（矿物加工工程专业论文）一种鞍山式贫赤铁矿矿石的工艺矿物学和重选分离研究.pdf

； f at h e s i si nm i n e r a l p r o c e s s i n ge n g i n e e r i n g f 舢删删舢舢舢f f 舢舢胛 y171 1 6 i f l l l 3 i i i i ij3ilt|i。9ii i i i 。 p r o c e s sm i n e r a l o g ya n d g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n o na n a n s h a n - - t y p el o w - g r a d eh e m a t i t eo r e b yc u ib a o y u s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rw e id e z h o u n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u n e2 0 0 9 审 一j 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 ；6 二 腻。 学位论文作者签名： e t 期：。夕) i 学位论文版权使用授权书 i ；。王 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 差兰兰主作者签名：乍亥j 签字日期：砂岁、7 ， 宁， 东北失学硕士学位论文 摘要 一种鞍山贫赤铁矿矿石的工艺矿物学和重选分离研究 摘要 随着中国经济的高速发展，对铁矿石的需求量越来越大。贫赤铁矿特别是鞍山式贫 赤铁矿的开发利用越来越受到人们的重视。 本文以鞍山鞍千矿业有限责任公司哑巴岭采场出产的鞍山式贫赤铁矿矿石为研究 对象，针对采场的区域划分、矿石的工艺矿物学和采场南区( 低亚铁区) 矿石的粉碎、 分级、重选等进行了研究，所得结果如下： 1 ) 通过对采场矿石样品的主要化学成分分析，确定该采场的矿石属于贫赤铁矿矿 石，平均铁品位约为2 3 ，s i 0 2 的含量大于5 0 ；采场自东南向西北依次分为低亚铁区 ( f e o 的含量小于1 ) 、中亚铁区( f e o 的含量为1 0 o - - - 3 ) 和高亚铁区( f e o 的含量 大于3 ) 。 2 ) 对三个区的铁矿石分别进行的工艺矿物学研究结果表明，矿石类型为赤铁石英 岩或假象赤铁石英岩，粒状变晶结构，局部变余结构，条带状构造，矿石中有用矿物结 晶粒度粗细不均。与其他两个区域相比，采场南区( 低亚铁区) 矿石中有用矿物堪布粒 度最细；赤铁矿含量最高约为3 0 ；磁铁矿含量仅为l ，且以残留微粒或包裹体状态 存在。 3 ) 对采场南区( 低亚铁区) 铁矿石的冲击破碎特性和磨碎特性研究结果表明，该 区铁矿石的冲击破碎和磨碎特性比较好，对于生产中使用的5 0 3 m x 6 7 0 m 的球磨机 来说，最适宜的磨矿介质为9 0 m m 钢球与1 2 0 m m 钢球混合使用。 4 ) 对采场南区( 低亚铁区) 铁矿石进行的分级重选试验研究结果表明，在磨矿细 度为0 0 7 1 m m 占7 5 的条件下，采用脱泥重选一中矿再磨流程，原矿品位为2 2 8 0 时， 可以获得产率为2 1 2 3 、铁品位为6 8 1 6 、铁回收率为6 4 3 5 的重选精矿。 本文首先通过工艺矿物学研究发现，矿石中铁矿物的结晶粒度比石英的细，且粗细 不均，因此进行了磨矿工艺优化研究，以便控制磨矿产品粒度组成，并将螺旋溜槽分选 获得的边尾也给入强磁选别作业，加强对细粒铁矿物的回收；其次，用脱泥重选代替 现场的分级重选工艺，既改善和强化了重选过程，又有效地控制了微细粒铁矿物的去 向，对提高精矿的铁品位和铁回收率发挥了重要作用。 关键词：鞍山式贫赤铁矿；工艺矿物学；磨矿工艺：脱泥；重选 唷 东北大学硕士学位论文 a b s 的c t 一 p r o c e s sm i n e r a l o g ya n dg r a v i t yc o n c e n t r a t i o n o na n a n s h a n - - t y p el o w - - g r a d eh e m a t i t eo r e a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a se c o n o m y , t h ed e m a n df o ri r o no r ei s g r o w i n g p e o p l eh a v ec o m et op a ym o r ea n dm o r ea t t e n t i o n st ot h el o w g