贫细杂难选铁矿石选矿技术进展
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本质上难选由于复杂的矿物组成经济上难选由于为达到所要求的精矿品位而进行加工处理和对废物的处理过程带来的高成本环保限制难选由于处理过程中受到使用化学物品的限制或所产生气相固相或液相废物排放的限十一五国家科技支撑计划项目编号410012湖南省长沙市麓山南路966德地区大规模开采利用河北省超贫磁铁矿资源的开发利用始于1999承德京城矿业集团有限公司在承德市宽城满族自治县孤山子一带对基性超基性岩进行开发通过磁选工艺选出的铁精矿品位tfe65左右选矿比为选生产成本较低取得了较好的经济效益
Abstrac t T he streng thening o f sc ientific and technolog ica l progress, the g rea t significance of exp lo iting and utilizing Ch ina s' re fractory iron o re resources wh ich are characterized by low grade, fine g rain and com plicated com position based on h igh effic iency and low consum ption w ere descr ibed. T he difficulties of key techno logy in processing diffe rent types o f re frac tory iron o res w ere ana ly zed based on autho r s' research work and productiv e practice. The h igh effic iency and low consum p tion ore dressing techno log ies su itab le to explo it and utilize ultra low g rade m agne tite, m icro fine g rained hem atite, sider ite and limon ite o res were discussed respec tive ly.
( 2)粗粒湿式 抛尾技术。能 丢早丢, 即 从破碎 作业开始, 就在可能的作业进行由粗粒到细粒的阶 段抛尾, 国内外大部分磁铁矿选矿厂均采用粗粒干 式磁选抛尾的方法, 在原矿入磨前抛弃大量尾矿来 达到提高分选设备处理能力、提高入选品位并降低 生产成本的目的。但由于细粉矿的影响, 无论是粗 粒还是细粒干式抛尾, 多数存在抛尾量少, 品位提高 幅度有限, 磁性铁损失却较大等问题, 尤其是在气候 潮湿的南方或者北方多雨季节, 中细粒干式抛尾效 果差的现象尤其突出。但采用高效辊压技术将矿石 破碎到 10 ~ 0 mm 后再采用湿式粗粒抛尾设备, 却 可显著提高入选北京 建龙承德铁矿, 首
Se ries N o. 407 M ay 2010
∀ 矿物工程 ∀
金属 矿山
M ETA L M INE
总 第 407期 2010年第 5期
贫细杂难选铁矿石选矿技术进展*
陈雯
(长沙矿冶研究院 )
摘 要 论述了加 强科技进步, 高效低耗开发利用 我国贫 细杂难 选铁矿 资源的意 义, 结合研究 工作与 生产实 践, 分析了各类型难选铁矿石选矿的关键技术难点, 并分 别探讨了 适合超 贫磁铁 矿、微 细粒赤 铁矿及 菱铁矿、褐铁 矿的高效低成本开发利 用的选矿技术。
K eywords U ltra low g rade magnetite, M icro fine grained hem atite, Sider ite, L imon ite, L ow consum ption exploita tion and utilization
钢铁工业 是社 会发展 的重要 基础, 1980 年到 2008年, 钢铁总产量 10 多倍的增长支撑了国民生 产总值的持续稳定增长。中国、欧盟、美国和日本近 年来发布的 2020年钢铁工业科技发展指南也都强 调, 在可以预见的相当长一段时间内, 钢铁仍然是人 类社会不可替代的功能性、结构性基础材料。然而 我国铁矿资源 贫、细、杂、散 的品质特点及较低的 整体利用水平使国内铁矿石供给量远不能满足我国 钢铁工 业的 发展。国 产铁 矿石 虽然 从 2001 年的 1. 002亿 t增加到 2008的 3. 803亿 ,t 2008年在经济 下滑的情况下, 仍从国外进口了 4. 437亿 t成品铁 矿石, 进口量比 2007年增长 15. 9% , 对进口矿的依 存度高达 53. 85% 。这种铁矿石资源严重不足的局 面导致近年来进口矿价格飞涨 [ 1] 。在 2005年上涨 71. 5% 后, 2006年上涨 19% , 2007年又上涨 9. 5% , 2008年铁矿石价格谈判中, 国外主要铁矿石供应商 竟然提出在 2007年矿价的基础上再涨 95% 的无理 要求, 可见对进口铁矿石的高度依赖已经直接威胁 到国家的经济安 全。 2020 年前是我国完成工业化
