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铁矿选矿工艺流程图解

2022-05-31 18:16:52

目前国内选矿厂处理的铁矿石主要有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、钒钛磁铁矿、菱铁矿这几大类,其中磁铁精矿产量约占我国铁精矿产量的3/4,而且国内大部分铁矿山在选矿技术革新方面针对的也主要是这几类矿石。我国铁矿石选矿工艺水平的提高得到了新型选矿设备及国外先进设备的支持,尤其是近年来在破碎、磨矿分级、选别(包括重选、磁选、浮选等)、脱水、过滤等方面研制或引进许多新型高效设备,并得到了成功应用,为选矿技术进步提供了设备保障。

铁矿选矿工艺流程是针对铁矿物料的加工,分为破碎筛分、磨矿分级、分选和脱水。破碎和筛分是对铁矿石的破碎和筛分,保证破碎矿石的粒度能够为下一工艺流程提供符合块度要求的矿石;通过球磨机和分级机的处理,得到符合矿物分选前的矿石;矿物分选一般包括重选、浮选和磁选,通常铁矿石可根据铁的性质使用其中的分选流程;脱水是将矿物分选之后的矿石进行浓缩、过滤和干燥,最终将铁矿石选出。我公司的工程师为您量身设计为铁矿物料专属生产工艺。具有效率高、能耗低、处理量高、经济合理等优点,可根据客户实际情况设计配套设备。

我公司可根据不同的铁矿石种类设备机不同的选矿工艺流程,具体包括:磁铁矿选矿工艺流程、赤铁矿选矿工艺流程、褐铁矿选矿工艺流程、镜铁矿选矿工艺流程、钒钛磁选矿工艺流程、菱铁矿选矿工艺流程等。

一、磁铁矿石选矿工艺的进展

1 磁铁石英岩的选矿工艺流程

磁铁石英岩即铁隧岩,或鞍山式贫铁矿石,多集中分布在鞍本、五岚及冀东地区。矿石中主含磁铁矿和石英,依据磁铁石英岩的磁学性质,一般利用磁铁矿和石英磁化系数的较大差别进行磁选,典型的这一类选矿厂有美国伊里选厂、明塔克选厂、加拿大亚当斯选厂、前苏联的库尔斯克矿石公司、中国的大石河南芬和大孤山等选矿厂。磁铁石英岩的分选工艺是经三至四段破碎至25~15 mm,或经一段破碎到350~250mm,通过自磨与球磨 (砾磨) 结合,实施三段细磨,进入多段磁选。磁铁石英岩选矿的工艺特点是采取阶段磨矿和磁选流程,以便阶段排出单体脉石,减少下一阶段的磨矿量。

2 磁铁矿石的选矿工艺流程

磁铁矿石属于矽卡岩型矿石,其中主要铁矿物为磁铁矿,还含有少量的硫化矿物,并伴生有钴镍钒等有色金属,脉石为矽卡岩。矿石呈斑点状、角砾状、带状和块状。磁化系数与磁铁石英岩相似。根据粒度嵌布特性可分为粗粒、细粒、微细粒和极微细粒嵌布矿石。典型的这一类选矿厂有美国恩派尔选厂、格雷斯选厂、加拿大希尔顿选厂和澳大利亚怒江选厂。中国的多集中分布在鄂东、邯郸、山东、江苏和安徽等地有五家子铁矿和玉石洼铁矿等。依据磁铁矿石的物理性质,最有效的选矿方法是以磁选法回收磁性矿物,以浮选法回收伴生的硫化矿物。其分选工艺多是二至四段破碎,并在破碎流程中配有一至二段干式磁选,选别中碎或细碎产品。对进一步深选产品,经二至三段细磨,进行二至五次湿式磁选,获得最终铁精矿产品采用磁选——浮选或浮选——磁选等联合流程,在提高铁精矿品位的同时,还可回收伴生矿物成为相应的精矿产品,以及精矿的脱硫。磁铁矿石磨矿粒度较粗且泥化的粒子含量较少,一般用磁选机即可进行脱泥。选别磁铁矿石的选矿厂按照全循环供水流程操作,循环水利用率为75%~85%。