r a d eh e m a t i t e ，s p e c i f i c a l l y a n s h a n - t y p el o w - g r a d eh e m a t i t eo r e t h i st h e s i st a k e sa n s h a n - t y p el o w g r a d eh e m a t i t eo r ea sm a i no b j e c to fs t u d y t h e r e g i o n a l i s mo fs t o p e ；p r o c e s sm i n e r a l o g yo ft h eo r e ；t h eg r i n d i n g ，c l a s s i f i c a t i o n , g r a v i t y c o n c e n t r a t i o no ft h es o u t h e r nd i s t r i c t so r eh a v eb e e nd o n e t h e r e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： f i r s lb yt h ea n a l y s i so fm a i nc h e m i c a lc o m p o n e n t so fs t o p eo r es a m p l e s ，i td e t e r m i n e d t h a tt h es t o p eo r eh e m a t i t eo r e sa r el e a nh e m a t i t e t h ea v e r a g ei r o ng r a d eo fa b o u t2 3 t h e c o n t e n to fs i 0 2i sm o r et h a n5 0 s t o p es e q u e n c ef r o ms o u t h e a s tt on o r t h w e s ti n t ol o w i r o n d i s t r i c t ( t h ec o n t e n to ff e oi sl e s st h a n1 ) ，d i s t r i c to ff e r r o u s ( t h ec o n t e n to ff e oi sf r o m 1 t o3 ) ，a n dh i g hf e r r o u sd i s t r i c t ( t h ec o n t e n to ff e o i sm o r et h a n3 、 s e c o n d ，t h ep r o c e s sm i n e r a l o g ys t u d i e so ft h et h r e es e p a r a t ea r e a si r o ns h o w t h a t ，t h eo r e t y p ei sr e di r o nq u a r t z i t eo ri l l u s i o no fr e di r o nq u a r t z i t e ，g r a n o b l a s t i ct e x t u r e ，l o c a lp a l i m p s e s t s t r u c t u r e ，b a n d e ds t r u c t u r e ，t h ek h e n p os i z eo fv a l u a b l em i n e r a li so d d s c o m p a r e dw i t ht h e o t h e rt w or e g i o n s ，t h ek h e n p os i z eo fv a l u a b l em i n e r a li sf i n e s t ，w h i c hi nt h es o u t h e r nd i s t r i c t s t o p e t h ec o n t e n to fh e m a t i t ei sa b o u t3 0 o ft h em a x i m u m t h ec o n t e n to fm a g n e t i t ei s o n l y1 ，a n dt or e s i d u a lp a r t i c l e so ri n c l u s i o n si nas t a t eo fe x i s t e n c e t h i r d ，t h er e s u l t so ft h ei m p a c to fg r o u n db r e a k i n gf e a t u r