长, 教授级高级工程师, 410012 湖南省长沙市麓山南路 966号。
∀ 55∀
总第 407期
金 属矿山
2010年第 5期
贫 。一般按矿 石需要选矿加 工和不需要选 矿加工来划分贫、富矿。能直接入炉冶炼而不需要 选矿加工的铁矿石统称富矿, 澳大利亚将富矿称为 DSO 矿 ( D irect Shipping O re), 一般 TF e品位 62% 以 上。需要选矿加工的铁矿石统称为贫矿。最近河北 省颁布了 #超贫磁铁矿勘查技术规程 ( 暂行 ) ∃, 将边 界品位 < 20% 的磁铁矿, 统称超贫磁铁矿。中国可 工业利用铁矿石指标见表 1。
产
品
产 率 TFe品位 TFe回
陈 雯: 贫细杂难选铁矿石选矿技术进展
2010年第 5期
先采用 ZM J900S柱磨机超细碎, 将粒度为 30 mm 的 中碎产品破碎到 5 mm 以下, 采用长沙矿冶研究院 开发的粗粒磁选设备进行了干式和湿式抛尾的对比 试验, 试验结果见表 2~ 表 4。由表 2和表 3可见湿 式抛尾不仅抛尾量大, 而且将入选品位分别从 12. 53% 提高到 40. 33% , 24. 27% 提高到 56. 67% , 与相同条件下的干式抛尾结果相比, 抛尾产率高出 13. 34~ 8. 78个百分点, 品位提高 12. 90~ 13. 37个 百分点。
2 超贫磁铁矿选矿
2. 1 超贫磁铁矿的开采现状 我国超贫磁铁矿资源以河北、辽宁等地居多, 河
北省 TF e含量在 10% ~ 20% 之间的超贫磁铁矿查 明资源储量 5. 5 & 109 ,t 预测资源储量接近 1. 10 & 1010 ;t 辽宁省超贫磁铁矿 资源总量预计为 1. 07 & 1010 t。全国其他地区也广泛分布有这类可利用的 超贫铁矿资源, 如河南、山东也有这类铁矿在开发利
杂 。指 的是矿 石组分 杂, 金属 矿物种 类较 多, 矿石含杂质较多。我国多组分共 ( 伴 ) 生铁矿石 储量占总储量的三分之一, 典型矿床有攀枝花铁矿、 白云鄂博铁 矿、大冶 铁矿等, 共 ( 伴 ) 生组分 有钒、 钛、稀土、铜等。中国现行的勘查规范规定, 圈定磁 铁矿矿体、钒钛磁铁矿矿体及菱铁矿矿体的边界品 位均为 TFe20% , 而圈定赤铁矿矿体、褐铁矿矿体和 镜铁矿矿体的边界品位均为 TF e25% 。低于边界品 位的铁矿都叫超贫铁矿。
经济上难选 ( 由于为达到所要求的精矿品位而进 行加工处理和对废物的处理过程带来的高成本 ) 和
环保限制难选 (由于处理过程中受到使用化学物 品的限制或所产生气相、固相或液相废物排放的限 制 )。
* 十一五 国家科技支撑计划项目 ( 编号: 2006BA B02A 04) 。 陈 雯 ( 1965! ) , 女, 长沙矿冶研究院矿 产资源开发技 术研究所, 所
相对于达到工业品位的磁铁矿选矿而言, 制约 超贫磁铁矿利用的关键在于原矿品位低, 选比大, 开 采利用成本高, 因而所有的选矿工作都围绕着多碎 少磨、能收早收、能丢早丢以及节能降耗、减少生产 成本而展开。
( 1)采用高效设备实现多碎少磨。破碎磨矿能 耗占整个选矿厂能耗的 50% 以上, 而磨矿的能耗又 占整个碎磨作业的 70% 以上, 因此 多碎少磨 一直 是选矿工作的基本原则。目前实现多碎少磨的关键 仍然是采用高效破碎设备, 其中最值得一提的是德 国洪堡公司的高效辊压技术和湖南深湘公司的柱磨 技术, 上述 2种设备均可以将中碎产品破碎到 5~ 0 mm 甚至 3~ 0 mm, 不仅大幅度降低了入磨细度, 辊 压技术在破碎过程中因挤压而形成的矿石结构中的 裂隙还有利于磨矿。
粗精矿 20. 16 40. 33 64. 88
400 mm & 300 mm
湿式电磁筒式
- 5 尾 矿 79. 84 5. 51 35. 12
弱磁选机
原 矿 100. 00 12. 53 100. 00
表 3 马鞍山某铁矿干、湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果
粗粒抛 尾设备
粒级 /mm
磁场强度 / ( kA /m )
我国上百亿吨菱铁矿、褐铁矿、微细粒矿及鲕状 赤铁矿等复杂难选氧化铁矿石因开发利用技术水平 限制而难以工业利用。应该说菱铁矿、褐铁矿、鲕状 赤铁矿、矿石组分复杂的共 ( 伴 ) 生铁矿石、超微细 粒嵌布矿 ( 如湖南湘西南地区的江口式铁 矿 ) 均属 于本质上难选的铁矿。而低品位矿、微细粒铁矿则 属于经济上难选的范畴。
