解析铁矿选矿工艺改进试验.doc

解析铁矿选矿工艺改进试验郑州市华昌机械制造有限公司 河北钢铁集团矿业公司司家营铁矿位于河北省滦县境内，矿石Fe品位29. 38%。司家营铁矿北区早在1958年就开始筹备，至今历时半个世纪，其间进行了地质资源勘探、水源勘探、工程地质勘探、地形测量、选矿试验研究、尾矿高浓度输送试验、污水处理试验、环境评价、可行性研究、初步设计等大量工作。但红矿选别、矿区水大、剥采比大、尾矿及废石堆放等技术经济难题一直困扰着司家营铁矿的开发。经过国内有关科研院所多年不懈的努力，已经成功解决了影响矿山开发的各项难题，特别是20世纪90年代，鞍山地区红矿选矿取得了重大突破，推动了司家营铁矿的开发和建设。在此基础上，2003年5月开始筹建司家营一期工程，其中氧化矿规模为600万t/a，原生矿规模为100万t/a，2007年9月建成投产，设计年产铁精矿254万t，铁精矿品位66%。司家营铁矿一期采用阶段磨矿、粗细分级、重选高梯度强磁选阴离子反浮选的选矿工艺流程，尽管诸多研究表明这一流程基本上能很好地适应司家营矿石的选别，但自投产以来，实际生产与设计有较大差距，精矿品位始终在63%左右，回收率也仅能达到45%，同时一些设计上存在的问题也逐渐暴露出来，严重制约了矿山的生产及经济效益。为此，矿业公司组织了相关人员针对选矿生产中存在的具体问题进行了攻关，提出了选矿适合的合理工艺参数及药剂制度，使铁精矿品位和回收率分别提高到了65.50%和70.00%，取得了显著的经济效益和社会效益。一、矿石性质（一）矿石的多元素分析及铁物相分析。原矿多元素化学分析及铁物相分析结果分别见表1和表2。表1 原矿多元素化学分析结果 % 表2 原矿的铁物相分析结果 % （2） 矿石的矿物组成及嵌布特性。司家营铁矿属于鞍山式铁矿，为沉积变质岩，浅层以赤铁石英岩为主，深层过渡为磁铁石英岩。矿石矿物组成较为简单，主要为磁铁矿、假象赤铁矿，次为赤铁矿；脉石矿物以石英为主，其次为阳起石、闪石矿物、磷灰石包裹体及少量普通角闪石和辉石等；微量矿物有磷灰石、黄铁矿、黄铜矿，另外还有后期蚀变的绿泥石、碳酸盐和黑云母等矿物。本次试验所取矿样为浅层贫赤铁矿。矿石构造以条带状为主，伴有揉皱状构造。矿石的结构以粒状变晶结构及交代结构为主，在铁矿物条带中磁铁矿呈半自形自形变晶结构，颗粒大小不均匀，而在石英中的磁铁矿包裹体则呈细小的自晶形结构。磁铁矿周边及解理裂隙中发生氧化交代作用，形成边缘交代、网状和残留体结构。测得铁矿物的平均嵌布粒度为62.79m，脉石矿物的平均嵌布粒度为80.25m。二、原工艺流程存在的问题（一）原工艺流程原矿经破碎后进入磨选系统，磨矿、重选、浓缩、磁选系统为4个系列，浓缩浮选系统为2个系列。磨矿仓贮存的矿石经皮带机给人到第一段3.6m5.0m格子型球磨机，分级机为3m双螺旋分级机；第二段磨机为3.6m5.0m溢流型球磨机，分级机为500mm水力旋流器组。经过两段连续磨矿后，再用500mm水力旋流器组分级，粗粒级经过1.5m螺旋溜槽粗选和精选产生重选精矿，螺旋溜槽粗选的尾矿进入SLon1750型中磁机磁选，中磁机尾矿为最终尾矿，螺旋溜槽精选中矿直接返回到螺旋溜槽精选，螺旋溜槽精选尾矿和中磁机磁选精矿合并进入第三段磨矿分级回路。第三段磨机为3.6m6.0m溢流型球磨机，闭路分级设备为500mm水力旋流器组，第三段分级机溢流返到重选前的分级。重选前分级机溢流粒度为200目占95%，进入CTB1230型弱磁场磁选机磁选，弱磁场磁选机尾矿进入强磁选前50m浓密机，浓缩后再经过圆筒筛除渣，进入SLon1750型高梯度强磁选机磁选，高梯度强磁选机尾矿为最终尾矿。