e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so f s o u t h e r nd i s t r i c ts t o p ei r o no r es h o wt h a t ，t h ei m p a c to ft h ea r e ao fi r o no r ec r u s h i n ga n d g r i n d i n gc h a r a c t e r i s t i c sa r eg o o d u s e dt h eb a l lm i l l 5 0 3 m 6 7 0 ma tt h es c e n e t h em o s t s u i t a b l eg r i n d i n gm e d i ai st h em i x e du s eo f9 0 m ma n d l2 0 m m s t e e lb a l l f o r t h , t h er e s u l t so fc l a s s i f i c a t i o na n dg r a v i t yc o n c e n 仃a f i o nt e s to ns o u t h e r nd i s t r i c ts t o p e i r o no r es h o wt h a t , u n d e rt h es t i p u l a t i o nt h a tt h e g r m df i n e n e s si s7 5 w h i c hu n d e r o 0 0 7 4 m m ，i tt a k e st h ec i r c u i to fd e s l i m i n g - g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n m i d d l i n gr e g v i n d i n g t e c h n o l o g y t h eg r a d eo f r o d eo r ei s2 2 8 0 ，w i t ht h a tw ec a nb eo b t a i n e dg r a v i t yc o n c e n t r a t e w i t ht h ep r o d u c t i v i t yi s2 1 2 3 ，t h eg r e a ti s6 8 1 6 ，t h er e c o v e r yi s6 4 3 5 h i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t _ - - 一一 f i r s to fa l l ，t h r o u g ht h ep r o c e s sm i n e r a l o g y , w ec a l lf o u n dt h a tt h eg r a i ns i z eo fi r o n m i n e r a l si sm u c hf i n et h a nq u a r t z ，a n du n e v e nt h i c k n e s s t h e r e f o r e ，w eh a v es t u d ym e g r i n d i n gp r o c e s so p t i m i z a t i o n , c o n t r o lt h es i z ec o m p o s i t i o no fm i n e r a lg r i n d i n g , a d dt ot h e p r o d u c ei nt h ep r o c e s so fg r a v i t yc o n c e n t r a t i o n , a n de n h a n c et h er e c o v e ro f f i n e g r a i n e di r o n m i n e r a l s s e c o n d l y , w et a k et h et e c h n o l o g yo fd e s l i m i n g g r a v i t yc o n c e n t r a t i o nt a k et h ep l a c e o ft h es y s t e m a t i c s g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n ，w i t hw h i c hw e n o to n l yi m p r o v ea n ds t r e n g t h e nt h e g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n ，b u ta l s oc o n t r o lt h et r a c eo fm i c r op a r t i c a l e s ，a n dh a v ep l a ya n i m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n gt h eg r a d ea n dr e c o v e r yo fi r o n k e yw o r d s ：a n s h a n - t y p el o w g r a d e h e m a t i t e ；p r o c e s sm i n e r a l o g , f , g r i n d i n gp r o c e s s ； d e s l i m i n g ；g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n i v i 一 东北大学硕士学位论文目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v 第l 章绪论1 1 1 我国铁矿资源状况1 二 1 1 1 我国铁矿资源概述1 1 1 2 我国铁矿石供应现状2 1 2 鞍山式铁矿川及选矿工艺2 1 2 1 连续磨矿一弱磁强磁阴离子反浮选工艺及特点一。4 1 2 2 阶段磨矿一粗细分选磁选一重选阴离子反浮选工艺及特点5 1 2 3 阶段磨矿粗细分选重选磁选阴离子反浮选工艺及特点6 一 1 3 工艺矿物学研究9 1 4 磨矿粗细分级粗粒重选工艺研究9 1 5 本论文研究的内容和意义1 0 第2 章样品分析与矿石分类1 3 2 1 采场地质条件1 3 2 2 样品分析与矿石分类1 3 第3 章矿石的工艺矿物学研究一2 5 3 1 南区( 低亚铁) 矿石样品的工艺矿物学研究2 5 3 1 1 矿石的矿物组成2 5 3 1 2 矿石类型及矿物的赋存状态3 0 3 2 中区矿石样品的工艺矿物学研究3 1 3 2 1 矿石的矿物组成。3 1 3 2 2 矿石类型及矿物的赋存状态3 4 3 3 北区矿石样品的工艺矿物学研究3 5 3 3 1 矿石的矿物组成3 5 3 3 2 矿石类型及矿物的赋存状态3 8 v 东北大学硕士学位论文目录 3 4 工艺矿物学研究结果分析3 9 第4 章矿石碎磨特性试验研究4 1 4 1 矿样的冲击破碎特性试验研究一4 1 4 1 1 冲击破碎条件对产物中0 o l o m m 粒级产率的影响4 3 4 1 2 冲击破碎条件对产物中0 0 1 0 - - 0 0 7 9 m m 粒级产率的影响4 4 4 1 3 冲击破碎条件对产物中0 0 7 9 r a m 粒级产率的影响4 5 4 1 4 冲击破碎所获得的0 0 7 9 r a m 粒级产物中0 o l o m m 粒级的产率4 5 4 1 5 冲击破碎特性试验结果分析4 7 4 2 矿样的磨碎特性试验研究：4 9 4 2 1 磨矿条件对产物中0 o l o m m 粒级产率的影响5 0 4 2 2 磨矿条件对产物中0 0 1 0 - - 0 0 7 9 m m 粒级产率的影响5 1 4 2 3 磨矿条件对产物中0 0 7 9 m m 粒级产率的影响5 2 4 2 4 磨矿产物中0 o l o m m 的产率与0 0 7 9 m m 的产率之间的关系5 3 第5 章重选试验5 7 5 1 原矿的x 射线衍射和多元素分析一5 7 5 1 1x 射线衍射分析5 7 5 1 2 原矿光谱分析5 8 5 1 3 多元素分析5 9 5 2 重选试验5 9 5 2 1 磨矿曲线6 0 5 2 2 摇床分选试验6 0 5 2 3 脱泥重选试验6 3 5 2 4 重选扩大试验k 6 5 5 3 重选流程合理性分析6 8 第6 章结论7 1 参考文献7 3 致谢7 5 v i 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 我国铁矿资源状况 1 1 1 我国铁矿资源概述 第1 章绪论 我国铁矿资源储量丰富，截至2 0 0 7 年底全国铁矿石累计查明储量6 8 0 亿t ，其中基 础储量2 8 2 亿t ，铁矿区2 8 6 7 处【1 】。我国铁矿资源的基本格局和特点是2 】： ( 1 ) 分布广泛，但储量相对集中。铁矿广布于我国内地除天津市以外的其他省 ( 区) 、市。但储量相对集中在辽宁、四川、河北、山西、安徽、湖北、云南、山东、 内蒙古和河南等1 0 个省( 区) ，共占有全国总量的6 5 左右。 ( 2 ) 贫矿多，富矿少。我国可直接入炉的富铁矿石仅占全国总储量的2 6 ，且 贫铁矿石类型繁多，以磁铁矿、赤铁矿和钒钛磁铁矿为主，此外还有菱铁矿、褐铁矿及 混合矿等类型。 ( 3 ) 共( 伴) 生组分多，综合利用价值大。