表 1 我国可工业利用铁矿石指标 %
矿石类型 磁铁矿 赤铁矿 菱铁矿 褐铁矿
边界 品位 TFe% 20, mFe% 15
TFe% 25 TFe% 20 TFe% 25
工 业品 位 TFe% 25, mFe% 20
TFe% 25 TFe% 25 TFe% 25
细 。指的是有用矿物嵌布粒度细, 通常将磨 细到 45 ~ 0 m 时 铁矿物的单 体解离度 才能达到 90% 以上的赤铁矿和磨细到 30 ~ 0 m 时铁矿物的 单体解离度才能达到 90% 以上的磁铁矿称为微细 粒铁矿。
∀ 56∀
用 [ 2] 。目前超贫磁铁矿资源主要在河北北部 ( 如承 德地区 )大规模开采利用。
河北省超贫磁铁矿资源的开发利用始于 1999 年, 承德京城矿业集团有限公司在承德市宽城满族 自治县孤山子一带对基性 - 超基性杂岩体中的含铁 超基性岩进行开发, 通过磁选工艺, 回收岩体中的磁 性铁, 选出的铁精矿品位 TFe 65% 左右, 选矿比为 8 ~ 10。由于该类含铁岩石易采、易碎、易磨、易选, 采 选生产成本较低, 取得了较好的经济效益。随后, 承 德大宝、大山、远通等矿业公司相继在宽城孤山子一 带投资勘查, 建立 选矿厂, 开 发利用超贫磁 铁矿资 源。截至 2005年底, 仅承德市就有钒钛磁铁矿矿山 81家, 选厂 48家, 年生产铁精粉超过 1. 0 & 107 ,t 已 成为河北省铁矿产品的一个重要来源 [ 3 ] 。 2. 2 超贫磁铁矿的选矿技术要点
进程的关键时期, 也是我国铁矿资源供应最关键、最 困难的时期。因此, 依靠科技进步, 加强对超贫磁铁 矿、微细粒贫赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿的高效低耗综 合利用研究, 扩大可工业利用铁矿资源量, 保障铁矿 资源的安全供给, 是钢铁行业和国民经济发展中亟 待解决的问题。
1 贫细杂难选矿的定义及资源特点
R. A 威廉斯在 20世纪 90年代初就定性和定 量地提出了矿石 难选 的概念, 定义了 3 种类型的 难选矿石: 本质上难选 ( 由于复杂的矿物组成 )、
关键词 超贫磁铁 矿 微细粒赤铁矿 菱铁矿 褐铁矿 低成本开发
Technological P rogress in Processing Low grade F in e grained Com plicated R efractory Iron Ores
ChenW en
( Changsha Research Institute of M ining and M etallurgy )
表 2 山丹铁矿原矿干、湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果
粗粒抛尾设备
粒级 /mm
产
品
产 率 TFe品位 TFe回收
/%
/% 率 /%
400 mm & 400 mm
粗精矿 33. 50 27. 43 72. 42
干式永磁筒式
- 5 尾 矿 66. 50 5. 27 27. 58
弱磁选机
原 矿 100. 00 12. 69 100. 00
Abstrac t T he streng thening o f sc ientific and technolog ica l progress, the g rea t significance of exp lo iting and utilizing Ch ina s' re fractory iron o re resources wh ich are characterized by low grade, fine g rain and com plicated com position based on h igh effic iency and low consum ption w ere descr ibed. T he difficulties of key techno logy in processing diffe rent types o f re frac tory iron o res w ere ana ly zed based on autho r s' research work and productiv e practice. The h igh effic iency and low consum p tion ore dressing techno log ies su itab le to explo it and utilize ultra low g rade m agne tite, m icro fine g rained hem atite, sider ite and limon ite o res were discussed respec tive ly.
