低品位磁铁矿的开发利用工艺探索

低品位磁铁矿的开发利用工艺探索
戴翠红;郝鹏程;彭显明
【摘要】我国的铁矿大多属于贫铁矿,如何开发利用低品位磁铁矿资源,我们进行了有针对性的研究和探索,提出了几条原则:原矿处理量要上规模、工艺流程要简化、尾矿尽量早抛、减少入磨矿石量、最大限度地降低矿物加工过程中的能耗和其他原材料消耗,降低选矿成本,使选厂得到更好的经济效益.
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2011(000)004
【总页数】4页(P98-100,104)
【关键词】低品位磁铁矿;选矿工艺;干法预选
【作者】戴翠红;郝鹏程;彭显明
【作者单位】中冶京诚工程技术有限公司,河北秦皇岛066001;中冶沈勘秦皇岛工程技术有限公司,河北秦皇岛066001;中冶沈勘秦皇岛工程技术有限公司,河北秦皇岛066001
【正文语种】中文
【中图分类】TD861.1
我国的铁矿山，经过多年的开采，在目前技术装备条件下可开发利用的磁铁矿石，多己趋于枯竭。

进入21世纪，我国钢铁工业的快速发展，国际铁矿石市场价格的连续上涨，促进了中国低品位铁矿资源的开发和利用，不仅含铁品位在30%以下的资源得到开发，即使品位在20%以下，甚至品位不足10%的尾矿也得以再选再
利用。

以前原矿品位只有10%左右的铁矿石，由于品位太低，是没有开发利用价值的矿石。

但近年来因铁精粉价格高涨，使低品位铁矿石有了利用的价值。

如何利用这样的矿石，成为一个很现实的课题摆在面前。

根据常规技术装备条件，以经济效益来衡量，含铁品位30%以上的磁铁矿才可被开发利用。

否则，由低含铁量的矿石生产铁精矿粉，由于生产成本太高，将会面临没有效益甚至亏损的状况，使铁精矿粉的生产企业无法生存和发展。

通过采用针对低品位磁铁矿石处理的全新生产工艺及分选技术装备，大幅度降低低品位磁铁矿石的生产处理成本，是成功开发低品位磁铁矿并取得良好经济效益的唯一途径。

在以低品位磁铁矿石生产铁精矿粉的过程中，减少对不含铁或含铁极低的脉石矿物的处理，是降低生产成本的关键，这包括两个方面：
（1）减少对不含铁或含铁极低的脉石矿物的装卸、运输和堆放；
（2）减少对不含铁或含铁极低的脉石矿物的生产加工处理。

要想减少对无价废石的处理，就要预先将其从矿石中抛除，对矿石进行预先抛尾处理，是实现上述降低生产成本的最重要途径。

多年来，人们对一般含铁量的矿石，已通过采取“多碎少磨”工艺减小入磨矿石的粒度来降低生产成本，也通过采用入磨前中碎甚至粗碎后的“预先抛废”方式，来降低生产成本，取得了显著的经济效益。