我国大型铁矿几乎都含有丰富的共( 伴) 生元素。如含钒、钛的攀枝花铁矿；含稀土、铌的白云鄂博铁矿；含铜、钴、金的大冶 铁矿；含锡的大顶山铁矿等。多组分矿石尽管选冶技术复杂，但共( 伴) 生组分经济价 值高，有些甚至高于主矿产，因此综合利用价值很大，能部分补偿贫铁矿的选矿成本。 ( 4 ) 有部分暂难利用矿区。按开发利用条件分析，目前存在一些暂时难以利用的 矿区。如菱铁矿、鲕状赤铁矿等。 表1 1 列出了我国主要铁矿生产基地及其矿石类型。从表1 1 可以看出，我国铁矿 矿床类型以鞍山式( 沉积变质型) 铁矿最多，约占全国铁矿资源储量的5 0 。 表1 1 我国铁矿主要生产基地及其矿石类型3 】 t a b l e1 1t h em a i np r o d u c t i o nb a s e sa n do r et y p eo fc h i n a si r o no r e 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 1 1 2 我国铁矿石供应现状 随着国内经济的快速增长，对铁矿石的需求也不断增长，近年来我国铁矿石依靠国 外进口比重越来越大，特别受制于人【4 】。近年我国铁矿石产量及进口量如表1 2 所示。 表1 2 近年我国铁矿石产量及进口型习 ! 垒垒! ! ! ：兰堡垒i 翌垒! ! i 翌翌旦堕p 竺! 堡旦! 鱼q 望垫垒i 堡旦旦壁! 望! 嬖! ! 塑 年份 2 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 8 进口成品铁矿石( x1 0 4 t ) 6 9 9 79 2 3 0111 4 91 4 8 312 0 8 0 9 2 6 0 0 0 3 2 3 6 0 3 8 5 0 0 4 4 3 6 6 从表1 2 不难看出，自2 0 0 0 年以来，我国铁矿石的进口量迅速增加，并由此带动了 价格上涨。全球铁矿石价格在2 0 0 5 上涨了7 1 5 ，2 0 0 6 年进口铁矿石的价格又提高1 8 ， 进口铁矿石的均价达到6 9 $ t ，致使中国国内的铁精矿价格进一步攀升，到2 0 0 7 年1 1 月，国产铁精矿( t f e6 7 左右) 的价格已上升到每吨1 2 0 0 元左右。2 0 0 7 财年进口铁 矿石上涨9 5 ，涨幅呈下降趋势。2 0 0 8 年6 月2 3 日晚，宝钢与世界上主要铁矿石生产 商之一的力拓公司就2 0 0 8 年度p b 粉矿、杨迪粉矿和p b 块矿基准价格达成了一致。力 拓的p b 粉矿、杨迪粉矿和p b 块矿将在2 0 0 7 年基础上分别上涨7 9 8 8 、7 9 8 8 、 9 6 5 0 。这一历史性价格，对国内钢铁行业造成巨大压力【6 1 。 为了减少对国外进口矿的依赖程度，减少受制于人，缓解铁矿石资源的严峻形势， 我们的出路要基本立足国内。而从表1 1 不难看出，增加国内铁矿资源的供应，首先应 当考虑加大鞍山式贫赤铁矿矿石的开发利用。 1 2 鞍山式铁矿【7 】及选矿工艺 鞍山式铁矿分布最广，是我国最重要的铁矿床，它不仅数量居于首位( 约占总储量 的5 0 左右) ，而且由于矿床储量一般较大( 大中型矿床储量占本类矿床的9 0 ) ，单个 矿体的规模和厚度大，埋藏浅，不少矿床可露天开采，加之以磁铁矿为主，矿床的分布 又比较集中，使该类铁矿床在开发利用上占了极大的优势。 鞍山式铁矿，矿体一般大而贫，也有少量富矿。物质组分一般较为简单。金属矿物 主要是磁铁矿，其次是赤铁矿、菱铁矿、假象赤铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要有石英、 绿泥石、角闪石、云母、长石、白云石和方解石等。 此类矿石平均铁品位为2 7 - 3 4 ，s i 0 23 0 - 5 0 ，一般低硫、低磷，但也有个别 一 一 。j o 东北大擘硕士学位论文 第1 章绪论 高硫、高磷矿床。极少有可供综合利用的伴生组分。 不同产地的鞍山式铁矿石，所含主要矿物及化学成分却较为相近。表1 3 列出了我 国几个大型鞍山式铁矿床矿石的化学组成。 表1 3 我国几个大型鞍山式铁矿床矿石的化学组成( ) ! 垒垒! 皇! ：三! 堕曼! 塾! ! 巴i 鱼垒! 里q 堡p q 堑! i q 旦q ! 堡垒i 望垒! 堡垒也生坐! 垒垒翌! ) 里皇壅旦望旦盟堡望q ! 堑璺 矿床t f e f e o s i 0 2 a 1 2 0 3 c a o m g o s p 鞍山式铁矿除富矿多为块状构造外，其它品位较低的矿石绝大多数是条带状或条纹 状构造。条带宽一般为o 5 3 m m 。矿石浸染粒度较细，结晶颗粒通常0 0 4 4 ) 2 m m ，有 些矿床的矿石，如山西岚县袁家村的矿石，晶粒多数为0 0 1 5 - 4 ) 0 4 5 m m ，该矿石需磨至 - 0 0 4 3 m m 占9 5 以上才达到单体解离。