( 2)粗粒湿式 抛尾技术。能 丢早丢, 即 从破碎 作业开始, 就在可能的作业进行由粗粒到细粒的阶 段抛尾, 国内外大部分磁铁矿选矿厂均采用粗粒干 式磁选抛尾的方法, 在原矿入磨前抛弃大量尾矿来 达到提高分选设备处理能力、提高入选品位并降低 生产成本的目的。但由于细粉矿的影响, 无论是粗 粒还是细粒干式抛尾, 多数存在抛尾量少, 品位提高 幅度有限, 磁性铁损失却较大等问题, 尤其是在气候 潮湿的南方或者北方多雨季节, 中细粒干式抛尾效 果差的现象尤其突出。但采用高效辊压技术将矿石 破碎到 10 ~ 0 mm 后再采用湿式粗粒抛尾设备, 却 可显著提高入选北京 建龙承德铁矿, 首
Se ries N o. 407 M ay 2010
∀ 矿物工程 ∀
金属 矿山
M ETA L M INE
总 第 407期 2010年第 5期
贫细杂难选铁矿石选矿技术进展*
陈雯
(长沙矿冶研究院 )
摘 要 论述了加 强科技进步, 高效低耗开发利用 我国贫 细杂难 选铁矿 资源的意 义, 结合研究 工作与 生产实 践, 分析了各类型难选铁矿石选矿的关键技术难点, 并分 别探讨了 适合超 贫磁铁 矿、微 细粒赤 铁矿及 菱铁矿、褐铁 矿的高效低成本开发利 用的选矿技术。
K eywords U ltra low g rade magnetite, M icro fine grained hem atite, Sider ite, L imon ite, L ow consum ption exploita tion and utilization
钢铁工业 是社 会发展 的重要 基础, 1980 年到 2008年, 钢铁总产量 10 多倍的增长支撑了国民生 产总值的持续稳定增长。中国、欧盟、美国和日本近 年来发布的 2020年钢铁工业科技发展指南也都强 调, 在可以预见的相当长一段时间内, 钢铁仍然是人 类社会不可替代的功能性、结构性基础材料。然而 我国铁矿资源 贫、细、杂、散 的品质特点及较低的 整体利用水平使国内铁矿石供给量远不能满足我国 钢铁工 业的 发展。国 产铁 矿石 虽然 从 2001 年的 1. 002亿 t增加到 2008的 3. 803亿 ,t 2008年在经济 下滑的情况下, 仍从国外进口了 4. 437亿 t成品铁 矿石, 进口量比 2007年增长 15. 9% , 对进口矿的依 存度高达 53. 85% 。这种铁矿石资源严重不足的局 面导致近年来进口矿价格飞涨 [ 1] 。在 2005年上涨 71. 5% 后, 2006年上涨 19% , 2007年又上涨 9. 5% , 2008年铁矿石价格谈判中, 国外主要铁矿石供应商 竟然提出在 2007年矿价的基础上再涨 95% 的无理 要求, 可见对进口铁矿石的高度依赖已经直接威胁 到国家的经济安 全。 2020 年前是我国完成工业化
长, 教授级高级工程师, 410012 湖南省长沙市麓山南路 966号。
∀ 55∀
总第 407期
金 属矿山
2010年第 5期
贫 。一般按矿 石需要选矿加 工和不需要选 矿加工来划分贫、富矿。能直接入炉冶炼而不需要 选矿加工的铁矿石统称富矿, 澳大利亚将富矿称为 DSO 矿 ( D irect Shipping O re), 一般 TF e品位 62% 以 上。需要选矿加工的铁矿石统称为贫矿。最近河北 省颁布了 #超贫磁铁矿勘查技术规程 ( 暂行 ) ∃, 将边 界品位 < 20% 的磁铁矿, 统称超贫磁铁矿。中国可 工业利用铁矿石指标见表 1。