1.1.1 阶段磨矿﹑弱磁选―反浮选工艺

我国目前入选的磁铁矿由于粒度细,使得磁团聚在选别中的负面影响日益明显,导致依靠单一的磁选法提高精矿品位越来越难,把磁选法与阴离子反浮选结合起来,实现选别磁铁矿石过程中的优势互补,有利于提高磁铁矿石选别精矿品位。阶段磨矿﹑弱磁选―反浮选工艺是我国铁精矿提铁降硅较有效工艺之一。鞍钢弓长岭选矿厂采用阳离子反浮选工艺,经一次粗选一次精选获得最终精矿﹑反浮选泡沫经浓缩磁选后再磨﹑再磨产品经脱水槽和多次扫磁选后抛尾﹑磁选精矿返回反浮选作业再选,精矿铁品位从64%提高至68.89%,精矿中的SiO2含量降至4%以下,铁的作业回收率98%以上。太钢尖山铁矿采用阴离子反浮选工艺流程,经高效浮选药剂一次粗选一次精选三次扫选,改造前精矿品位65.5%左右,SiO2含量为8%左右,改造后获得精矿铁品位68.9%以上,SiO2含量4%以下,反浮选作业回收率98.5%左右的指标,并且精矿浆的理化性质满足了长距离管道输送的要求。

1.1.2 全磁选选别工艺

全磁选工艺是在现有阶段磨矿﹑弱磁选―细筛再磨再选工艺流程的基础上,再用高效细筛和高效磁选设备进行精选。与反浮选工艺相比该工艺流程简单,工艺可靠,投资省、工期短、易操作。首钢矿山选矿厂入选矿石属于鞍山式贫磁铁矿,矿石呈条带状和片麻状构造,金属矿物以磁铁矿为主,有少量的赤铁矿,全磁选工艺在首钢矿山选厂应用多年,其铁精矿品位一直保持在67%左右,曾获得铁精矿质量全国冠军[6]。国内以高频振网筛、BX磁选机、磁选柱、盘式过滤机等为主要设备的全磁选工艺首先在本钢南芬选矿厂和歪头山选矿厂采用,该工艺流程切入点准确,开口少,对于优化整体工艺流程、达到降硅提铁的最终目的,既合理又经济。应用结果表明,精矿铁品位可提高至69.5%左右,精矿中的SiO2含量降至4%以下,尾矿品位和金属回收率基本不变,新增加加工成本小于20元/t。

1.1.3 超细碎―湿式磁选抛尾工艺

该工艺是将矿石细碎至5mm或3mm以下,然后用永磁中场强磁选机进行湿式磁选抛尾。该工艺对于节能降耗﹑有效利用极贫铁矿石和提高最终铁精矿质量具有特别重要的意义。马钢高村铁矿为了开发利用品位20%以下铁矿石,试验研究采用高压辊磨机将矿石细碎至3mm以下,中场强湿式磁选抛除40%左右粗粒尾矿, 将入磨物料的铁品位提高至40%左右,经再磨再选后获最终铁精矿,该工艺最终铁精矿品位达65%以上,SiO2含量降至4%以下,尾矿品位 10%以下。另外,山东莱芜铁矿﹑金岭铁矿等采用锤碎机―湿式永磁中场强磁选工艺,入选物料的粒度为-5mm占80%以上,可抛除产率30%~40%左右的粗粒尾矿。

1.2 红矿选矿工艺的进展

我国红矿资源储量大,可选性差,主要分布在辽宁、河北、甘肃、安徽、内蒙、河南、湖北、山西、贵州等地。国内易选的磁铁矿资源正面临着日益短缺的局面,后备磁铁矿矿山明显不足,相对好选的红铁矿矿山大多进入深层开采时期,采矿成本逐年升高,红矿选矿一直是我国选矿界的一大难题。近年来,我国选矿科技工作者坚持不懈进行选矿攻关,针对红矿的具体特征研制出新型选矿药剂、工艺及设备,使我国红矿选矿技术取得了重大突破,工艺技术指标达到国际先进水平。

1.2.1 连续磨矿–磁选–浮选联合工艺

鞍钢调军台选矿厂在研究比较了连续磨矿,弱磁—强磁—阴离子反浮选流程、连续磨矿,弱磁—强磁—酸性正浮选流程、阶段磨矿、重选–磁选-酸性正浮选、连续磨矿,弱磁—强磁—阳离子反浮选流程等工艺后,根据实验结果确定采用连续磨矿,弱磁—强磁—阴离子反浮选流程,该流程结构合理、紧凑,对矿石性质变化的适应性较强,生产稳定。调军台选矿厂根据此流程改造后,在原矿品位29.60%的情况下,取得了精矿品位67.59 %以上,尾矿品位10.56%,金属回收率82.24%的指标。目前除了调军台选矿厂外,已有齐大山选矿厂、东鞍山烧结厂按此流程完成了技术改造,司家营选矿厂、舞阳红铁矿选矿厂、弓长岭红铁矿选矿厂已经按此流程开始建设,并取得了重大进展。以此流程为基础的关门山、胡家庙红铁矿选矿厂也正在筹划建设中。