此外，鞍山式铁矿石硬度较大( f = 1 2 t 8 ) 。 这个类型的铁矿石虽属典型单一铁矿石，但根据其中所含磁铁矿和红铁矿比例的不 同又分为磁铁矿矿石、赤铁矿矿石和混合矿石；后两种是比较难选的。此外，由于鞍山 式铁矿石原矿品位较低，结晶粒度较细，要得到较高的选矿指标，一般需要较为复杂的 选别工艺流程。 处理这类矿石的选厂有大孤山、东鞍山、齐大山、鞍千、大石河、水厂、南芬、歪 头山、石人沟和马兰庄等铁矿选厂。 随着国内铁矿石需求量的增长以及“提铁降杂战略的实施【8 】，本世纪初开始，鞍 山式铁矿选矿工艺进行了大规模技术改造。总结来看，以下3 个工艺流程得到了较好的 应用效果，一是连续磨矿、弱磁强磁阴离子反浮选工艺的应用；二是阶段磨矿、粗细 分选、磁选一重选阴离子反浮选工艺的应用；三是阶段磨矿、粗细分选、重选磁选阴 离子反浮选工艺的应用【9 1 。 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 2 1 连续磨矿一弱磁一强磁一阴离子反浮选工艺及特点 应用连续磨矿弱磁强磁阴离子反浮选工艺流程的厂家，为2 0 0 7 年前的鞍钢齐大山 铁矿选矿分厂( 调军台选矿厂) 。该厂年设计处理铁矿石9 0 0 万t ，年产铁精矿3 0 0 万t 。2 0 0 5 年全年生产技术指标：原矿铁品位2 9 5 0 ，精矿铁品位6 7 6 1 ，尾矿铁品位9 2 1 ，金 属回收率7 9 6 5 t l o 】。 调军台选矿厂入选矿石复杂，矿石来源于齐矿采场两个不同区域。一个区域主要是 石英型矿石，矿石的主要矿物是假象赤铁矿和石英。磁铁矿、褐铁矿及其它脉石矿物含 量都很低。但部分矿由于处于地质破碎带，靠近地表，褐化程度较高，导致了矿物组成 的复杂多变。另一区域矿石主要由含透闪石型和石英型两种矿石组成。主要矿物由假象 赤铁矿和石英组成，并含有程度不同的磁铁矿。由于含透闪石型和石英型矿石在磨矿特 性上存在较大差异，同时磁铁矿的含量不同对选别影响较大。因此，易造成因两者比例 不同引起矿石性质的变化，给选别作业带来影响。且两个区域的铁矿石有用矿物结晶粒 度不同，给分选作业带来一定难度【1 。 调军台选矿厂连续磨矿弱磁强磁阴离子反浮选工艺流程图如图1 1 所示【1 1 1 。 该工艺流程的最大的特点，是强磁选与阴离子反浮选工艺的应用及结合。从我国赤 铁矿选矿目前现状看，强磁选是最有效的抛尾手段之一，阴离子反浮选是提高精矿品位 最有效手段之一。同时，强磁选与阴离子反浮选的结合有利于实现工艺流程的优势互补， 用强磁选脱泥抛尾，既为阴离子反浮选工艺准备了较高品位的入选物料，也消除了原生 矿泥和次生矿泥对阴离子反浮选工艺的影响，且强磁选本身具有较好的稳定性。阴离子 反浮选本身由于强磁选为其提供了较好入选物料，本身也具有较好的稳定性。因此，连 续磨矿、弱磁强磁一阴离子反浮选工艺控制好最终磨矿粒度后，工艺具有较好的稳定性， 对矿石具有较强的适应性，便于生产稳定操作【1 2 1 。 但是，不得不指出该工艺流程也存在一定问题。采用连续磨矿工艺直接将矿石磨至 单体解离度较高的水平，导致磨矿阶段负荷过大，成本过甜1 2 1 。选别阶段未采用重选工 艺，不利于高质量粗颗粒铁精矿提前产出【1 3 】。因此，2 0 0 7 年该选厂再次对工艺流程进行 了改造【1 4 1 。 东北大学硕士学位论丈 第1 章绪论 图1 1 连续磨矿一弱磁强磁。阴离子反浮选工艺流程 f i g 1 1c o n t i n u o u sg r i n d i n g w e a km a g n e t i c - h i g hi n t e n s i t ym a g n e t i c a n i o n i ca n t i f l o t a t i o np r o c e s s 1 2 2 阶段磨矿一粗细分选一磁选一重选一阴离子反浮选工艺及特点 国内选用该工艺流程的厂家为安钢集团舞阳矿业公司红山选矿厂，鞍钢东鞍山烧结 厂也曾经进行了该工艺流程原则工艺流程的工业试验f 1 5 】。 安钢集团舞阳矿业公司红山选矿厂处理的原矿中的铁主要以假象赤铁矿、赤铁矿的 形式存在，其次是以半假象赤铁矿的形式存在，并含有少量磁铁矿和褐铁矿。原矿化学 成分简单，有害成分s 、p 、p b 、z n 等都很低；硅酸铁占全铁分布率的5 4 2 ，对铁精矿 的回收率产生了一定的影响。脉石矿物中含有大量的碧玉及少量辉石，它们的比磁化系 数较高，影响了脉石与铁矿物的分离。采用阶段磨矿粗细分选一磁选重选阴离子反浮 选工艺流程，在原矿铁品位2 6 5 1 的条件下，得到精矿铁品位6 4 1 5 ，铁回收率5 3 7 5 ， 尾矿铁品位1 5 7 6 的指标。工艺流程图如图1 2 所示【1 6 1 。 该工艺流程的特点，首先是采用了磁选与反浮选工艺，其次采用了阶段磨选工艺， 减少了二段磨矿量，比较经济【r 7 1 。 