【科研成果】海南矿业深部矿石预选及磨选应用研究

1、所属领域 选矿工程 2、适用范围 低品位铁矿石的选别 3、基本原理 原矿铁品位为39.16%，主要有用矿物为赤褐铁矿，其次为磁铁矿，碳酸铁、硅酸铁和黄铁矿含量较低，脉石矿物主要为SiO2、Al2O3、CaO，少量P2O5、SO2。赤褐铁矿之铁占82.28%。将地采原矿破碎至-40mm以下，筛分取10-40mm粒级矿物进行分析，原矿中粗粒级铁品位较高，占有量较多，而细粒级铁品位相对要低，占有量较少；原矿中-10㎜粒级仅占6.82%，铁品位为35.04%，铁分布率为6.14%；粗粒级主要集中在40～25㎜和25～12㎜两个粒级，这两个粒级占90.41%，铁品位为39.32%，铁分布率为91.22%。有用矿物（赤褐铁矿）与脉石矿物密度及磁性存在差异性，因此可通过磁选、重选进行选别，试验采用磁选与重选联合选矿工艺，对深部矿石预先选别，可获得块矿产品（铁品位54%）、中矿（铁品位40%左右），同时预先抛出部分尾矿，预选中矿及粉矿进入下段贫矿选矿工艺选别。贫矿选矿工艺流程长，一般流程：破碎-磨矿-磁选-浮选/重选，生产成本较高，成品率低。由于矿石预选高炉矿产品，同时抛除部分废石，减少进入后续选矿流程的废石量和“选矿能耗”，降低生产成本，提高经济效益，同时提高成品率与资源回收率。 4、关键技术与装备 海南矿业深部矿石预选及磨选应用研究采用磁选与重选联合选矿工艺，主要工艺是对地采铁矿石（铁品位39%左右）经破碎筛分分为三个粒级矿物：10-40mm、10-0.5mm、0.5mm以下等。其中40～10mm粒级铁矿采用“跳汰预选”，为关键技术，国内矿山铁矿选矿中还没有得到应用。40～10mm粒级铁矿采用“跳汰预选”，可获得块矿产品（铁品位54%）、中矿（铁品位40%左右），同时预先抛出部分尾矿（铁品位18%左右），跳汰预选为重选工艺，不需药剂，生产应用中采用巴达克跳汰机（水为介质），压缩空气交替地给入空气室中，水流在压缩空气作用下产生垂直脉动作用与水平流动作用，使得轻重矿物松散分层，达到分选。利用斗提机提升选别产品，斗提机底部全密封除提升矿物，还可保持控制液面作用，稳定选别参数条件，确保生产指标。生产环水不外排，可重复使用，水利用率较高。相比原矿全部入贫矿选厂选别，采用磁选与重选联合选矿工艺对深部矿石预选，可降低生产成本，提高经济效益，提高成品率与资源回收率。该研究工艺适用于低品位铁矿石的选别。 5、工艺流程 对地采铁矿石（铁品位39%左右）经破碎筛分分级后，分为三个粒级矿物：10-40mm、10-0.5mm、0.5mm以下等。其中40～10mm粒级铁矿采用“跳汰预选”，可获得块矿产品（铁品位54%）、中矿（铁品位40%左右），同时预先抛出部分尾矿（铁品位18%左右）干堆。跳汰预选中矿与-10mm粒级的物料合并为贫矿选厂原矿，胶带输送到贫矿选厂进行选别，贫矿选矿工艺：原矿—破碎—磨矿—磁选—浮选—过滤或原矿—破碎—磨矿—磁选—重选（离心机）—离心尾矿—磨矿—磁选—重选（离心机）—过滤。0.5mm以下矿物泵送磁选车间，工艺流程：原矿—磨矿—弱磁—强磁粗选—精选—扫选。磁选车间及贫矿选别可获铁精矿（品位62.5%上），选别尾矿泵送至尾矿库。 6、主要创新点 国内铁矿选矿利用干式预选贫磁铁矿，跳汰工艺预选细粒级铁矿，目的降低进入选矿流程的磨选矿量（预先抛废石量）和选矿能耗，实现多碎少磨。但不能获得合格高炉矿产品，提高成品率。 海南矿业深部矿石预选及磨选应用研究，工艺为：分级—干式强磁—跳汰选矿预选工艺—中矿再入贫矿选厂选别。其中原矿分级后40～10mm粒级铁矿采用“跳汰选矿预选”，国内海南矿业首先应用，其它矿山铁矿选矿中还没有得到应用。该方法能够在磨选前及早分选出高炉块矿产品、预先抛出废石（干堆作为建材材料），可降低生产成本，提高经济效益，减少尾矿库排放量；并且获得专利名称《一种赤铁矿石的磁重组合选矿工艺技术》及《一种利用中高品位赤铁矿石生产高炉块矿产品的选矿方法》，专利由海南矿业与中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司共同研发。海南矿业深部矿石预选及磨选工艺适合于国内矿山铁品位39％左右的赤铁矿石选别。 7、主要技术指标及同类技术对比情况 低品位矿石是我国主要的铁矿资源，据统计：我国95%以上的铁矿石储量为贫矿，目前平均入选铁品位在32％左右（世界平均铁品位46％左右）。