1.2.2 阶段磨矿–重选–磁选–浮选联合工艺齐大山选矿厂从2001年起采用阶段磨矿、重选-强磁-阴离子反浮选工艺流程分别取代一选车间的阶段磨矿、重选-强磁-酸性正浮选工艺流程及二选车间的焙烧磁选工艺后,一选车间的精矿品位从63.60%提高到66.21%,二选车间精矿品位从63.26%提高到66.80%,目前整个选厂自2004年4月份起铁精矿品位一直稳定在67%以上,尾矿品位也由原12.5%降至11.14%,SiO2由原8%降至目前4%以下,铁精矿品位比改造前提高3.8个百分点,尾矿品位降低1.36个百分点,一级品率达99.80%以上。鞍钢东鞍山选厂也采用该工艺获得得到了精矿品位64.49%,金属回收率76.11% 的技术指标。

1.2.3 强磁—反浮选—焙烧联合工艺

目前国内红铁矿的还原焙烧磁选工艺因其成本高和铁精矿品位低应用不是很广,该工艺主要适合褐铁矿、菱铁矿等烧损较大的铁矿石。由于该类铁矿石的理论品位较低,先通过强磁—反浮选获得低杂质含量的铁精矿,然后通过普通焙烧或者生产球团矿可大幅度提高产品的铁品位,仍不失为优质炼铁原料。马鞍山矿山研究院针对江西铁坑褐铁矿等铁矿石的试验研究结果表明,焙烧产品的铁品位可达到65%以上,与焙烧、磁选、反浮选联合工艺相比,生产成本大幅度下降,使该类型铁矿石具有经济开采利用价值。

二、赤铁矿石选矿工艺流程

细粒嵌布赤铁矿石的开发利用,促进了赤铁矿浮选、重选、强磁选和焙烧磁选等选矿工艺的发展。

(1) 赤铁矿全浮选流程。采用脂肪酸类阴离子捕收剂,碳酸钠作矿浆调整剂 (矿浆 pH 值为910),浮选赤铁石英岩类型矿石中的赤铁矿,解决了矿浆黏度大,精矿脱水难等问题。采用二段浓缩作业,降低了金属流失;

(2)强磁—浮选流程。主要特点是通过强磁选将矿石中的单体石英和易泥化的绿泥石等脉石矿物在粗磨条件下排出,成为合格精矿,从而为进一步细磨和浮选创造有利条件;

(3) 焙烧—磁选流程。采用竖炉对 75~20 mm 赤铁矿石,以焦炉和高炉混合煤气加热与还原,生成人造磁铁矿石,再进行磁选获得铁精矿产品。竖炉还原焙烧鞍山式赤铁-石英岩,具有铁精矿品位65.82% 和回收率 78.41% 的指标。

(4)焙烧磁选-反浮选流程。为了提高焙烧磁选铁精矿质量,采用十二胺阳离子捕收剂,在中性矿浆中进行反浮选。在十二胺用量为 120~180 g/ t (对磁选精矿) 条件下,得到了铁精矿品位 65.85% 和回收率 75.85% 的指标;

(5)强磁选流程。前苏联中央采选联合企业克里沃罗格矿床氧化铁质石英岩的处理,1989年由磁化焙烧转化为强磁选的。新流程投入运,行解决了焙烧产生的灰尘和废气净化问题和每吨精矿约需100m3 天然气的高能耗问题,用当量燃料吨数表示的总能耗由磁化焙烧的0.202降到强磁选的0.054,是氧化铁质石英岩选矿不经焙烧的重大进展;

(6)阶段磨矿、重磁-阴离子反浮选流程。齐大山选矿厂采用 MZ-21 高效低耗无毒新药剂和 Slon型立环脉动高梯度强磁机,

在金属回收率没有降低并保持选厂原有生产能力的条件下,铁精矿品位达到67.14%,选矿药剂费用降低24.89%,淘汰了传统的焙烧磁选工艺,能耗费用降低48.93%,吨精矿加工成本降低3.28%,还杜绝了焙烧使用煤气造成的人身安全和环境污染。

赤铁矿石选矿工艺流程有三,最常见的是连续磨矿、粗细分选,重选-磁选-阴离子反浮选工艺,它的的应用及工艺特点是:

