1、长沙深湘通用机器有限公司第 1 页/共 15 页极细的低品位铁矿石辊式磨机选矿优化工艺的研究及应用郝志刚 1.2 徐毅茹 1. 刘靖 2.3（1.长沙深湘通用机器有限公司；2.长沙选矿工程新技术研究所；3.长沙矿冶研究院）摘要：对湖北省谷城县嵌布粒度极细的低品位磁钛铁矿中磁铁矿进行了辊式磨机选矿工艺的研究，并进行了选矿回收试验，其试验结果表明：选用高效节能的超细碎设备，采用优化磁铁矿预选新工艺：辊式磨机超细碎(05mm) 粗粒抛尾磨矿 弱磁精选。可以获得铁精矿产率 14.49%；品位 TFe 含量 65.12%；回收率 61.90%的较佳指标。辊式磨机超细碎对贫铁矿预选分选效果起了重要作用，为
2、贫铁矿石入球磨之前进行粗粒抛尾，实现该丢早丢，充分回收创造了有利条件。这对贫铁矿石提高磨矿系统的生产能力、节能降耗创造了较好的经济效益，为贫铁矿资源的开发和利用具有极其重要的意义。关键词：低品位铁矿，嵌布粒度极细，辊式磨机超细碎，预选优化工艺目前，我国铁矿资源中易选的铁矿资源日益减少，铁矿资源特点是贫矿多，富矿少，伴生矿产多，矿石组分比较复杂，矿石嵌布粒度大多较细，给选矿造成一定的困难。从技术上来讲，迫切需要先进的技术、先进的工艺和先进的设备，来推动贫铁矿资源的高效开发与利用。从经济效益来讲，选矿厂对于贫铁矿的生产，必须扩长沙深湘通用机器有限公司第 2 页/共 15 页大生产规模，必须扩大原矿
3、的处理能力，节能降耗，降低选矿加工成本，才会有较好的经济效益。在矿石进入磨矿作业之前，将混入矿石中的一部分脉石矿物预选剔除，实现该丢早丢，以利于提高原矿品位。采用超细碎粗粒抛尾优化的预选工艺，这是贫铁矿提高生产能力、节能降耗、创造较好的经济效益行之有效的方法。湖北谷城县铁矿原矿品位 TFe 含量 1415%，伴生有钛铁矿，其 TiO2含量 67%，矿区 TFe 总储量 1.9 亿余万吨，TiO 21000 余万吨，适宜露天开采。由于该矿为贫铁矿床，一直未得到开采利用，随着国内铁矿石形势好转，选矿技术水平的提高，迫切需要先进的选矿工艺和设备来推动贫铁矿资源的高效开发与利用，这是该矿山当前首要任务
4、。湖北谷城县铁矿曾在 19802005 年委托多家研究所对该铁矿石进行了多次选矿试验，但一直未获得合适的选矿工艺流程及较好的选矿指标。一般获得选矿技术指标：铁精矿产率为14.77%12.96%；铁精矿品位 TFe 含量为 58.4563.35%；回收率为57.1254.32%。为了获得较好的选矿工艺和选矿技术指标，为了探讨最佳的铁矿石预选新工艺和新设备，于 2009 年 7 月委托长沙选矿工程新技术研究所和长沙深湘通用机器有限公司，为矿山建设 500万吨/ 年选矿厂做铁矿选矿研究试验，为选矿工艺设计，设备选型提供基础数据。针对湖北谷城县铁矿贫、细、杂的特点，进行了深入细致的研长沙深湘通用机器有
5、限公司第 3 页/共 15 页究，如果采用常规的选矿工艺处理这种矿石，单位电耗高、钢耗高、水耗高、经济效益差。因此我们提出了优化贫铁矿超细碎预选工艺：选用高效节能的超细碎设备辊式磨机，采用多碎少磨的工艺，降低铁矿石入球磨机的粒度，为铁矿石入球磨机之前进行粗粒抛尾，实现该丢早丢，充分回收，创造了有利条件，这对贫铁矿石提高磨矿系统生产能力，节能降耗，创造较好的经济效益，具有深远的现实意义。该项目小型试验，采用辊式磨机超细碎(05mm)干式弱磁选机粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选机精选开路工艺流程。当原矿品位 TFe 含量为 15.25%时，获得了铁精矿产率为 14.49%；铁精矿品位 TFe 含量为 6