但块矿和大块矿石的抛废，主要是针对品位较高的磁铁矿石，抛除开采过程中夹带的围岩脉石。

对低品位磁铁矿石而言，块状矿石抛废并不能使大量的脉石矿物充分抛除，难以达到大幅度降低生产成本的目的。

脉石矿物能被有效抛除的前提条件是：该脉石矿物被破碎到已基本或大部分解离的细度。

通常，矿石破碎得越细，脉石矿物的解离性越好，被抛除的可能性越大，可能被抛除的废石量也越大。

因此，矿石在被细碎后进行预先抛尾处理，是降低生产成本的有效途径。

由于低品位磁铁矿石的成矿特点，磁铁矿物和废石往往共生在一起。

而磁铁矿物与废石之间实现分离的前提条件是：二者之间要首先相互解离。

试验表明，低品位磁铁矿石由于含磁铁矿量低，中碎后，由于矿物的解离度不够，致使预选抛尾量少；或在抛尾量大时，磁铁矿物的损失太大。

因此，仅采用中碎后抛尾，效果不理想。

而在经过细碎后，大部分的脉石矿物已基本单体解离，或达到含铁量极低的程度，可作为合格废石抛除。

因此，只有使低品位磁铁矿细碎后，通常才具备预先抛尾的工艺条件。

细碎后的低品位磁铁矿，具有良好的预先抛尾的工艺可行性。

在矿石加工处理的各阶段，“破碎”是能耗较少、投资较小的环节；“磨矿”是能耗最高、投资较大的环节；各“分选部分”是能耗较高、投资较大的环节。

因此，将低品位磁铁矿石经过细碎后，进行有效的预选处理，抛除掉大部分脉石矿物，是降低其处理成本的最重要方式。

由于矿石破碎的成本较低，且细碎后矿石的解离度已达到较高的程度，在能耗高、投资大的磨矿和分选之前，将该低品位矿石中大部分已解离的脉石矿物通过高效的专用预选设备予以抛除，可大大减少磨矿和分选的无效能耗，也可减少磨矿和分选的设备投资。

因此，细碎后抛尾是降低生产成本的最佳环节。

对于正常的磁铁矿石（全铁品位约为30%），在经过中碎抛尾，抛除大部分围岩
脉石后，在进一步细碎到15～0 mm时，通常还可以再抛掉15%左右的合格废石。

若矿石破碎到更细，可抛除的废石量将更大。

对低品位磁铁矿石（全铁品位小于20%，甚至更低），在中碎抛掉部分脉石后，
经过细碎后再抛尾，通常还可以抛掉8%左右的合格废石。

有时，为了减少低品位磁铁矿石的有价成份的损失，可采取中碎后不抛尾的方式。

此时，直接细碎后抛尾，通常可以抛掉15%的合格废石。

目前还有采用高压辊磨作为超细碎，实现多碎少
磨，同时在高压辊磨之后再加一段干选作业或加一段粗粒湿选，在抛掉大部分合格废石后，进入磨矿、分选环节的矿石量大大减少，进一步抛掉一部分废石，这段通常可以抛掉30%～40%的合格废石。

该环节对无价废石的处理费用将大幅度降低。

不仅选厂基建投资可以大幅度减少，而且铁精矿粉的生产成本可以大幅度降低。

由于破碎投资少、成本低，降低磨矿成本，细碎后的矿物解离度可达足够高、抛废的工艺可行性好，因此，对低品位磁铁矿石在细碎后采取预选抛尾工艺方式，具有很好的经济性。

由于低品位磁铁矿石的有价成份少、价值低，为降低生产成本而实施的预先抛尾，必需注重两个方面：
（1）要尽可能采用投资少、成本低、工艺简单可靠的预选抛尾方式，包括工艺和设备。

由于大多采矿场地处山区，引水成本高，因此，在采矿场实现预先抛尾，必须采用干法的抛尾分选工艺设备。

干法细碎抛尾分选工艺，能够适应矿山的缺水条件、受气候条件影响小、污染小、抛出的废石易于堆放处理。

此外，干法抛尾的处理成本低，所需场地和基建投资小，因而，采用干法预选抛尾工艺，是在采矿场实施细碎抛尾、适应现场条件、降低处理成本、减少投资的最好方式。

（2）要尽可能在离矿石开采点最近处实施预选抛尾，以减少对废石的处理，包括装卸、运输和堆放。

由于很多矿山和选厂分处异地，有的还相距很远，低品位磁铁矿的装卸、运输、和抛除后的废石堆放成本，要占相当大的比重。

而在采矿场附近实施细碎抛尾，不仅可以大大节省矿物的装卸、运输成本，还可以解决大量废石堆放场地的问题。

因此，采矿场是实现矿石预先抛尾的最佳场地。

由于选厂的生产能力主要取决于磨机的处理能力，而磨机的磨矿能力与入磨的矿石粒度有关，入磨的矿石粒度越小，磨机的磨矿能力就越大。

因此，矿石在采取超细
碎工艺后，即便没有抛废过程，由于入磨的矿石粒度变细，选厂的处理能力也相应增大。

不仅单位精矿粉的电耗、能耗降低，而且选厂的矿石处理量和精矿产量也得到提高。

由于矿石在后续处理过程中本身就要细磨，因此，在矿石采用专用破碎设备细碎的过程中，在保证最大破碎粒度的情况下，产生尽可能多的含粉矿物对后续的磨机的磨矿能力的提高也有好处。