产
品
产 率 TFe品位 TFe回
陈 雯: 贫细杂难选铁矿石选矿技术进展
2010年第 5期
先采用 ZM J900S柱磨机超细碎, 将粒度为 30 mm 的 中碎产品破碎到 5 mm 以下, 采用长沙矿冶研究院 开发的粗粒磁选设备进行了干式和湿式抛尾的对比 试验, 试验结果见表 2~ 表 4。由表 2和表 3可见湿 式抛尾不仅抛尾量大, 而且将入选品位分别从 12. 53% 提高到 40. 33% , 24. 27% 提高到 56. 67% , 与相同条件下的干式抛尾结果相比, 抛尾产率高出 13. 34~ 8. 78个百分点, 品位提高 12. 90~ 13. 37个 百分点。
2 超贫磁铁矿选矿
2. 1 超贫磁铁矿的开采现状 我国超贫磁铁矿资源以河北、辽宁等地居多, 河
北省 TF e含量在 10% ~ 20% 之间的超贫磁铁矿查 明资源储量 5. 5 & 109 ,t 预测资源储量接近 1. 10 & 1010 ;t 辽宁省超贫磁铁矿 资源总量预计为 1. 07 & 1010 t。全国其他地区也广泛分布有这类可利用的 超贫铁矿资源, 如河南、山东也有这类铁矿在开发利
杂 。指 的是矿 石组分 杂, 金属 矿物种 类较 多, 矿石含杂质较多。我国多组分共 ( 伴 ) 生铁矿石 储量占总储量的三分之一, 典型矿床有攀枝花铁矿、 白云鄂博铁 矿、大冶 铁矿等, 共 ( 伴 ) 生组分 有钒、 钛、稀土、铜等。中国现行的勘查规范规定, 圈定磁 铁矿矿体、钒钛磁铁矿矿体及菱铁矿矿体的边界品 位均为 TFe20% , 而圈定赤铁矿矿体、褐铁矿矿体和 镜铁矿矿体的边界品位均为 TF e25% 。低于边界品 位的铁矿都叫超贫铁矿。
经济上难选 ( 由于为达到所要求的精矿品位而进 行加工处理和对废物的处理过程带来的高成本 ) 和
环保限制难选 (由于处理过程中受到使用化学物 品的限制或所产生气相、固相或液相废物排放的限 制 )。
* 十一五 国家科技支撑计划项目 ( 编号: 2006BA B02A 04) 。 陈 雯 ( 1965! ) , 女, 长沙矿冶研究院矿 产资源开发技 术研究所, 所
相对于达到工业品位的磁铁矿选矿而言, 制约 超贫磁铁矿利用的关键在于原矿品位低, 选比大, 开 采利用成本高, 因而所有的选矿工作都围绕着多碎 少磨、能收早收、能丢早丢以及节能降耗、减少生产 成本而展开。
( 1)采用高效设备实现多碎少磨。破碎磨矿能 耗占整个选矿厂能耗的 50% 以上, 而磨矿的能耗又 占整个碎磨作业的 70% 以上, 因此 多碎少磨 一直 是选矿工作的基本原则。目前实现多碎少磨的关键 仍然是采用高效破碎设备, 其中最值得一提的是德 国洪堡公司的高效辊压技术和湖南深湘公司的柱磨 技术, 上述 2种设备均可以将中碎产品破碎到 5~ 0 mm 甚至 3~ 0 mm, 不仅大幅度降低了入磨细度, 辊 压技术在破碎过程中因挤压而形成的矿石结构中的 裂隙还有利于磨矿。
粗精矿 20. 16 40. 33 64. 88
400 mm & 300 mm
湿式电磁筒式
- 5 尾 矿 79. 84 5. 51 35. 12
弱磁选机
原 矿 100. 00 12. 53 100. 00
表 3 马鞍山某铁矿干、湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果
粗粒抛 尾设备
粒级 /mm