弱磁场磁选机和高梯度强磁选机精矿一起进入反浮选前50m浓密机，浓缩后进入反浮选作业，经过1次粗选、1次精选产生最终浮选精矿，反浮选精选尾矿返回到反浮选粗选作业，反浮选粗选尾矿经过2次反浮选扫选产生最终尾矿。（二）原生产工艺流程存在的问题投产初期，受矿石性质、生产工艺流程因素及实际生产过程等因素影响，原生产工艺流程在实际生产过程中主要存在如下问题：1、受矿山开采初期矿石表面风化程度高、泥化严重及生产流程中循环水净化系统不够完善的影响，大量矿泥在流程中循环积累，造成30m澄清池溢流水浓度最高可达15%以上，致使选矿尾矿品位偏高，金属回收率较低，循环水泵磨损过快。2、三段磨矿造成10m粒级含量增高，高含泥量严重影响反浮选药剂选择性，不利于反浮选作业正常分选，同时也造成扫中磁尾矿和高梯度强磁选尾矿品位偏高。3、水力旋流器分矿比例不合理，进入重选的矿量与进入反浮选矿量比例仅为21(设计指标为41)，造成粗选螺旋溜槽尾矿量大，品位高，致使中磁机尾矿过高，金属损失严重；低成本的重选精矿产量低，高成本的浮选精矿产量高，致使综合精矿选矿成本较高。4、高梯度强磁选机能力不足，强磁前浓缩溢流量大、浓度高（一般大于4.5%），溢流品位超过24%，导致综合尾矿品位很高。5、过滤车间经常发生冒矿事故，过滤能力严重不足，造成过滤车间一层淤矿，许多电机被淹没，过滤前的2个给矿浓密机也多次发生压耙事故。经多方考察发现，反浮选精矿中含有淀粉，其粘性使陶瓷滤板微孔堵塞，致使过滤效果极差，需加浓硫酸去除淀粉。加浓硫酸后陶瓷过滤机的利用系数基本达到0.5t(m2h)左右，由于备用台数原因，只能运转10台，过滤车间日通过能力3000t左右，仅能满足前面2个红矿系列和1个磁矿系列生产。三、选矿厂工艺流程改进及生产实践（一）生产循环水净化系统改造针对生产循环水浓度过高造成选矿生产严重制约的问题，选厂首先进行了现场动态模拟试验，在此基础上结合现有净化系统的实际情况，确定了对30m澄清池中心筒、溢流堰等进行改造；同时选厂在絮凝剂种类、用量等条件试验的基础上，筛选出A#阴离子型高分子聚丙烯酰胺进行了半工业试验，同时提出并实施了加药系统改造。经现场考察，在矿石性质基本未变的情况下，生产循环水经过3d的循环后基本稳定，30m澄清池给水浓度由9.31%下降到3.50%左右，净化水悬浮物浓度0.10%以下，絮凝剂用量基本稳定在0.7g/m3左右。生产循环水净化系统改造后综合精矿品位提高了0.50个百分点，综合尾矿品位降低5.00个百分点，金属回收率提高了15.20个百分点，选矿比降低0.84。同时，由于生产循环水净化后流程中矿浆的含泥量大幅减少，使反浮选作业技术指标得以优化，反浮选精矿品位提高1.45个百分点，反浮选尾矿品位下降了1.73个百分点，为以后的流程优化、提质降尾奠定了基础。（二）三段磨机“二对一”改造在原工艺设计中，三段磨机有效利用系数为0.95t(hm3)，2008年2次氧化矿全流程考察中均发现三段磨机有效利用系数仅为0.395t/(hm3)，与设计比较差距较大，说明三段磨矿能力富余很多。针对三段磨机过磨与能力过大问题，公司经多方论证，制订出2个系列共用1台三段磨机的改造方案，即只拆迁1个系列的三段水力旋流器组到对应的另一个系列，三段磨机排矿经分矿后自流回本系列二段水力旋流器给矿泵池，不增加动力设备。实施了三段磨机“二对一”改造后，三段磨机利用系数由0.39t/(hm3)提高到0.91t/(hm3)，已接近设计水平；三段磨机矿石通过量提高到192.07t/h，与设计190.91t/h相当；单位容积通过量达到7.11t/h。另外，流程考查报告显示，在磨矿处理量不降低的情况下，改造前后重选精矿品位、反浮选精矿品位相当，但中磁场磁选机尾矿品位、高梯度强磁选机尾矿品位和反浮选尾矿品位均有不同程度的降低，说明随着三段磨机处理量的提高，过磨现象明显减少，选矿技术指标得到了进一步优化，改造获得成功。