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鞍钢东部尾矿资源特征及磁选预富集工艺研究
2018-12-06
鞍钢东部尾矿样铁品位为10.64%,FeO含量为2.71%,铁主要以赤(褐)铁矿形式存在,磁铁矿少量,且 这些铁矿物嵌布粒度较细,单体解离度较低,常规选矿工艺难以获得高品质的铁精矿。为解决该二次资源的开发利 用问题,对有代表性试样进行了选矿试验研究。结果表明,采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选的初级预富集工艺 处理,抛尾产率达49.48%,获得铁品位为16.
Series No. 509 金 属 矿 山 总第 509 期 November 2018 METAL MINE 2018 年第 11 期 · 综合利用· 鞍钢东部尾矿资源特征及磁选预富集工艺研究 1 1,2 2 2 韩跃新 周立波 李文博 徐瑞清 1. 东北大学资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819;2. 矿物加工科学与技术国家重点实验室,北京 102628) ( 摘 要 鞍钢东部尾矿样铁品位为 10.64%,FeO 含量为 2.71%,铁主要以赤(褐)铁矿形式存在,磁铁矿少量,且 这些铁矿物嵌布粒度较细,单体解离度较低,常规选矿工艺难以获得高品质的铁精矿。为解决该二次资源的开发利 用问题,对有代表性试样进行了选矿试验研究。结果表明,采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选的初级预富集工艺 处理,抛尾产率达 49.48%,获得铁品位为 16.24%、铁回收率为 78.54%的初级预富集精矿;初级预富集精矿在磨矿细 度为-0.043 mm 占 90%的情况下,采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选工艺处理,可获得铁品位为 32.08%、铁回收 率为 62.68%的预富集精矿;采用弱磁选 1—立环高梯度强磁选 1 初级预富集—初级预富集精矿细磨—弱磁选 2—立 环高梯度强磁选 2 再富集的阶段磨选流程处理试样,可获得铁品位 32.08%、铁回收率 62.68%的磁选预富集精矿,抛 尾产率达 79.21%,这有效降低了后续焙烧—磁选系统处理量,从而大幅度降低了后续生产成本,为二次铁矿石资源 的高效利用提供了技术支持。 关键词 磁选预富集 初级预富集 初级预富集精矿细磨 再富集 悬浮磁化焙烧 中图分类号 X53 文献标志码 A 文章编号 1001-1250(2018)-11-176-05 DOI 10.19614/j.cnki.jsks.201811034 Study on Resources Process Mineralogy and Magnetic Pre-concentration of Eastern Tailings in Ansteel 1 Zhou Libo Li Wenbo 1,2 2 Xu Ruiqing Han Yuexin 2 (1. School of Resources and Civil Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,China;2. State Key Laboratory of Mineral Processing Science and Technology,Beijing 102628,China) Abstract The iron grade of ANSTEEL eastern tailings is 10.64%,and the FeO content is 2.71%. Iron minerals are mainly in the form of hematite and a small amount of magnetite,and the iron minerals are finely disseminated and dissociation degree is relatively lower,which is difficult to obtain high quality iron concentrate in conventional beneficiation process. In or⁃ der to solve the problem of development and utilization of the secondary resources,beneficiation test was conducted on a repre⁃ sentative sample. The results show that using the primary pre-enrichment process by low intensity magnetic clinder rough con⁃ centrate-vertical ring high gradient high intensity magnetic separation process,the tailings yield rate is up to 49.48%,and the primary pre-enriched concentrate is obtained with iron