磁场强度 / ( kA /m )
我国上百亿吨菱铁矿、褐铁矿、微细粒矿及鲕状 赤铁矿等复杂难选氧化铁矿石因开发利用技术水平 限制而难以工业利用。应该说菱铁矿、褐铁矿、鲕状 赤铁矿、矿石组分复杂的共 ( 伴 ) 生铁矿石、超微细 粒嵌布矿 ( 如湖南湘西南地区的江口式铁 矿 ) 均属 于本质上难选的铁矿。而低品位矿、微细粒铁矿则 属于经济上难选的范畴。
表 1 我国可工业利用铁矿石指标 %
矿石类型 磁铁矿 赤铁矿 菱铁矿 褐铁矿
边界 品位 TFe% 20, mFe% 15
TFe% 25 TFe% 20 TFe% 25
工 业品 位 TFe% 25, mFe% 20
TFe% 25 TFe% 25 TFe% 25
细 。指的是有用矿物嵌布粒度细, 通常将磨 细到 45 ~ 0 m 时 铁矿物的单 体解离度 才能达到 90% 以上的赤铁矿和磨细到 30 ~ 0 m 时铁矿物的 单体解离度才能达到 90% 以上的磁铁矿称为微细 粒铁矿。
∀ 56∀
用 [ 2] 。目前超贫磁铁矿资源主要在河北北部 ( 如承 德地区 )大规模开采利用。
河北省超贫磁铁矿资源的开发利用始于 1999 年, 承德京城矿业集团有限公司在承德市宽城满族 自治县孤山子一带对基性 - 超基性杂岩体中的含铁 超基性岩进行开发, 通过磁选工艺, 回收岩体中的磁 性铁, 选出的铁精矿品位 TFe 65% 左右, 选矿比为 8 ~ 10。由于该类含铁岩石易采、易碎、易磨、易选, 采 选生产成本较低, 取得了较好的经济效益。随后, 承 德大宝、大山、远通等矿业公司相继在宽城孤山子一 带投资勘查, 建立 选矿厂, 开 发利用超贫磁 铁矿资 源。截至 2005年底, 仅承德市就有钒钛磁铁矿矿山 81家, 选厂 48家, 年生产铁精粉超过 1. 0 & 107 ,t 已 成为河北省铁矿产品的一个重要来源 [ 3 ] 。 2. 2 超贫磁铁矿的选矿技术要点
进程的关键时期, 也是我国铁矿资源供应最关键、最 困难的时期。因此, 依靠科技进步, 加强对超贫磁铁 矿、微细粒贫赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿的高效低耗综 合利用研究, 扩大可工业利用铁矿资源量, 保障铁矿 资源的安全供给, 是钢铁行业和国民经济发展中亟 待解决的问题。
1 贫细杂难选矿的定义及资源特点
R. A 威廉斯在 20世纪 90年代初就定性和定 量地提出了矿石 难选 的概念, 定义了 3 种类型的 难选矿石: 本质上难选 ( 由于复杂的矿物组成 )、
关键词 超贫磁铁 矿 微细粒赤铁矿 菱铁矿 褐铁矿 低成本开发
Technological P rogress in Processing Low grade F in e grained Com plicated R efractory Iron Ores
ChenW en
( Changsha Research Institute of M ining and M etallurgy )
表 2 山丹铁矿原矿干、湿式弱磁选机粗粒抛尾试验结果
粗粒抛尾设备
粒级 /mm
产
品
产 率 TFe品位 TFe回收
/%
/% 率 /%
400 mm & 400 mm
粗精矿 33. 50 27. 43 72. 42
干式永磁筒式
- 5 尾 矿 66. 50 5. 27 27. 58
弱磁选机
原 矿 100. 00 12. 69 100. 00