6、5.12%；回收率为 61.90%的较佳选矿技术指标，为设计建厂提供了依据。1、辊式磨机超细碎对嵌布粒度极细低品位铁矿的作用嵌布粒度极细低品位铁矿石在进行超细碎作业时，由于铁矿石在料层的状况下，受到快速旋转的磨辊反复多次碾压和搓揉，使得矿石碾压成细粒及粉末状。从而使有用矿物与脉石的结合界面即会发生疲劳断裂或发生微裂纹和内应力，部分的结合界面也会完全分离。这样很大一部分有用矿物便获得了完全的单体解离，另一部分没有完全单体解离的颗粒内部的结合界面处，也会产生微裂纹或内应力。当获得了完全单体解离或部分单体解离的颗粒，进入预选作业粗粒抛尾时，便可获得品位较高的粗精矿和品位较低的尾矿。这长沙深湘通用机器
7、有限公司第 4 页/共 15 页种脉石矿物较少的粗精矿进入球磨机时，没有完全单体解离的颗粒内部的结合界面，由于含有大量的微裂纹和内应力，因此在球磨机中，这部分颗粒中的有用矿物和脉石便很容易获得更好的单体解离。这样粗精矿磨矿后有利于磁选精选作业提高最终精矿的品位。嵌布粒度极细低品位铁矿石经辊式磨机超细碎后，预选：干式弱磁选可以抛弃 40%左右品位较低的尾矿，湿式弱磁选可以抛弃 50%左右品位较低的尾矿。其原因在于辊式磨机超细碎产品的粒度很小，粒度分布范围广，其中-5mm 以下的粒级达 80%以上，-1mm 以下的粒级达 50%以上，-200 目粒级达 20%左右，其超细碎产品呈粉末状，所以这种粒
8、级分布的铁矿石进行预选，粗粒抛尾时会获得显著的选别效果。2、湖北谷城县低品位铁矿开发利用选矿技术2.1 试样的制备由湖北谷城县铁矿采取具有代表性岩芯样 400kg，经PE125150 型颚式破碎机破至 25mm 以下粒度后，再经 ZMJ900A辊式磨机进行超细碎至 05mm，加工混匀，取出有代表性矿样进行原矿化学分析和原矿粒度分布特性筛析试验。然后用 5mm 标准筛进行筛分，筛上产品反回辊式磨机进行超细碎后与筛下产品合并在一起，采用堆锥法混匀，然后分别缩分取样，称重进行试样配制，取出试验样品作为预选粗粒抛尾的试验样品。长沙深湘通用机器有限公司第 5 页/共 15 页2.2 原矿辊式磨机出料筛析
9、试验表 1、原矿辊式磨机出料 5 . 0mm 筛析粒度分布表表 1 的结果表明：原矿辊式磨机超细碎获得了较好的结果：-5mm 以下的粒级占 88.89%，-0.074mm 以下粒级占 20.47%。超细碎后的铁矿石粒级分布较均匀，此矿石粒度适合于粗粒抛尾，可在入球磨机前抛弃大量尾矿，减少粗精矿的入磨量和降低入球磨机粗精矿的粒度，提高粗精矿的品位，为下道磁选精选工序创造了良好的条件。2.3 矿石中铁矿物的赋存状态分析表 2、 铁的化学物相分析结果铁矿物质类型钛磁铁 碳酸铁 硫化铁 硅酸铁 赤褐铁 TFe铁含量% 8.72 0.028 0.31 5.43 0.57 15.11分布率% 57.71