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 图1 2 阶段磨矿粗细分选一磁选重选阴离子反浮选工艺流程 f i g 1 2d i s c o n t i n u o u s 鲥n d i n 哥c l a s s i f i c a t i o n m a g n e t i c g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n - a n i o m c a n t i f l o t a t i o np r o c e s s 该工艺流程同样存在一些问题。首先一段磨矿的合格产品直接给入强磁抛尾，相对 粗粒级来讲，抛尾场强过高，使得粗粒级贫连生体难以抛掉。相应的，强磁预先抛尾后， 相对较粗的贫连生体进入到强磁精矿中，加剧了后续分级旋流器的反富集作用，对反浮 选作业不利。其次，该工艺流程中，由于二段磨矿产品进入粗细分级旋流器，没有进行 脱泥抛尾直接给入重选及反浮选作业，容易对重选特别是反浮选效果产生不利的影响 【l 刀、 o 1 2 3 阶段磨矿一粗细分选一重选一磁选一阴离子反浮选工艺及特点 国内应用该原则工艺流程的厂家主要有鞍钢齐大山选矿厂、鞍钢东鞍山烧结厂、正 在建设的唐钢司家营选矿厂等，鞍钢齐大山选矿分厂( 调军台选矿厂) 2 0 0 7 年流程改造 后也采用的该工艺流程【1 8 】。 以东鞍山烧结厂工艺流程为例，东鞍山矿石主要是假象赤铁矿、石英、绿泥石及含 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 铁方解石、磁铁矿，其次是褐铁矿和闪石类矿物，矿石嵌布粒度较细。用阶段磨矿粗 细分选重选磁选阴离子反浮选工艺流程，实现原矿铁品位3 2 3 9 、精矿铁品位6 4 8 2 、 铁回收率6 6 7 2 ，皂矿铁品位1 6 1 7 的技术指标【1 9 1 。工艺流程图如图1 3 所示t 2 0 。 图1 3 阶段磨矿一粗细分选一重选一磁选一阴离子反浮选工艺流程 f i g 1 3d i s c o n t i n u o u sg r i n d i n g c l a s s i f i c a t i o n - g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n - m a g n e t i c a n i o n i ca n t i f l o t a t i o n p r o c e s s 阶段磨矿粗细分选重选一磁选阴离子反浮选工艺流程是目前我国赤铁矿选矿特别 是鞍山式贫赤铁矿选矿应用较好的一个流程。该工艺流程有如下的特点【2 1 1 。 ( 1 ) 采用了阶段磨选工艺。阶段磨矿、阶段选别工艺流程，使得该工艺具有较为经 济的选矿成本，并且与阶段磨矿、粗细分选、重选磁选阴离子反浮选工艺相比，该工 艺二段磨矿量明显减少。一段磨矿后，在较粗的粒度下实现分级入选，一般情况下可提 取6 0 左右的粗粒级精矿和尾矿，这大大地减轻了进入二段磨矿的量，有利于降低成本。 同时，粗粒级铁精矿有利于过滤。 ( 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 的矿物颗粒均存在解离的条件，这是粗细分级入选工艺具有较强生命力的重要基础之 一。阶段磨矿、粗细分选、重选磁选阴离子反浮选工艺一次分级后的粗粒级相对好选， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 采用简单的重选工艺，及时选出合格粗粒精矿，抛掉粗粒尾矿；分级后的细粒级相对难 选，采用选矿效率高相对复杂的强磁阴离子反浮选工艺得精抛尾。粗粒级选矿方法和 细粒级选矿方法的有效组合使得该工艺流程具有经济上合理，技术上先进的双重特点。 同时，重选工艺获得含量较大、粒度较粗的精矿有利于精矿过滤。 ( 3 ) 实现了窄级别入选。在矿物的选别过程中，矿物的可选程度既与矿物本身特性 有关，也与矿物颗粒比表面积大小有关，这种作用在浮选过程中表现得更为突出。因为 在浮选过程中，浮选与药剂和矿物以及药剂和气泡间作用力的最小值有关，与矿物比表 面积大小有关，与药剂跟矿物作用面积的比率有关。这使得影响矿物可浮性的因素是双 重的，容易导致比表面积大而相对难浮的矿物与比表面积小而相对易浮的矿物具有相对 一致的可浮性，有时前者甚至具有更好的可浮性。实现窄级别入选的选矿过程，能在较 大程度上杜绝上述容易导致浮选过程混乱现象的发生，提高了选矿效率。 ( 4 ) 细粒级选别效率得到了空前的提高。阶段磨矿、粗细分选、重选磁选一阴离子 反浮选工艺应用前，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。