grade of 16.24% and iron recovery rate of 78.54%. The primary pre-en⁃ riched concentrate with the grinding fineness of -0.043 mm accounted for 90%,and vertical ring low intensity magnetic rough concentration-vertical ring magnetic scavenging process to obtain the iron grade of 32.08% and iron recovery of 62.68% pre-en⁃ riched concentrate. The primary pre-enrichment process by low intensity magnetic separation 1 and vertical ring high gradient high intensity magnetic separation 1 and the primary pre-enrichment concentrate is ground finely and re-enriched using the low intensity magnetic separation 2 and vertical ring high gradient high intensity magnetic separation. The magnetic pre-enriched concentrate with iron grade of 32.08% and iron recovery of 62.68% can be obtained,and the tailing yield is 79.21%. This meth⁃ od effectively reduces the processing capacity of the subsequent roasting and deep selection system,thereby effectively reduc⁃ ing the subsequent production costs and providing technical support for the efficient utilization of secondary iron ore resources. Keywords Magnetic pre-concentration,Primary pre-enrichment process,Fine grinding of primary pre-enriched concen⁃ trate,Re-enrichment,Suspension magnetic roasting 收稿日期 2018-09-12 基金项目 国家自然科学基金项目(编号:51604064),中央高校基本业务科研费项目(编号:150103003),辽宁省博士启动基金项目(编号: 01601027),矿物加工科学与技术国家重点实验室开放基金项目(编号:BGRIMM-KJSKL-2017-09)。 作者简介 周立波(1993—),男,硕士研究生。通讯作者 韩跃新(1961—),男,教授,博士,博士研究生导师。 2 · 176 · 周立波等:鞍钢东部尾矿资源特征及磁选预富集工艺研究 2018年第11期 我国鞍山式铁矿石资源总储量超过 200 亿 t,占 1. 3 铁矿物组成及含量 试样中主要铁矿物组成及含量见表3。 [ 1-2] 全国铁矿石总储量的30%以上 。这类矿石具有品 位低、结构构造复杂、有用矿物嵌布粒度细的特点, 在选别过程中,有相当数量的铁矿物流失到尾矿中, 造成资源的较大浪费,也增大了环境压力。目前,鞍 钢矿业公司总尾矿堆存量超过 6 亿 t,且每年新增约 [3-4] 000万t 。如此巨量的尾矿资源中蕴藏着大量的 4 由表 3 可看出,试样中赤铁矿含量较高,其次为 磁铁矿和褐铁矿,其他铁矿物含量很低。 微细粒或弱磁性的铁矿物,因此,高效回收其中的铁 矿物对我国钢铁行业的发展具有重要意义。 1 . 4 主要矿物的赋存状态 针对复杂难选铁矿石直接磨选难以获得高品质 铁精矿的问题,东北大学相关课题组在大量基础研 究和装备开发研究的基础上,提出了新的高效加工 赤铁矿和磁铁矿是试样中的主要回收对象,这2 种矿物的解离情况见表4。 工艺——磁选预富集—悬浮磁化焙烧—磁选工艺, 为国内外复杂难选铁矿石资源的高效开发利用提供 [ 5-7] 了新的思路和方法 。该工艺中的预富集作业的意 义在于提高入炉铁品位、减少后续作业处理量、提高 焙烧效率、改善物料在焙烧炉中的焙烧效果。因此, [ 8-9] 对于铁尾矿来说,合适的预富集工艺非常重要 。 1 鞍钢东部尾矿资源的工艺矿物学特征 鞍钢东部铁尾矿资源是指齐大山选矿厂、齐大 山选矿分厂和鞍千矿业选矿厂尾矿的总称,按各选 厂目前年产尾矿量之比配制试验样。 1 . 1 主要化学成分分析 试样主要化学成分分析结果见表1。 注:H—赤铁矿;M—磁铁矿;L—褐铁矿;G—脉石矿物。 