10、0.52 2.05 35.94 3.77 100粒 级 (mm)+5 -5+3 -3+2 -2+1 -1+0.5 -0.5+0.2 -0.2+0.1 -0.1+0.074 -0.074 合计含量（%）11.11 9.30 6.95 10.04 12.01 10.91 14.54 4.67 20.47 100.00累积含 量（%）20.41 27.36 37.40 49.41 60.32 74.86 79.53 100.00长沙深湘通用机器有限公司第 6 页/共 15 页由表 2 可知，铁主要分布在钛磁铁矿和硅酸盐矿物中，磁性铁中铁的分布率为 54.27%。硅酸盐矿物中铁的分布率为 35.94%
11、，赤褐铁矿中为 3.77%；磁铁矿可以通过弱磁工艺回收，赤褐铁矿可以通过强磁工艺回收。2.4 原矿多元素化学分析表 3、原矿多元素化学分析结果 (%)元素 TFe Fe2O3 SiO2 Al2O3 Na2O MgO含量 14.68 18.27 35.87 5.30 0.54 12.25元素 CaO K2O TiO2 MnO SO3 P2O5含量 17.05 0.60 6.46 0.21 0.58 1.32元素 SrO ZrO2 CuO ZnO BaO Cl含量 0.031 0.095 0.015 0.027 0.064 0.025表 3 矿样的化学成分分析表明：矿石 TFe 含量较低，仅为 1
12、4.68% ，其中 Fe2O3的含量为 18.27%；TiO 2含量为 6.46%，铁和钛铁矿是选矿主要回收的对象。杂质 SO3含量为 0.58%，P 2O5含量为1.32%，有害元素硫和磷较高，需选矿进行排除。2.5 原矿主要矿物的嵌布粒度特征根据矿石嵌布粒度统计分析结果，当磨矿细度达-0.074mm(-200目) 时，磁铁矿、钛铁矿和黄铁矿 90%以上可单体解离，磨矿细度达-0.037mm（-400 目）时，三种矿物单体解离度均达到 98%以上，要长沙深湘通用机器有限公司第 7 页/共 15 页使三种矿物完全单体解离，磨矿细度应在 0.074mm0.037mm。3.原矿超细碎预选粗粒抛尾试
13、验3.1 干式弱磁选机粗粒抛尾试验原矿采用本公司生产的型号为 ZMJ900A 辊式磨机进行超细碎，原矿给矿粒度为 30mm，一次将矿石碎至 05mm，生产能力为2030t/h。超细碎产品经预先筛分至-5mm 以下粒级后，用 YC400-400 型干式弱磁选机进行粗粒抛尾。由条件试验结果确定：干式弱磁选机试验条件为：固定磁场强度为 1400Oe，分选辊筒转速56rpm，处理量为 3t/h。改变尾矿挡板距筒皮的距离，进行尾矿量的条件试验。其工艺流程图见图 1，试验结果见表 4。 原矿(3045mm)辊式磨机超细碎筛 分干式筒式磁选机YC400-400型+5mm粗精矿尾矿0-5mm长沙深湘通用机器有
14、限公司第 8 页/共 15 页图 1 原矿辊式磨机超细碎干式弱磁选机粗粒抛尾开路工艺流程图表 4、原矿干式弱磁选机尾矿挡板条件(-5mm)粗粒抛尾试验结果品位 % 回收率%磁场强度(KA/m)挡板距离（ mm）粒级（mm ）产 品 产率% TFe TFe粗精矿 66.91 18.01 83.62尾矿 33.09 7.13 16.38111.4 40 0-5原矿 100.00 14.41 100.00粗精矿 60.86 19.91 81.23尾矿 39.14 7.16 18.77111.4 20 0-5原矿 100.00 14.92 100.00粗精矿 56.65 20.63 78.61111.
