 use of technology of low-grade iron ore resource utilization[J]. Min- ing Engineering,2009,47(1):25-27. 表 4ꢀ 不同方式破碎产品磨至相同粒度所需时间对比 Table 4ꢀ Comparison of grinding times of for crushed products by different methods [ 3]ꢀ 丁ꢀ 凯,仝丽娟,姬建钢,等. 高压辊磨层压破碎对某铁矿石磨 矿效果的影响[J]. 矿山机械,2016,44(6):40-43. 磨矿时间 / min 给ꢀ 矿 Ding Kai,Tong Lijian,Ji Jiangang,et al. Influence of interparticle breakage in HPGR on grinding effects of an iron ore[J]. Mining Ma- chinery,2016,44(6):40-43. ꢁ 0. 074 mm 占 60% ꢁ0. 074 mm 占 85% 辊磨 0 ~ 5 mm 产品 辊磨 0 ~ 3 mm 产品 常规破碎产品 4. 89 4. 51 6. 32 9. 25 8. 82 [ [ 4]ꢀ Schnerto K. A first survey of grinding with high-compression roller mills[J]. International Journal of Mineral Processing,1998,22(1): 10. 79 ꢀ ꢀ 根 据 表 4 数 据 计 算 得 到, 磨 矿 细 度 分 别 为 0. 074 mm 占 60% 和 85% 时,高压辊磨 0 ~ 5 mm 产 4 01-412. ꢁ 5]ꢀ 马英强,印万忠,吴ꢀ 凯,等. 紫金山铜金矿石高压辊磨产品特 性研究[J]. 福州大学学报:自然科学版,2015,43(6):864-868. Ma Yingqiang,Yin Wanzhong,Wu Kai,et al. Study on product char- acteristics of Zijinshan copper-gold ore by high pressure grinding roller[ J]. Journal of Fuzhou University: Natural Science Edition, 物与常规破碎产物的相对可磨度分别为 1. 29 和 . 17,高压辊磨 0 ~ 3 mm 产物与常规破碎产物的相 1 对可磨度分别为 1. 40 和 1. 22,即在获得相同的磨矿 细度时,高压辊磨破碎产物所需要的磨矿时间更短, 说明采用高压辊磨破碎可提高矿石可磨性,且高压辊 磨破碎产品粒度越细,矿石的可磨性越好。 2 015,43(6):864-868. [ 6]ꢀ 侯ꢀ 英,丁亚卓,印万忠,等. 邦铺钼铜矿石高压辊磨后物料的 特性[J]. 中南大学学报:自然科学版,2013,44(12):4781-4786. Hou Ying,Ding Yazhuo,Yin Wanzhong,et al. Product characteristics of Mo-Cu ore from bangpu by high pressure grinding rolls[J]. Jour- nal of Central South University:Science and Technology,2013,44 4 ꢀ 结ꢀ 论 ( 1)高压辊磨破碎产物粒级分析结果表明,高压 辊磨 0 ~ 3 mm 产物的破碎比 F50 / P50 、F80 / P80 分别为 1. 02、10. 38,高压辊磨 0 ~ 5 mm 产物的破碎比 F50 / P50 、F80 / P80 分别为 8. 00、6. 03。 2)高压辊磨 0 ~ 5 mm 产物干式预选抛尾率为 0. 49% ,尾矿中磁性铁含量 1. 34% ,精矿磁性铁回 ( 12):4781-4786. 1 [ [ 7]ꢀ Barani K,Balochi H. A comparative study on the effect of using con- ventional and high pressure grinding rolls crushing on the ball mill grinding kinetics of an iron ore [ J]. Physicochemical Problems of Mineral Processing,2016,52(2):920-931. ( 2 8]ꢀ 韩跃新,刘ꢀ 磊,袁致涛. 高压辊磨机和颚式破碎机粉碎贫赤铁 矿产品特性比较[J]. 矿冶工程,2012,32(8):24-26. 收率达 98. 62% ;高压辊磨 0 ~ 3 mm 产物湿式预选抛 尾率为 33. 79% ,尾矿磁性铁含量为 0. 49% ,精矿磁 性铁回收率为 99. 17% 。 高压辊磨 0 ~ 3 mm 湿式预 选抛尾率高、精矿中磁性铁回收率高、尾矿铁损失小。 Han Yuexin,Liu Lei,Yuan Zhitao. Characteristic comparison of crush- ing products between high pressure grinding roller and jaw crusher [J]. Mining and Metallurgical Engineering,2012,32(8):24-26. 9]ꢀ 韩跃新,刘ꢀ 磊,袁致涛. 贫赤铁矿高压辊磨机产品强磁预选试 验研究[J]. 矿产综合利用,2013,34(1):14-18. [ ( 3)可磨度分析结果表明,在获得相同的磨矿细 度时,高压辊磨产物所需要的磨矿时间更短,采用高 压辊磨破碎可大幅度提高矿石可磨性,且高压辊磨破 碎粒度越细,破碎矿石的可磨性越好。 Han Yuexin,Liu Lei,Yuan Zhitao. High intensity magnetic pre-con- centration of hematite ore comminuted by high-pressure grinding roll- er[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources,2013,34(1): 1 4-18. 10]ꢀ 刘ꢀ 磊,曹进成,吕ꢀ 良,等. 不同破碎方式下磨矿技术效率 J]. 中国有色金属学报,2015,25(9):2565-2574. 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ [ [ 1]ꢀ 翁兴媛,杨启帆,刘ꢀ 磊,等. 不同破碎方式对鞍山式赤铁矿石 磨矿特性的影响[J]. 金属矿山,2015,50(3):120-122. Weng Xingyuan,Yang Qifan,Liu Lei,et al. Effect of different broken way on grinding characteristics of Anshan-type hematite[ J]. Metal Mine,2015,50(3):120-122. Liu Lei,Cao Jincheng,Lu Liang,et al. Grinding technical efficien- cies in various comminution modes [ J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2015,25(9):2565-2574. (责任编辑ꢀ 王亚琴) [ 2]ꢀ 刘晓明,陈ꢀ 强,汪ꢀ 健. 低品位铁矿资源利用技术的发展与实 · 59·
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