选矿厂提高铁精矿质量、降低生产成本的措施

选矿厂提高铁精矿质量、降低生产成本的措施
长沙矿冶研究院陈雯教授著作摘选：

自余永富院士提铁降硅（杂）思想提出后，国内选矿厂从追求合理铁精矿品位和回收率，逐渐转变为以追求提高铁精矿质量、节能减排、增加经济效益为中心，开发了适合各种类型铁矿提质降杂、降本增效的新技术、新工艺、新设备和新药剂，现已取得了显著的成果。

1 采用预选工艺

预选是指矿石在进入磨矿作业之前，用适宜的选矿方法预先分离出部分尾矿的选别作业。由于冶金工业的快速发展，对铁矿石的需求量越来越多，加之采矿工业的发展，采用先进的采矿方法和大型的采掘设备，使采出的矿石品位下降，贫化率增加。为了提高入磨矿石品位，节约选厂能耗，减少磨矿量，近年国内外磁选厂广泛采用预选工艺。
本钢歪头山铁矿选矿厂，在粗碎之后入自磨前，对350-0mm的矿石采用CTDG1516型大块矿石永磁干式磁选机预选，抛废产率12-13%，使入磨矿石品位提高3.62个百分点，磁性铁回收率99%以上，年经济效益达1000万元以上。鞍钢弓长岭选矿厂一选车间，采用CTDG-1220N型大块矿石永磁干式磁选机对75-0mm的中碎产品预选，原矿品位31.61%，精矿品位33.68%，尾矿产率8.73%、品位9.97%，铁回收率97.04%，年经济效益4350万元。首钢水厂选矿厂对12-0mm的细碎产品采用C80型永磁磁滑轮，一粗一扫工艺干式预选，可丢弃产率8-9%，品位10.50%合格尾矿，入磨矿石品位提高1-1.5个百分点。所丢弃尾矿量基本等于增加一个系统的磨矿量，为多产精矿提高精矿质量创造了有利条件。
昆钢王家滩菱铁矿采用长沙矿冶研究院研制的广义磁选机对0-6mm原矿进行粗粒预选，可将菱铁矿品位由31.45%提高到35.18%，预选效果显著。酒钢桦树沟铁矿总储量2.7亿t，主要铁矿物为镜铁矿、菱铁矿、褐铁矿，均属弱磁性铁矿；脉石矿物为碧玉、重晶石、石英。为提高选矿厂入磨矿石的铁品位，2002年8月，桦树沟铁矿完成了年处理量450万吨的预选抛尾工程项目，抛尾设备采用美国奥托昆普公司的永磁强磁选机，对15-30mm粒级块矿进行预选，可抛掉产率13.66%、品位10.43%的合格尾矿，入磨矿石铁品位由34.12%提高至37.86%；对0-15mm粒级粉矿进行预选，抛掉的尾矿产率为11.04%、品位为12.13%，入磨矿石铁品位则由31.90%提高到34.35%。降低了铁矿山的截止出矿品位，减少了运输成本和选矿加工费用，投产后，2005年获得直接经济效益达500万元以上。

预选工艺的另一个优点是可以抛出较粗粒级的合格尾矿，将其直接填充至采空区不仅可以解决尾矿的排放问题，而且降低了充填成本，具有很好的环境效益和经济效益。

2 采用多碎少磨工艺

破碎磨矿作业能耗约占选矿厂总能耗的50-70%，其中磨矿作业的能耗又占碎磨作业能耗的80%以上，降低磨矿作业能耗的有效途径就是降低入磨矿石粒度，即多碎少磨。主要措施是采用大型化、大破碎比、高效、低耗的新型破碎设备，使入磨矿石粒度降低。近年来，我国选厂通过引进山特维克（Sandvik）、美卓（Metso）等国外公司的高效液压圆锥破碎机，使入磨矿石粒度降至12（10）-0mm，节能降耗效果明显。如太钢尖山铁矿扩建后的破碎系统通过将6台国产2200型圆锥破碎机（中碎2台、细碎4台）全部更换为生产能力大、破碎效果好的进口美卓HP-500型破碎机和山特维克H-8800型破碎机，使破碎产品粒度-12mm 含量达到90%左右，选矿厂整体产能提高8%以上，小时节约电耗128KW。
采用高压辊磨机也是降低入磨矿石粒度的有效措施。高压辊磨机由于利用层压破碎的工作原理，能量利用率高，矿石粉碎能耗一般为0.8-3.0KW•h/t，比常规的破碎设备节能30%左右，系统产量提高25-30%。目前已在在国内铁矿选厂得到推广和应用。马钢南山铁矿凹山选矿厂通过引进1台德国魁伯恩（Koeppern）公司RP630/17-1400型高压辊磨机将18-0mm细碎产品破碎到3-0mm，使选矿厂的处理能力由550万t/a提高至700万t/a 。

