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我国铁矿选矿技术的进展及发展方向
发布日期:2007/10/12 16:34:12  来源:http://www.csteelnews.com/101392/101425/28587.html  浏览次数:

    我国铁矿石资源供给形势

    随着我国经济持续高速的发展,钢铁工业迅速发展。国内各钢铁企业对矿石的需求量增长迅猛,国内的矿山生产已远远满足不了需求,不得不依靠国外的优质铁矿石资源。据统计,1985年我国进口铁矿石突破1000万t,2002年突破1亿t,2004年突破2亿t,2005年1~7月份累计进口铁矿石已达2亿t。

    国内的铁矿石资源中易选的磁铁矿资源日益减少,充分利用国内的资源,提高钢铁企业矿石的自给率,缓解进口铁矿石的压力,维持优质的铁矿原料供给,必须以科技的进步来推动贫铁矿资源的高效开发与利用。我国铁矿矿床类型多,贮存条件复杂,矿石类型多,硫、磷、二氧化硅等有害组分含量高,多组分共生铁矿石占了很大比重,而且有用组分嵌布粒度细,因此采选难度大、效率低、产品质量差。

    几十年来,广大选矿工作者针对我国铁矿资源“贫、细、杂”的特点开展了大量的研究工作,解决了诸多技术难题,使我国铁矿选矿技术得到长足进步和发展,总体水平有很大提高。尤其是近年来,研制并成功应用了新的高效分选设备、新的高效浮选药剂以及新的分选工艺。从而使选矿工艺指标取得了突破性进展。

    磁铁矿选矿技术进展

    磁铁矿选矿是铁矿石选矿的主体,在国内铁精矿产量中,磁铁矿精矿约占3/4。多年来磁铁矿选矿技术不断发展和进步,磁铁矿选矿厂生产指标有了较大的改善,精矿品位从60%左右提高到65%~67%。目前钢铁工业对原料的要求越来越高,围绕“提铁降硅”国内做了大量的研发工作,磁铁矿精矿品位由65%提高到68.5%,Si02由8%~9%降至4%。新型磁选设备的应用和反浮选工艺的推广是“提铁降硅”的主要方向。

    1 新型磁选设备的应用
 
    (1)磁团聚重选机

    该设备于1985年初试制成功,开始在首钢水厂进行了工业试验并获得了很好的分选效果。设备的整个分选区内形成一个适当的磁场强度分布,比较均匀的弱磁场,磁场梯度小。磁性颗粒与脉石颗粒的分选主要取决于重力和上升水流力大小。磁团聚重选工艺的工业生产实践说明,该设备可提高精矿品位2~3个百分点。另外首钢矿业公司研制了变径磁团聚重选机和电磁聚机,在首钢水厂、大石河铁矿选矿厂得到了应用。
 
    (2)磁选柱
 
    磁选柱是鞍山科技大学研制成功的一种新型高效磁选设备,给入的物料中的磁性部分在弱磁场作用下形成的弱磁聚团在磁力及重力联合作用下向下运动,而夹杂于其中的脉石在上升水流的作用下向上运动,磁聚团在向下运动过程中受多次的淘洗。品位逐渐提高。设备在本钢南芬选矿厂和歪头山选矿厂、吉林板石沟选矿厂得到了应用。东北大学研制成功脉冲振动磁场磁选柱,该设备在线圈内形成自上而下不断“运动”的振动磁场。较强的“振动”磁场与较强的上升水流相结合,可基本消除磁性夹杂,大幅提高铁精矿品位。在不同电流条件于实验室对本钢南芬选矿厂的细筛给矿进行选别,可提高品位3.54~8.27个百分点。该设备已应用于丹东地区含硼铁矿石的精选及朝阳某厂生产超级铁精矿。