同时，停止运转2台3.6m6m溢流型球磨机后，每年可节约钢球2400t，节电180万kWh，经济效益显著。（三）水力旋流器工艺参数的试验及调整针对水力旋流器排矿尺寸不能满足生产实际，粗细分级分矿比例严重失调，通过大量数据分析对比，将二段水力旋流器溢流管由160mm调整为120mm，沉砂嘴由80mm调整为90mm，三段水力旋流器沉砂嘴由90mm调整为75mm。同时对水力旋流器给矿自动化操作系统进行改进，给矿泵池补加水管直径由50mm调整为159mm，把根据泵池液位调整电机频率，改为根据泵池液位和水力旋流器工作压力自行补加水。上述改造完成后，重选精矿品位基本能稳定在65.50%，中、强磁选机尾矿品位由原来的17%以上降低到12%左右；特别是二段水力旋流器的沉砂嘴调整后，其粗细分矿比例大大改善，基本能达到73，单系列重选精选螺旋溜槽运行台数在18台以上，增加了重选精矿的产出量，有效降低了中矿循环量，对减少过磨及降低尾矿品位也起到了重要作用；同时也给反浮选系统的操作创造了较好的条件，对反浮选指标的可控能力增强。目前反浮选精矿品位可达到66%以上，反浮选尾矿品位由原来的25%以上降低到22%左右。水力旋流器给矿自动化操作系统的改进，从水力旋流器给矿泵池补加水、自动化操作思路、自动化操作模式等方面进行了调整。改造后，目前水力旋流器给矿泵池补加水管直径为159mm，根据泵池液位和水力旋流器工作压力自动补加水。由于水力旋流器工作压力平稳，水力旋流器的工作状态得到改观。目前，水力旋流器的自动化操作水平已经比较成熟，所以水力旋流器工作状态和分级效率得到提高。（四）高梯度强磁选机扩能改造一期设计中，高梯度强磁选机前除渣筛为圆筒筛，易堵，除渣效果不好，筛上物进入尾矿或返回流程，单系列尾矿品位在17%以上。由于高梯度强磁选机能力不足，高梯度强磁选前浓密机溢流量过大，且浓度较高（一般大于4.5%），溢流品位在24%以上，导致综合尾矿品位很高，金属流失严重。经过多次流程考查和分析论证，首先对二段水力旋流器分矿比例进行了调整，其次重选增加扫选改造，在重选多出合格精矿的前提下，尽量减少进入高梯度强磁选的矿量，但高梯度强磁选机的能力还是明显不足，尾矿品位居高不下。2008年48月间，在3系列另安装1台广州产2000 mm型高梯度强磁选机进行试验，结果表明，3台高梯度强磁选的尾矿品位明显低于2台高梯度强磁选的尾矿品位。为了降低尾矿品位和提高高梯度强磁选机处理能力，2008年9月，对各系列增加1台SLon2000型高梯度强磁选机，单系列高梯度强磁选处理能力增大到110180t/h，同时将原来中磁前的圆筒筛改为平板筛，优化了中磁机的工作条件，对净化流程也起到了积极作用。改造完成后，中、强磁选尾矿品位由17%降到12%左右，强磁选前浓密机溢流浓度也降到3.0%以下，溢流品位低于23%，效果非常明显，所以高梯度强磁选机扩能改造项目对提高精矿产量起到了积极作用。（五）过滤车间扩能改造过滤车间原设计设备选型为P30/10C1型陶瓷过滤机12台，过滤机利用系数为1.0t/(m2h)。浮选车间开始运转后，过滤机利用系数非常低。2008年6月份，先后新增TT60型陶瓷过滤机4台及PZG96型盘式过滤机2台。PZG96型盘式过滤机的生产能力为60120t/h。过滤车间扩建后，过滤总面积由360m2增至792m2，处理铁精粉6500 t/d以上，选矿一厂5个系列可以正常运转。四、结论（一）司家营铁矿选矿厂一期自2007年正式投产以来，经过多次的技术改进，氧化矿工艺取得了较大的技术进步，各项经济技术指标得到了不断提高。精矿品位由改造前的63.00%提高到65.50%，金属回收率由改造前的45.00%提高