因此，随着高品位铁矿石资源逐渐枯竭，几乎所有铁矿石需经加工才能得以利用或综合利用。这些资源加工利用普遍存在能耗高、成本高、尾矿量大、环保压力大、效益差等共性问题，急需高效节能减排选矿技术与装备。预先抛尾、跳汰选矿等工艺在铁矿石预选及磨选研究中国内已有应用报道，如：鞍钢集团矿业公司《高压辊磨-干式预选贫磁铁矿工艺》；《云浮低品位硫铁矿矿石的重选实验研究》；南京梅山冶金发展有限公司、上海梅山钢铁股份有限公司发表《一种铁矿石预先抛尾工艺》等。干式磁选可以实现较大颗粒甚至大块矿石的分选，可抛去大量废石以减少后续的磨矿成本。跳汰选矿国内也大量用于煤矿、钨矿、锡矿、金矿及某些稀有金属矿石，还用于细粒级铁矿石、锰矿石及非金属矿石选别。国内铁矿选矿利用干式预选贫磁铁矿，跳汰工艺预选细粒级铁矿，目的降低进入选矿流程的废石量和选矿能耗，实现多碎少磨，但不能获得合格高炉矿产品及提高成品率。海南矿业深部矿石预选及磨选应用，该方法能够在磨选前及早分选出高炉块矿产品、预先抛出废石，减少进入后续选矿流程的废石量和“选矿能耗”，不仅实现多碎少磨，同时提高成品率与资源回收率。 8、典型实例及成效 海南矿业应用《海南矿业深部矿石预选及磨选应用研究》成果，项目名称为《昌江石碌铁矿选矿技术改造》（简称跳汰项目），设计处理能力480万吨/年，设计流程：原矿-破碎-筛分后，得10-40mm、10-0.5mm、0.5-0mm粒级矿物，其中40～10mm粒级铁矿采用“跳汰预选”，预选得块矿产品（铁品位54%）、中矿（铁品位40%左右），同时预先抛出部分尾矿（铁品位20%左右）。跳汰中矿（10-40mm）及粉矿（0.5～10mm）进入110万吨或200万吨贫矿选厂选别，贫矿选矿工艺：原矿—破碎—磨矿—磁选—浮选—过滤或原矿—破碎—磨矿—磁选—重选（离心机）—离心尾矿—磨矿—磁选—重选（离心机）—过滤。；预选尾矿可作为建材销售。0～0.5mm进入原富粉溢流车间选别。 项目2015年底建成，进行工业试验，工业试验流程将不再设置干式强磁选抛尾工艺，而采用更为简洁高效的原矿—分级—跳汰选矿—预选中矿磨选流程。试验结果详见下表： 2016年进入试生产阶段。 2017年正式生产：跳汰选矿系统2017年实际处理原矿1157218吨（品位40.14%），选别成品矿量594172.52吨，比改造前全部入贫矿厂选别成品矿435449.67吨（预测指标）增加158722.85吨，产品回收率增加14.45%（73.04%-58.59%）；成本分析跳汰选矿生产成本为5896.81万元比贫矿厂选别减少3085.64万元，跳汰选矿产品销售约18381万元（生产废石作为建筑材料销售），比贫矿厂选别预测增加745.28万元，跳汰选矿比贫矿厂选别可增加利润3830.92万元。以跳汰项目设计能力计算，跳汰选矿比贫矿厂选别可增加利润15890万元（3830.92万元×480/115.72）。跳汰选矿比入贫矿厂选别减少生产成本，提高海南矿业生产经济效益。 9、推广应用前景 低品位矿石是我国主要的铁矿资源，据统计：我国95％以上的铁矿石储量为贫矿，目前平均入选铁品位在32％左右（世界平均铁品位46％左右）。因此，随着高品位铁矿石资源逐渐枯竭，几乎所有铁矿石需经加工才能得以利用或综合利用。这些资源加工利用普遍存在能耗高、成本高、尾矿量大、环保压力大、效益差等共性问题，急需高效、节能减排选矿技术与装备。本项目研究内容具有极强的针对性和广泛性，整体技术在我国同类型矿山中具有广阔的推广应用前景。其中，分级—跳汰选矿预选工艺主要用于中高品位铁矿石的预选，而强磁—跳汰选矿预选工艺则可用于低品位铁矿石预选，该工艺的成功应用对我国铁矿石以及其它金属矿石的选矿技术进步起到巨大的推动作用。因此，该项目研究成果成功应用后，不但可以增加铁精矿产量，为企业增效，还可节能减排，细粒尾矿排放可减少45%左右，可延长尾矿库使用年限。具有十分巨大的经济效益、环境效益和社会效益，研究成果推广应用前景广阔。 10、专利及获奖情况 一种赤铁矿石的磁重组合选矿工艺技术（核心）（实用新型专利；专利号：ZL201210288117.5）； 一种利用中高品位赤铁矿石生产高炉块矿产品的选矿方法（专利类别：实用新型；审查中） 《海南矿业股份有限公司石碌铁矿深部矿石选矿技术研究》经省科技厅验收（2016年9月）及进行成果登记表（2017年4月）。 -----------摘录《金属矿山》