由表 4 可看出,赤铁矿的单体解离度为 57.55%, 从赤铁矿角度计算的赤铁矿与磁铁矿连生体含量为 5.19%,由于二者同为回收矿物,因此赤铁矿与磁铁 由表 1 可看出,试样 Fe 品位为 10.60%,其中 FeO 矿的连生体可计为铁矿物单体,则从赤铁矿角度计 算的铁矿物单体解离度为 62.74%(57.55%+5.19%); 磁铁矿的单体解离度为 42.05%,从磁铁矿角度计算 的磁铁矿与赤铁矿连生体含量为 21.59%,由于二者 同为回收矿物,因此磁铁矿与赤铁矿的连生体可计 为铁矿物单体,则从磁铁矿角度计算的铁矿物单体 解离度为63.64%(42.05%+21.59%);脉石矿物的单体 解离度较高,为 73.79%,26.21%的脉石矿物与赤铁 矿、磁铁矿结合形成连生体。由此可见,脉石矿物在 试样中主要呈单体形式存在,具备了较好的与铁矿 物分离的条件。 2 含量为 2.71%,主要成分 SiO 含量为 76.22%,有害元 素S、P含量很低。 1 . 2 铁物相分析 试样铁物相分析结果见表2。 赤铁矿连生体、磁铁矿连生体(不含赤铁矿与磁 铁矿的连生体)的结合类型见表5。 由表2可看出,试样中的铁主要以赤褐铁矿形式 由表 5 可看出,赤铁矿-脉石矿物连生体的主要 结合类型为毗连型,其次为反包裹型和包裹型,细脉 存在,其次以磁铁矿形式存在,其他铁含量较低。 · 177 · 总第509期 金 属 矿 山 2018年第11期 时含有少量磁铁矿,因此,试验比较了 2 段强磁滚筒 选别流程、强磁滚筒选别+立环强磁选流程及筒式弱 磁选+立环强磁选流程的初级预富集效果。试验流 程见图1、图2、图3,结果见表7。 型极少;磁铁矿-脉石矿物连生体的主要结合类型为 毗连型,其次为包裹型,细脉型微量。反包裹型、包 裹型和细脉型铁矿物连生体单体解离非常困难,常 流失在常规选矿工艺的尾矿中。 1 . 5 主要矿物的嵌布粒度 试样中赤铁矿、磁铁矿和脉石矿物的嵌布粒度 见表6。 注:脉石矿物-0.037 mm粒级分布率为27.24%。 由表 6 可看出,赤铁矿+0.074 mm 粒级分布率仅 为 4.72%,而磁铁矿没有+0.074 mm 粒级,赤铁矿、磁 铁 矿 - 0.037 mm 粒 级 分 布 率 分 布 高 达 72.40% 和 7 7.27%,可见铁矿物嵌布粒度微细;脉石矿物嵌布粒 度显著粗于铁矿物,但-0.037 mm粒级分布率仍高达 7.24%。 2 2 试验结果及讨论 由试样的工艺矿物学研究结果可知,样品中主 要铁矿物为赤(褐)铁矿,磁铁矿少量,铁矿物单体解 离度较低、存在大量包裹型和反包裹型连生体颗粒, 且大部分赤铁矿和磁铁矿嵌布粒度小于 0.037 mm, 因此要提高磁选预富集精矿铁品位,需通过再磨作 业提高铁矿物的单体解离度。为了降低再磨作业入 磨量,节约生产成本,最终确定该尾矿的预富集流程 为磁选预先抛尾—粗选精矿再磨再选的技术路线。 2 . 1 初级预富集流程试验 由于试样中的铁矿物以微细粒赤铁矿为主,同 由表 7 可知,采用筒式弱磁选+立环高梯度强磁 · 178 · 周立波等:鞍钢东部尾矿资源特征及磁选预富集工艺研究 2018年第11期 选初级预富集流程可以获得较理想的初级预富集铁 精矿,因此,后续试验采用该流程生产磨矿再选给 矿。 2. 3 全流程试验 在工艺流程试验及工艺条件试验基础上进行了 全流程试验,试验流程见图5,试验结果见表9。 2 . 2 初级预富集精矿磨矿细度试验 初级预富集精矿磨矿细度试验流程见图 4,结果 见表8。 由表9可知,采用图5所示的流程处理铁品位为 10.64%的试样,最终获得了铁品位为32.08%、铁回收 率为62.68%的磁选预富集精矿,抛尾产率达79.21%。 3 结 论 (1)鞍钢东部尾矿样铁品位为 10.64%,其中 FeO 含量为2.71%,试样中的铁主要以赤(褐)铁矿形式存 在,磁铁矿少量,这些有用铁矿物嵌布粒度较细,单 体解离度较低,连生体颗粒主要以包裹型和反包裹 型形式存在,铁矿物的这些基本特征决定了常规选 矿工艺难以获得高品质的铁精矿。 (2)试样采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选 的初级预富集工艺处理,可获得铁品位为16.24%、铁 回收率为 78.54%的初级预富集精矿,抛尾产率达 49.48%,试样的初级预富集有利于大幅度降低磨矿 量、节约磨矿成本。 (3)初级预富集精矿在磨矿细度为-0.043 mm占 由表 8 可知,随着磨矿细度的提高,精矿铁品位 90%的情况下,采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选 工艺处理,能够获得铁品位为 32.08%、铁回收率为 62.68%的预富集精矿。 逐渐上升,铁回收率逐渐下降。综合考虑,确定适宜 的磨矿细度为-0.043 mm占90%,对应的混磁精矿铁 品位为32.08%、铁回收率为62.68%。 (4)试样采用弱磁选 1—立环高梯度强磁选 1 初 · 179 · 总第509期 金 属 矿 山 2018年第11期 家,2005(4):40-46. 级预富集—初级预富集精矿细磨—弱磁选 2—立环 高梯度强磁选2再富集的阶段磨选流程处理,最终获 得了铁品位 32.08%、铁回收率 62.68%的磁选预富集 精矿,抛尾产率达79.21%,这有效降低了后续焙烧— 磁选系统处理量,从而大幅度降低了后续生产成本, 为二次铁矿石资源的高效利用提供了技术支持。 Wang Jun,Yang Bo,Yu Zipeng.China iron ore supply and demand strategy analysis[J]. 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