3 应用新技术、新设备

影响磁选精矿品位的主要是磁性铁矿物和石英脉石的连生体，单靠多次磁选是无法把连生体分选出去的，只有采用阳离子或阴离子反浮选技术，利用连生体中石英和浮选药剂作用后，石英表面疏水可以粘附在气泡上易于浮选的特性，实现连生体与铁矿物的分选，达到脱硅提高铁精矿质量的目的。该分选技术效果好，从2002年到2008年我国铁矿山选矿厂采用反浮选技术改建和扩建的选矿厂生产技术指标见表1。

表1  阴（阳）离子捕收剂反浮选脱硅工艺主要选矿厂生产指标

进一步提高国产铁精矿质量的需求，也带动了高效新型选矿设备的研究与发展。2000年以来，国内研制出多种选别磁铁矿石的精选设备，如：磁力和重力结合的磁-重脉动低磁场的磁重选矿机（磁选柱、淘洗磁选机）、磁力和粒度筛分相结合的磁场筛选机、细筛孔MVS电磁高频振网筛以及多磁极的BX弱磁选机等，这些精选设备可有效地分散物料的磁团聚，排出其中夹杂的贫连生体和脉石矿物，提高铁精矿品位，其中一些磁铁矿选厂的生产指标见表2。

对于弱磁性赤（褐）铁矿的分选，国内除了常用的Slon型立环脉动高梯度强磁选机外，近年长沙矿冶研究院又研发了用于回收微细粒弱磁性赤（褐）铁矿的新型高效ZHI型组合式湿式强磁选机，其具有分选磁场强度高，对细粒级矿物回收效果好、回收率高等优点。该机采用隔粗筛加三道分选盘式结构，前置专门配套的隔粗装置隔除矿浆中的机械夹杂和少量粗颗粒矿渣，分选主体采用梯度高达104 高斯的多层感应磁极介质?三盘对应的介质参数，形成上盘0.1-0.3T的弱磁选体系，以回收少量强磁性的磁铁矿和假象赤铁矿，中盘是1-1.5T磁场强度的中磁选体系，用于回收中粗粒级赤铁矿，下盘磁场强度高达1.7-1.8T，对于回收微细粒赤铁矿及易泥化的褐铁矿极其有效，安徽李楼铁矿二段强磁扫选分流对比试验结果表明，在给矿条件相同的情况下，相对于Slon立环强磁选机，ZHI型强磁设备分选所得铁精矿品位高出0.3个百分点，尾矿品位低10.09个百分点，磁选作业回收率高26.57个百分点。

表2 新设备分选铁精矿技术指标

2.4 研发新型选矿药剂

由于我国贫赤铁矿嵌布粒度微细，细磨过程中泥化严重，因此耐矿泥的阴离子反浮选技术在国内广泛应用，伴随该技术而开发的针对脉石矿物以石英为主的鞍山式铁矿高效利用的NaOH、苛化淀粉、石灰和脂肪酸类捕收剂四种药剂制度组合也成为经典的药剂制度而沿用至今，虽然各研究院所及企业在阴离子捕收剂种类上推陈出新、百家争鸣，但20多年来始终没有超越该工艺流程开发之初所确立的原则工艺流程、四种反浮选药剂、30℃以上的浮选温度等关键技术根本。

近年在阴离子浮选药剂研发方面取得的主要成绩是开发出了高效利用太钢袁家村铁矿、安徽李楼铁矿等难选铁矿的阴离子浮选药剂，这类型铁矿的主要特点是脉石矿物除石英外，还有相当部分的角闪石、绿泥石等含铁硅酸盐矿物，新研发的药剂不仅对绿泥石、角闪石有很好的选择性，同时还有对温度适应范围广，耐矿泥的特点。近年一些新研发药剂的工业应用情况列于表3中。

表3  新型阴离子药剂的工业应用情况

 从表中可以看出，对于安徽李楼铁矿，新药剂与现场原药剂二者在用量相当的条件下，采用新药剂获得的浮选指标有较大提高；对于太钢尖山铁矿和司家营铁矿，在获得浮选指标相近的情况下，采用新药剂浮选的直接效果是药剂用量大幅度减少。与现场原药剂相比，三个矿山采用新药剂后的浮选温度均得到降低，其中以司家营铁矿的浮选温度降幅最大，高达15℃。以司家营铁矿浮选温度降低15℃进行节能减排计算分析可知，可以节省锅炉及供暖设备投资以及带来的运转费用2424万元/年，其它药剂费用节约605.16万元/年，可见降本效益十分可观；同时温度降低对提高环境效益也非常显著，按年处理量300万t选厂计算，每年可以少用6.06万t原煤，按工业锅炉每燃烧一吨标准煤，就产生二氧化碳2.62t，二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg计算，一年可以少排二氧化碳15.88万t, 二氧化硫515.1t，氮氧化物448.44t；另外温度降低还可以有效改善职工的工作环境、保护职工的身心健康。