1、采用了阶段磨选工艺。由于该工艺流程采取了阶段磨矿,阶段选别工艺流程,使得该工艺流程具有较为经济的选矿成本。

2、选别针对性强。矿物在磨矿过程中解离是随机的,这种过程使得磨矿粒度不等的矿物颗粒均存在接力的条件,这是粗细分级入选工艺具有较强生命力的重要基础之一。

3、实现了窄级别入选,在矿物的选别过程中,矿物的可选程度与矿物本身特性有关,也是矿物颗粒比表面积大小有关,这种作用在浮选过程中表现的更为突出。

4、细粒级选别效果得到了空前的提前。阶段磨矿、粗细分选,重选-磁选-阴离子反浮选工艺应用前,赤铁矿选矿应用的阶段磨选工艺细粒级采用的工艺是磁选-酸性正浮选工艺,选矿效率很低,影响了阶段磨选工艺技术指标的提高。

细粒嵌布磁铁矿选矿技术进步。主要表现在选矿工艺的发展和完善、选矿设备的更新和改造、选矿综合指标的不断提高等方面:

(1)采用新型破碎机,或改造旧有圆锥破碎机,或改开路破碎流程为闭路破碎流程,以降低磨矿能耗,减小入磨矿石粒度。近二十多年来,国外出现了超重型弹簧圆锥破碎机和高能液压圆锥破碎机,以及双轴重型振动筛,因而出现了新三段一闭路

单段球磨的所谓新常规碎磨流程,使产品粒度达到了7~8mm实现了多碎少磨,减少了能耗。提高了磨机处理能力。高压辊磨机目前只是广泛用于水泥工业中,有望从水泥熟料的破碎进入铁矿石选厂。超细磨机崭露头角磨机衬板的发展经历了从金属衬板到非金属衬板,再发展到磁性衬板,经济效益显著;

(2)普遍采用磁滑轮预选作业,组成预选—磁选流程,以提高磨机处理量能力和原矿品位。中国的实践证明可排出8%、含铁 9% 的大粒脉石,提高入磨品位 2%,电耗降低 2% 左右;

(3)改干式自磨为湿式自磨,改闭路湿式自磨为开路或半开路湿式自磨。用直线振动筛代替一段磨矿分级中的螺旋分级机。在二段分级中采用水力旋流器,以提高磨矿分级效率。

(4)普遍采用击振细筛或高频细筛,与磨矿分级分选形成磁选细筛流程,以便在较高回收率条件下,获得含铁65% 以上的优质铁精矿产品;

(5) 采用f1050mm 或f1250mm大筒径磁选机以提高磁选能力和精矿品位。如大孤山采用 BX f1050 mm×2400 mm 磁选机台时产量 44.16 t/ h,给矿粒度—0.074 —0.074 mm 占 78.62%,回收率99.39%,精矿品位 59.54%,比原磁选机精矿品位提高 0.8%。

(6)广泛采用磁铁矿石阶段磨矿—磁选流程,以获得高质量的铁精矿产品;

(7)加拿大克雷格蒙特选厂采用了以粒度为基础的 PSM 控制,除了两套正在使用的PSM—100外,又在磁铁矿回收回路安装了 PSM—200 用于—325 目占85%~95%的较细磨矿粒度,既保持了规定的磨矿粒度,同时又能使磨机的处理量最大,从而降低了每吨精矿的成本。

三、磁-赤铁矿石选矿工艺流程

(1)重选-磁选-浮选流程。鞍山式磁-赤铁矿石在粗磨条件下即有一部分铁矿物呈单体解离,需及早回收。该流程能获得回收率高的优质铁精矿产品较具竞争力。其主要特点是在一次磨矿旋流器分级后,用螺旋溜槽回收部分粗粒级铁矿物。细粒级用磁选-浮选流程回收各中间产品合并后进行二次分级磨矿,再返回分选回路。

(2)磁选-重选流程。对细粒嵌布磁-赤铁矿石,中国发展了以磁选回收部分磁铁矿物,对其尾矿用螺旋溜槽和离心选矿机回收弱磁性矿物的工艺。

(3) 连续磨矿-磁选

(弱磁-强磁)-反浮选流程。主要特点是采用连续磨矿,将矿石直接磨至单体解离,只控制最终磨矿产品粒度。采用弱磁强磁选可以起到排出尾矿和脱泥的双重作用,减轻或消除矿泥对浮选的有害影响。强磁选脱泥效果最佳。采用反浮选(浮出石英等脉石)