15、4 10 0-5 尾矿 43.35 7.33 21.39长沙深湘通用机器有限公司第 9 页/共 15 页从表 4 可知，原矿辊式磨机超细碎 0-5mm 粗粒抛尾获得良好的选矿指标。随着干式弱磁选机尾矿挡板距筒皮越近，截得的尾矿越多，尾矿品位和粗精矿品位也随着提高，但回收率有所下降。试验确定尾矿挡板距筒皮距离为 10mm 为合适。干式磁选可以抛弃产率为 43.35%；品位 TFe 含量为 7.33%；回收率为 21.39%的尾矿。3.2 湿式弱磁选机粗粒抛尾试验原矿辊式磨机进行超细碎后采用 DC400-300型湿式电磁弱磁筒式磁选机，固定磁场强度 1325Oe，分选辊筒转速 56YPM，处理量为
16、 3t/h，改变给矿粒度，进行粗粒抛尾试验，其工艺流程图见图2，试验结果见表 5。原矿辊式磨机超细碎筛 分湿式筒式 弱磁选机DC400-300原矿 100.00 14.87 100.00粗精矿尾矿0-5mm0-3mm0-2mm+5mm+3mm+2mm长沙深湘通用机器有限公司第 10 页/共 15 页图 2 原矿辊式磨机超细碎湿式弱磁选机粗粒抛尾开路工艺流程图表 5 原矿湿式弱磁选机给矿粒度条件粗粒抛尾试验结果从表 5 可知，原矿辊式磨机超细碎，-5mm；-3mm ；-2mm 以下的粒级，采用湿式弱磁选机进行粗粒抛尾，获得了较佳的选矿指标，随着给矿粒度的减小，抛出的尾矿产率增加，而尾矿品位变化不
17、大，但粗精矿的品位明显增加，回收率约有减少，试验确定磁场强度在12001325Oe、给矿粒度在 35mm 以下粒级为合适。品位% 回收率%磁场强度(KA/m)给矿浓度（ %）粒级（mm）产 品 产率% TFe TFe粗精矿 43.38 25.54 73.28尾矿 56.62 7.14 26.72105.4 40 0-5原矿 100.00 15.12 100.00粗精矿 39.81 25.85 70.38尾矿 60.19 7.19 29.62105.4 40 0-3原矿 100.00 14.62 100.00粗精矿 39.22 27.27 71.62尾矿 60.78 6.98 28.38105.
18、4 40 0-2原矿 100.00 14.94 100.00长沙深湘通用机器有限公司第 11 页/共 15 页4.原矿辊式磨机超细碎粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选开路工艺流程试验原矿辊式磨机超细碎至 05mm 后，经筛分至 0-5mm，然后用干式弱磁选机进行粗粒抛尾，所得到的粗精矿再进行磨矿，细度为-200 目占 99.67%，然后再进行二段湿式弱磁选，最后获得高品位的铁精矿。其工艺流程图见图 3，试验结果见表 6。原矿 3045mm辊式磨机 05mm筛 分+5mm-50mm超细碎长沙深湘通用机器有限公司第 12 页/共 15 页中矿 精矿干式弱磁选1400Oe(粗粒抛尾) 磨矿 -200 目占
19、99.67%湿式弱磁选1000Oe湿式弱磁选800Oe图 3 原矿辊式磨机超细碎粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选开路工艺流程图表 6 原矿超细碎粗粒抛尾磨矿二段弱磁精选开路流程试验结果品位 % 回收率%干式弱磁选机挡板距离（mm）磨矿细度-200 目（-0.074mm）占%产 品 产率% TFe TFe尾矿 2尾矿 1长沙深湘通用机器有限公司第 13 页/共 15 页从表 6 试验结果可知，原矿用辊式磨机超细碎干式弱磁选机粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选机精选开路流程，获得了较佳的选矿指标。试验条件选择干式弱磁选机挡板距离为 20mm 为合适。所取得的选矿技术指标为：铁精矿产率为 14.49%；铁精矿品位