    (3)低场强自重介跳汰机

    北京科技大学矿物加工室经过多年研究,开发低场强自重介跳汰机,将磁电、跳汰与重介质选矿结合起来。可作为磁铁矿精选设备。2000年研制的300mm的小型设备用于提高首钢水厂选矿厂铁精矿品位。工业分流试验结果:给矿品位为62.64%,精矿品位为68.27%,作业回收率91.72%。
 
    (4)低场强脉动磁选机

    低场强脉动磁选机由马鞍山矿山研究院研制成功,具有以下特点:磁系包角大。极数多;磁感应强度较低,且从扫选区到精矿卸料区由高到低呈不均匀分布;设有永磁脉动装置,可在旋转的圆筒表面形成永磁脉动磁场以松散磁团聚,剔除夹杂的脉石。该设备在酒钢选矿厂、鞍钢大孤山选矿厂进行了工业试验,结果表明能更好地抛出细粒脉石和贫连生体。
 
    (5) BX多极磁选机

    BX多极磁选机由包头新材料应用设计研究所研制成功,弓长岭选矿厂应用试验表明,BX磁选机精矿品位比原磁选机提高了4.7%,尾矿品位降低了0.5%,尾矿磁性铁降低了0.62%,尾矿产率为12.66%。在大孤山进行工业试验,试验表明其提质效果明显:原矿品位为29.73%,获得精矿品位67.44%,尾矿品位10.25%,金属回收率77.27%的选矿指标。

    2 磁铁矿反浮选工艺的应用

    对于脉石为硅质的磁铁精矿进行提质。反浮选脱硅是很好的途径。尖山选矿厂铁精矿品位反浮选之前为65.15%。含Si028%。马鞍山矿山研究院针对该矿石采用一粗、一精、三扫的工艺流程进行阴离子反浮选提铁降硅,反浮选精矿铁品位68.18%、 S1024%。弓长岭选矿厂磁选最终产品的TFe品位为65.5%,用阳离子反浮选法对磁选精矿进行再选,浮选精矿品位达到68.8%,Si023.90%,铁回收率98.50%e。鲁南矿业公司选矿厂采用阴离子反浮选后,磁铁精矿品位由原来64%提高到了67%。

    武汉理工大学研制了新型耐低温阳离子捕收剂 GE-601,克服了十二胺等起泡量大、泡沫发粘、难消泡,泡沫产品难处理的缺点。反浮选某磁选磁铁矿精矿,在温度22℃时获得的指标为:精矿铁品位69.31%、回收率97.90%;在12℃低温条件下,获得了与常温条件基本一致的良好指标:精矿Fe品位69.17%、回收率为97.87%。

    赤铁矿选矿技术进展

    赤铁矿石(包括磁铁-赤铁混合矿石)是我国重要铁矿资源。20世纪60年代初期,国内主要采用焙烧-磁选及单-浮选工艺处理赤铁矿石,生产技术指标较差。经过不断攻关改造,指标虽然有所改善。近年来,一些新工艺、新设备、新药剂的成功研制与应用使赤铁矿选矿技术取得了重大突破。

    1 Slon立环脉动高梯度磁选机

    赣州有色冶金研究所研制出Slon型脉动高梯度磁选机。经20多年的不断改进,已经具有很好的稳定性和良好的分选性,广泛应用于我国红矿选矿。

    鞍钢调军台选矿厂应用SLon-2000立环脉动高梯度磁选机代替原有的平环强磁选机后,铁精矿品位提高1.19个百分点、尾矿品位降低1.56个百分点、铁回收率提高8.19个百分点。从2001年至2004年,齐大山选矿厂进行流程改造时用Slon-1750强磁机控制细粒级尾矿品位。Slon-1500中磁机控制螺旋溜槽尾矿品位。新流程的铁精矿品位达到67.50%以上,铁回收率达到78%。东鞍山烧结厂将Slon-1750立环脉动高梯度中磁机用于控制螺旋溜槽尾矿品位,提前抛出部分粗粒尾矿,全流程的中矿循环量由161.56%降低至90%以下。