而将细粒级选别工艺由 磁选酸性正浮选改为磁选阴离子反浮选工艺形成现在的阶段磨矿、粗细分选、重选 磁选阴离子反浮选工艺后，细粒级的选别指标得到了空前的提高。以鞍钢齐大山选矿 厂工艺改造前后考查为例，细粒级应用磁选酸性正浮选的技术指标为入选品位2 3 7 7 ， 精矿品位6 0 6 5 ，尾矿品位1 3 3 0 ；细粒级应用磁选阴离子反浮选的技术指标为入选 品位2 3 8 3 ，精矿品位6 5 7 2 ，尾矿品位1 3 1 6 。显然，在阶段磨选工艺中磁选阴离 子反浮选工艺比磁选酸性正浮选工艺明显的提高了细粒级矿物的选别效率。 阶段磨矿、粗细分选、重选磁选阴离子反浮选工艺具有上述特点外，也存在一些 缺点。首先是工艺流程路线长、二段磨矿效率低等问题。其次，该流程中，粗细分级后， 粗粒级进入粗选螺旋溜槽，粗选的尾矿给入扫中磁，经扫中磁扫选后抛尾。研究证明， 扫中磁所抛尾矿中的铁大部分为细粒级铁，也就是说该流程中扫中磁的场强过低，不能 够有效回收粗螺尾矿中的细颗粒铁矿，而提高场强，又会使扫中磁精矿中混入大量贫连 生体，从而增加再磨负荷并减少该段甩尾量。因此重选粗选与扫中磁的关系应有所调整。 从以上3 个工艺流程可以看出，粗细分选使得先单体解离的矿物颗粒提前分选出来， 大大减少了后续作业压力。强磁选阴离子反浮选工艺的联合应用实现了工艺的最佳组 合，较好的适应了我国赤铁矿石特别是鞍山式贫赤铁矿石品位低、结构构造复杂、嵌布 粒度细、品质差的工艺矿物学特征【捌。 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 3 工艺矿物学研究 选矿工艺矿物学主要研究与选矿工艺有关的矿物学问题，包括矿物或元素的状态、 性质和行为规律，指导选矿试验研究和工业生产，实现对矿产资源的合理利用。工艺矿 物学分析是指导矿物加工试验研究和工业生产的一项基础性工作，对于矿物加工工艺方 法的选择、工艺故障的分析和资源综合利用评价等方面具有重要意义【2 3 1 。 与选矿有关的工艺矿物学研究内容主要包括以下几个方面【2 4 】： ( 1 ) 矿石的物质组成研究，包括矿石的化学成分和矿物组成两个部分； ( 2 ) 矿石的结构构造； ( 3 ) 矿石中有益和有害元素的赋存状态； ( 4 ) 矿物的粒度特性，包括矿物的嵌布粒度大小和粒度分布特征； ( 5 ) 矿物的解离性，主要指矿物破碎后单体解离的程度； ( 6 ) 主要矿物的工艺特性。测定矿物的主要物相参数，研究矿物的化学成分、微观 结构和表面性质与其可选性的关系，研究加工过程中矿物性质的变化及其对可选性的影 响，指导选矿工艺方法的选择和工艺参数的优化； ( 7 ) 选矿产品综合工艺性能研究。研究原矿、精矿、尾矿和选矿中间产物的粒度组 成、不同粒级中金属和矿物的分布、矿物解离性等。为精矿提质降杂、尾矿综合回收、 流程优化等提供依据。 为了科学合理的利用鞍山地区铁矿资源，近年来针对鞍山地区铁矿石进行了深入的 工艺矿物学研究，如大孤山铁矿【2 5 1 、弓长岭铁矿【2 6 1 、齐大山铁矿2 7 1 、东鞍山铁矿t 2 8 】以 及备采矿山如关门山铁矿、谷首峪铁矿、胡家庙子铁矿等。但本文所研究的采场铁矿石 工艺矿物学研究依然空 2 9 1 。 1 4 磨矿一粗细分级一粗粒重选工艺研究 单体解离是矿物选别的一个基本前提，而要使矿物达到单体解离就必须经过磨矿 分级作业【3 0 】。 磨矿过程是一个复杂的物理、物理化学过程，影响因素多，并且其中许多因素又彼 此相互作用、相互制约，给磨矿过程分析带来了较大难度。在磨机对矿物的磨碎过程中， 磨机转速和磨矿介质的尺寸、配比对磨矿产品有直接影响。为了达到矿石在粉碎过程中 对冲击和研磨两种作用的需要，。不仅要确定适宜的装球量，对装入各种直径钢球的比例 也应加以规定【3 。传统上，磨矿产品都以某一粒级( 如0 0 7 1 m m ) 含量来定义磨矿产品 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 的细度，而经过无数实践证明，在磨矿过程中，不仅仅要保证足够的单体解离，而且要 防止泥化，即在保证合格粒级含量尽量多的情况下，减少粗粒级和微细粒级的含量【3 2 1 。 而国内在这方面进行的研究工作并不多【3 3 1 。理想的磨矿产品粒级组成用图1 4 形象表示 f 3 4 】 o 分级是根据颗粒在流体介质中运动速度的差异，将物料分成不同粒级的过程。在此 次试验中，所研究的粗细分级主要是在选别作业之前，将合格的磨矿产品分成两个级别， 分别入选。粗粒级进入重选作业，细粒级进入磁选作业。对分级细度的控制直接影响到 给入重选作业的矿量、重选给矿的粒度组成以及重选作业精矿质型3 5 】。 囊一 合格粒级微细粒纲 阻粒级 细粒级 图1 4 理想的磨矿产品粒级组成 f i g 1 4t h ei d e a ls i z ed is t r i b u t i