20、 TFe含量为 65.12%；回收率为 61.90%，5. 结语5.1 湖北省谷城县嵌布粒度极细的低品位磁钛铁矿经选矿优化工艺的研究，采用辊式磨机技术，确定了辊式磨机超细碎（0-5mm）干式弱磁选机粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选机精选工艺流程。采用这种优化工艺，可以降低铁矿石入球磨机的粒度，为铁矿石入球磨机之前进行粗粒抛尾，实现“该丢早丢” ，创造了良好的条件，精 矿 14.49 65.12 61.90中 矿 1.33 18.78 1.64尾 矿 1 39.14 7.16 18.36尾 矿 2 45.04 6.14 18.1020 99.67原 矿 100.00 15.25 100.00精 矿 1
21、3.30 64.49 57.05中 矿 0.61 20.67 0.86尾 矿 1 43.35 7.33 21.14尾 矿 2 42.74 7.38 20.9510 99.67原 矿 100.00 15.04 100.00长沙深湘通用机器有限公司第 14 页/共 15 页这对提高贫铁矿磨矿系统的生产能力，节能降耗，创造较好的经济效益，具有极其重要的意义。5.2 该贫磁钛铁矿主要回收的金属矿物为磁铁矿和钛铁矿。磁铁矿可采用弱磁选回收。钛铁矿可采用强磁浮选工艺回收。最终产品必须除杂质，降硫除磷。5.3 该矿中磁铁矿、钛铁矿嵌布粒度一般在 0.105mm(140 目)0.052mm(300 目)，嵌布
22、粒度很细，磨矿粒度达-0.074mm(-200 目)时，单体解离为 90%以上；磨矿粒度达-0.037mm(-400 目)时，单体解离度 98%以上，要使金属矿物完全单体解离，磨矿细度应在0.074mm0.037mm。因此对这种矿石必须采用细磨，使铁矿石单体解离，才能提高精矿品位和回收率。5.4 湖北谷城县铁矿采用辊式磨机超细碎干式弱磁选机粗粒抛尾(0-5mm)开路工艺流程，当原矿品位为 14.41%14.87%时，可以抛弃产率为 33.0943.35%，品位 TFe 的含量为 7.137.33%，回收率为16.3821.39%的尾矿。干式弱磁选粗粒抛尾取得了良好的选矿指标。5.5 湖北谷城县
23、铁矿采用辊式磨机超细碎湿式弱磁选粗粒抛尾(-5-2mm)开路工艺流程，当原矿品位为： 15.1214.94%时，可以抛弃产率为 56.6260.78%，品位 TFe 含量为 7.146.98%，回收率为26.7228.38%的尾矿。取得了比干式弱磁选粗粒抛尾更好的选矿技术指标。5.6 湖北谷城县铁矿采用辊式磨机超细碎(0-5mm)干式弱磁选机长沙深湘通用机器有限公司第 15 页/共 15 页粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选机精选开路工艺流程，获得了较佳的选矿技术指标（见表 6） 。所获得的较佳指标为：铁精矿产率为14.49%；铁精矿品位 TFe 含量为 65.12%；回收率为：61.90%。5.7 推荐流程：原矿辊式磨机超细碎 (0-5mm)干或湿式弱磁选机粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选机精选工艺流程这一新工艺和设备，具有工艺简单，设备先进，选矿指标优越，经济效益显著的特点，为新建选厂提供了依据。5.8 湖北利拓投资有限公司根据湖北省谷城县铁矿试验结果，决定采用原矿辊式磨机超细碎（0-5mm ） ，干式弱磁选机粗粒抛尾磨矿二段湿式弱磁选机精选工艺流程。委托湖北大冶有色设计院，选矿设计研究所进行设计。现已确定了设计方案，并跟长沙深湘通用机器有限公司签定了购买 6 台 ZMJ1600A 的辊式磨机合同书，为矿山建设 500 万吨/年选矿厂选矿工艺设计及设备选型正在做准备工作。