    攀枝花铁矿密地铁选矿厂将Slon-1500立环脉动高梯度磁选机应用于微细粒级钛铁矿磁选-浮选流程中。当给矿的Ti02品位为9.23%时,经一次磁选,获得了含Ti02为19.58%的精矿。其回收率为63.12%。2004年福建上杭湖洋铁矿采用1台Slon-1250立环脉动高梯度磁选机,取得了综合铁精矿品位63%的较好指标。昆钢大红山选矿厂使用Slon-1500立环脉动高梯度磁选机进行了一段强磁粗选和二段强磁精选,最终精矿品位达到64%、回收率达到80%以上。满银沟铁矿采用一台Slon-1000立环脉动高梯度磁选机和一台 Slon-750立环脉动高梯度磁选机组成一粗一扫流程。粗选精矿品位60.31%、产率42.75%、回收率51.40%;扫选精矿品位为55.17%、产率19.24%、回收率29.36%。马钢姑山铁矿1989年至2001年,对原流程进行强磁选改造,一段磨矿后采用3台 Slon-1750磁选机粗选抛尾,粗精矿进二段磨矿,然后用3台Slon-1750磁选机精选,精选作业的尾矿再用SLon-1500磁选机扫选。与原一段磨矿重选流程相比较,磁选流程铁精矿品位高4.57个百分点,回收率高14.88个百分点。为解决产品含硫、磷较高的缺点,梅山铁矿采用弱磁选机回收磁铁矿,16台Slon-1500强磁选机用于回收矿物中的赤铁矿和菱铁矿。该流程铁的作业回收率81.64%,含硫量0.464%,含磷0.327%,除硫率57.28%,除磷率69.13%。

    2 赤铁矿反浮选工艺

    我国目前赤铁矿反浮选工艺多采用阴离子反浮选的选别工艺。

    鞍钢调军台选矿厂采用两段连续磨矿、弱磁-强磁-阴离子反浮选流程,精矿铁品位达67.5%,铁回收率75%~78%。齐大山选矿厂一选车间、二选车间将“阶段磨矿、重选-磁选-酸性正浮选”工艺流程,分别按“阶段磨矿、重选-磁选-阴离子反浮选”工艺流程进行了改造。2003年上半年,在原矿品位为29.50%的情况下。实现铁精矿品位67.40%以上,尾矿品位11.00%以下。2002年东鞍山烧结厂一选车间按两段连续磨矿、中矿再磨、重选-强磁-反浮选的流程进行了改造。铁精矿品位达到了64.38%。2003年鞍山矿业公司研究所在对关宝山铁矿石进行了选别工业试验研究,采用两段连续磨矿、中矿再磨、重选——强磁——阴离子反浮选工艺,精矿品位为64.62%,尾矿品位为15.63%。

    铁矿选矿技术的发展方向

    1 难选铁矿石选矿技术

    褐铁矿中富含结晶水,用物理选矿方法铁精矿品位很难达到60%,但焙烧后因烧损可大幅提高铁品位,同时褐铁矿在磨矿过程中泥化现象严重。分选时的金属回收率低。为进一步提高江西铁坑铁矿选矿指标,马鞍山矿山研究院进行了强磁——反浮选新工艺研究,采用强磁选获得粗精矿,强磁精矿进反浮选作业进一步除杂,铁精矿品位达到56.73%。回收率为58.52%。陈兴华等针对广东某褐铁矿进行了不同浮选工艺方案试验,最终采用阳离子浮选脱硅工艺。在较佳工艺参数条件下。闭路流程获得了精矿品位为59%以上、铁回收率为84%左右的良好指标。李永聪采用浮选、重选、磁选和焙烧磁选等选矿方法进对新疆某褐铁矿行了试验研究。研究结果表明,焙烧磁选工艺可获得铁精矿品位59.12%、回收率为92.19%的技术指标。王毓华针对某褐铁矿采用单一反浮选工艺选别,研究了脱泥、单一阳离子及阴阳离子联合等技术方案对反浮选指标的影响。结果表明。采用添加新型阳离子表面活性剂DTL脱泥、石灰活化含硅矿物、淀粉抑制铁矿物、油酸及十二胺联合使用的新工艺方案,取得良好的指标:铁品位57.18%、回收率74.9%。