适应了矿石中磁铁矿、赤铁矿和假象赤铁矿不同比例的变化,尤其是阴离子反浮选对矿泥的适应能力强,如鞍钢调军台选矿厂根据此流程改造后,在原矿品位29.60% 的情况下,取得了精矿品位 67.59% 以上,尾矿品位10.56%金属回收率82.24% 的指标。

四、 赤铁矿和赤-磁铁矿石的选矿工艺流程

(1) 赤铁矿和赤-磁铁矿石在入选矿石中占有较高的比重。多分布在中国鞍山、前苏联的库尔斯克磁力异常区、美国的密执安、加拿大的魁北克、巴西考埃和利比亚帮格地区。以赤铁矿为主的矿石,主要是选别具有良好物理性质的粗粒嵌布矿石,而微细粒嵌布赤铁矿石的利用尚属世界上探索的课题。中国的赤铁矿石具有细粒和微细粒嵌布的浸染状结构,主要含赤铁矿和石英赤-磁铁矿石中赤铁矿和磁铁矿的比例变化很大,按其比例可分为矽卡岩型 (如帮格矿石) 和镜铁矿型 (如卡罗尔矿石)。

(2) 赤 – 磁铁矿石的选矿工艺。现在多采用磁选——重选流程、磁选——浮选流程或重选——磁选——浮选流程。有的选厂先用重选方法回收赤铁矿。再从重选尾矿中用磁选方法回收磁铁矿;也有用浮选法(挪威拉那选厂)和用电选法(加拿大瓦布什选厂)进行精选,或在最后一段选别前用细筛处理。磁选——重选流程首先用弱磁场磁选回收磁铁矿,而后用重选法从磁选尾矿中回收赤铁矿;而磁选——浮选流程则以浮选作为分选赤铁精矿的主要过程,用重选法回收粗粒赤铁矿和磁铁矿,用磁选法回收细粒磁铁矿。对于致密结晶的赤-磁铁石英岩,重选法广泛地用于选别粗粒嵌布矿石,强磁选或浮选用于选别细粒矿石。对于黏土质赤-磁铁矿石,主要用洗矿或干式磁选。

(3) 赤铁矿石的选矿。可采用洗矿、重选、浮选、磁选和焙烧磁选法,或用浮选和电选作为精选作业,按不同矿石性质,

组成不同形式的选矿工艺流程。对粗粒或块状矿石混入贫化物料时,多用重悬浮液选矿。有些选矿厂对粒状矿石采用跳汰选矿,对于中细粒矿石用螺旋选矿机进行重选,或用强磁选机进行磁选。

(4) 对于微细粒嵌布的石英铁质岩用浮选法或焙烧磁选法来处理。美国 Tilden 选矿厂用选择性絮凝、阳离子反浮选处理细磨到80% – 0.025mm的矿石。鞍山烧结总厂和齐大山选矿厂曾用竖炉,前苏联克里沃中部采选公司选矿厂曾用回转窑对细粒嵌布赤铁矿石进行还原焙烧处理后再磁选获得铁精矿。

五、钒钛磁铁矿石的选矿工艺流程

钒钛磁铁矿石中的磁铁矿与钛矿物连晶,颗粒粗大。脉石为辉长岩橄榄岩和绿泥石, 颗粒分布不均且难细磨。矿石可磨性系数约为磁铁石英岩的 1/ 2,属于易选、难磨和矿物纯度低的矿石,伴有工业品位的钛和钒钴镍等有用元素。

钒钛磁铁矿石主要集中在中国攀西地区和前苏联的乌拉尔地区。攀枝花冶金矿山公司对破碎产品直接进行细磨,采用了一段闭路磨矿和二段磁选一段扫选的工艺流程,选矿厂采用循环水供应系统,对于此类矿石除了回收铁精矿外,同时还回收钛矿物和硫镍矿物产品。

六、褐铁矿石的选矿 工艺流程

褐铁矿石主要呈鲕状、粉状和致密块状结构,鲕粒大小不一。除主要矿物为褐铁矿外,还含有少量赤铁矿菱铁矿。脉石主要为石英、碌泥石、方解石、泥质物和黏土等矿物,还含有锰磷坤等杂质。褐铁矿的选矿目前广泛采用洗矿、重选、磁选联合流程。

七、菱铁矿石的选矿工艺流程

矿石中主要金属矿物为菱铁矿及少量的褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿和硅酸铁等。非金属矿物为石英和方解石等。菱铁矿石在世界上应用不够广泛,仅在欧洲一些铁矿资源较少的国家,如捷克、波兰、前南斯拉夫、奥地利等国进行大规模的工业应用。菱铁矿石的主要选矿方法是焙烧磁选法和重选法。

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