通常情况下，入磨的矿石粒度从15 mm降低到3～5 mm，同样磨机、磨矿细度的情况下，其磨矿能力大约可提高30%。

若破碎设备
效率更高，使在同样最大破碎粒度的情况下含粉矿量更多，则磨机的处理能力增加还将更多。

矿石在细碎后，已有相当大的部分脉石矿石被解离，可作为合格尾矿在磨前被提前抛除。

同时矿石已具有相当程度的可分离分选性，而且同样细碎到12 mm的粒度，其含粉量越多，被解离、具有可分离性的脉石矿物含量也越大，抛除的脉石矿物中损失的磁性矿物含量越少。

矿石越细、含粉量越多，理论上能够被抛除的合格尾矿全铁品位就越低、其抛尾量也越大，工艺特性越好。

实践表明，贫磁铁矿在细碎到12 mm以后，通常可有效抛除20%～25%的合格
尾矿。

磨前预选抛除的尾矿品位，与矿石经过磨选系统处理后的总尾矿品位相近，通常在含粉量较低时相差不超过1%，在含粉量较高时与之相当或更低，选出的矿石量和精矿产量可相应增加到原来的1.6～5。

在矿石细碎后进入磨机前，实施分离分选过程，使已解离的废石提前抛除，可减少磨矿的无效能耗，也增加有效磨矿能力，提高选厂生产力。

另外，由于磨前将影响磨矿效率和筛分效率的含泥矿物大量抛除、及石英、长石等难细磨矿物大量抛除，使磨机的磨矿效率和细筛的筛分效率提高，同样的分选工艺得到的最终精矿品位有所提高。

精矿品位的提高，是在不降低磨机磨矿能力、不降低磨矿粒度、不改变工艺过程、不增加分选环节的情况下得到的，这直接提高了选
厂的经济效益。

贫磁铁矿的分选，只是将其中的磁铁矿物部分分选提取，使其达到铁精矿的品位要求，目前主要采用弱磁选工艺设备。

“细碎—磨前干式预选抛废”工艺是在贫磁铁矿被较好细碎，使其较充分解离和
具有较好的可分选性条件下，在磨前将大量的脉石、泥土等以合格尾矿的形式抛除。

因此，对贫磁铁矿的磨前预选抛尾的效果评定，不是看抛尾后粗精矿的全铁品位提高多少，而是从以下两方面来评定其效果的好坏。

在干式预选抛除的尾矿全铁品位，与矿石经过磨矿后弱磁分选的总尾矿(简称磨选
尾矿)品位相当（相差不超过1%）的情况下，抛废率的高低，决定其干式预选抛
尾效果的好坏。