    我国菱铁矿资源较为丰富,已探明储量18.34亿t。菱铁矿含铁品位低,采、选、冶均较困难,且多数位于陕西、山西、贵州、甘肃和青海等西部缺水地区,特别需要开发适合其自然条件的矿物加工技术。菱铁矿的理论铁品位较低,经常与钙镁锰呈类质同象共生,用物理选矿方法铁精矿品位很难达到45%以上,焙烧后因烧损品位可大幅提高。孙炳泉对太钢峨口铁矿尾矿中碳酸铁矿物的回收进行了研究,采用筛分强磁选浮选联合流程,最终铁精矿品位为35%以上(焙烧后铁品位为51%以上)。罗立群等对陕西大西沟菱铁矿矿石进行了试验研究,结果表明应用中性磁化焙烧干式自然冷却异地磁选技术,将在700℃下焙烧70min的焙烧矿先封闭冷却至400~300℃,再排入空气中冷却至室温,可形成强磁性的磁铁矿和γ-Fe203,焙烧矿的磁选流程试验获得了精矿铁品位59.56%~59.37%、铁回收率达72.03%~73.72%的良好指标。

    鲕状赤铁矿嵌布粒度极细且经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹,是最难选的铁矿石类型。这种铁矿石另外一个特点是通常含磷偏高,介于0.4%~1.1%之间,有的更高。陈述文等分别采用固定床法和流动床法,其中包括内加热法和外加热法对贵州赫章鲕状赤铁矿石进行了直接还原-磁选试验,直接还原可改变其物相由氧化铁转变为可采用弱磁选分离的金属铁,将矿石的微细粒的鲕状结构转变为粒度粗大的粒状结构,为选别回收创造条件。童雄曾提到某种新工艺对某鲕状赤铁矿进行选冶回收,在成本大幅度降低情况下,铁精矿品位和回收率分别达55.62%和41.51%。

    2 预选技术

    2004年中钢集团马鞍山矿山研究院与德国 KHD洪堡威达克公司对马钢高村低品位铁矿石进行了高压辊磨机半工业试验及辊磨产品选别试验。对3~0 mm品位为26.27%的辊磨产品进行磁选预抛尾,可预先抛除产率47.80%、品位8.3l%的合格尾矿。酒泉钢铁公司采用美国奥托昆普公司的永磁强磁选机对块矿预抛尾,铁品位可提3.08个百分点,抛尾产率达14.28%。长沙矿冶研究院研制的DPMS永磁强磁选机也在多家选厂获得了应用。马鞍山矿山研究院研制的粗粒永磁辊式强磁选机在梅山矿业公司、四川会东满银沟矿业集团公司获得了应用。

    结语

    目前我国经济的发展受资源的制约严重.科学地发展我国的矿业,合理利用矿业资源,实现资源的高效利用,核心在于科技的进步。钢铁工业在国展经济中起举足轻重的地位,铁矿资源的高效利用应是选矿工作者一项艰巨的任务。多年来国内各相关院校和矿山企业在这方面作了很多的工作:在磁铁矿选矿技术、赤铁矿选矿技术方面取得了许多成果,如各种弱磁场磁选设备及反浮选工艺在铁精矿提质降质方面发挥了很大的作用;在贫铁矿资源利用方面也有了一定的进步,在提高入磨铁矿石品位的同时提高的贫矿资源的利用率。今后我们还需加强复杂难选铁矿资源的利用,以实现铁矿资源利用技术的整体提高。