若抛除的合格尾矿量大，则干式预选抛废的效果就好。

因为在干式预选抛除的尾矿全铁品位与矿石磨选尾矿品位相当的情况下，干式预选抛尾的分选环节，没有额外增加磁铁矿物的损失，这就相当于将矿物的分选过程提到了磨前。

由于磁选厂的磨机磨矿能力是决定选厂处理能力的关键，在卡脖子的磨机前提前将大量的合格尾矿抛除，就相当于增大了磨机的有效处理能力。

虽然磨机磨矿量不变，但由于磨前己抛除了大量合格尾矿，选厂相对原矿石的处理量就大大增加。

可从抛废后粗精矿磁性铁含量的提高或磨选系统处理时磨选比的降低来评定其磨前预选抛废效果的好坏。

抛废后粗精矿磁性铁含量提高越多、或实际磨选系统处理时的磨选比降低越多，说明磨前预选抛废的效果就越好。

由于贫磁铁矿氧化铁含量较高，单从抛废后粗精矿的全铁品位变化不能有效说明其效果的好坏。

贫磁铁矿物中的弱磁性氧化铁，在磨前预选抛废时的状态，和在磨选系统处理时的状态相同，均被当作无磁性尾矿对待，在分选时应和泥土等废石一样被充分抛除掉。

氧化铁含量的高低，虽然影响全铁品位，但对后续的磨选系统处理来说没有任何作用。

真正对后续磁铁精矿产量有影响的，是其磁性铁矿物的含量。

磨前预选抛废是靠磁力吸附磁性矿物，使其进入到粗精矿中，而将各种非磁性铁矿
物和泥土等作为尾矿抛除。

虽然磨矿前矿石已经细碎，但解离度仍不够，远不能达到磁性铁矿物的单体解离状态。

因此，磨前预选抛废后的粗精矿，尤其对氧化铁含量高的矿石，其全铁品位的提高幅度不太大，但并不能由此说明抛废效果不好。

因为粗精矿中若含大量氧化铁，虽然全铁品位高，但在后续的磨选系统处理过程中，该氧化铁仍然会被作为尾矿抛掉，进入精矿的仅是磁性铁。

因此，粗精矿的全铁品位的提高幅度，不能作为评定预选抛废的效果好坏的标准，而只能用粗精矿中磁性铁含量的增加或后续磨选系统的磨选比降低程度作为有效评定预选抛废效果好坏的标准。

由于干式预选抛废时，抛除了大量包括氧化铁在内的无磁性含铁矿物，磁性铁矿物在粗精矿中被大量富集，使粗精矿中的磁性铁含量大大增加。

因此，同样的磨矿量或分选时的给矿量中，由于磁性铁含量增加，被分选出来的磁性铁精矿产量就增加。

粗精矿中的磁性铁含量的增加，在后续的磨选系统处理过程中，其磨选比就大大降低。

粗精矿中磁性铁矿物含量增加越多，后续磨选系统处理时的磨选比越小，同样磨矿量时分选产出的精矿量就越多，说明干式预选抛尾的效果就越好。

（1）干法的分选效果与湿法相当，而分选效果可以调整。

（2）干法预选可以使磨机的给矿浓度得到充分的保证。

湿法分选由于排出的磁性粗精矿含有较多的水份，同时，磨机在采取通常的闭路磨矿时，其返砂也含有较多水份，因而进入磨机的矿物，其含水量通常达不到高效磨矿所需的80%～85%的
浓度。

磨矿浓度低，则磨矿效率低，而且磨矿细度也不足。

而干法分选由于排出干精矿，因而可以很容易根据需要将磨矿的浓度调节到最佳状态。

（3）干法分选可避免粗颗粒对筒体的磨损。

湿法分选时，对筒体产生磨损的因素有2个：一是粗颗粒尾矿在分选槽中沉积，引起对筒体的直接磨损；二是磁性矿
物被吸附到分选筒表面后，由于磨擦而对筒体的磨损。

若没有很好的筒体特殊保护层，通常只能运行2～3周就要将筒体磨穿。

而干法分选由于采用皮带输送矿物，
对筒体的磨损极小。

（4）干法分选时的尾矿便于处理。

湿法分选时，尾矿含大量的水份，其中既有粗大的颗粒，又有微细颗粒和水，因而很难直接处理。

若由泵输送，则泵难以正常运行，并因含太多水份，无法直接堆放。

通常的处理方式是：将尾矿浆输送到一个振动筛分系统中，将粗颗粒尾矿分离出来单独堆放处理，而细粒部分则由泵输送到尾矿池。

该筛分系统占地多，投资大，配置难，运行费高，常出故障。

干法分选排出的是干尾矿，可以直接由皮带输送、排出，便于堆放处理。

（5）干法分选时，对给矿的粒度要求不高。

湿法分选时，由于是在闭路空间中进行，对给矿的粒度要求很严格，粗大的颗粒会直接使设备卡坏。

生产中虽然采取了筛分分级措施，但由于筛网必然会磨漏损坏，使粗大颗粒进入分选设备，难免会损坏设备。

干法分选时，由于采用开放式分选空间，粗大的颗粒不会对设备本身有任何损坏作用，仅仅由于颗粒粗大、解离度不够，对预选抛尾的效果略有影响。

（6）干法设备在现场易于安装配置，基建投资少。

综上所述，“细碎—磨前预选抛废”工艺在低品位磁铁矿开发利用中起着难以替代的作用，对低品位贫磁铁矿实现低成本、高效益的开发利用，提供了一条良好出路，必将在磁铁矿选矿生产中得到广泛应用。