我国红铁矿选矿技术进展

摘要：红铁矿选矿对我国钢铁工业具有十分重要的现实意义。本文对近几年来我国在红铁矿的选矿工艺、选矿设备和选矿药荆等方面所取得的最新进展进行了综述，并指出了我国红铁矿选矿技术的研究方向。关键词：红铁矿;强磁选机;选矿工艺;选矿药剂随着钢铁工业的发展，粗粒易选矿石日益减少，细粒和微细粒贫红铁矿成为目前研究和开发的主要对象。我国铁矿资源的特点是“贫、细、杂”，约96%以上的铁矿石要经过选别才能得以合理利用，其中红铁矿石占65%以上，因此通过技术进步提高红铁矿的选矿技术水平对充分合理利用我国铁矿资源具有重要意义。近几年随着钢铁工业加快推进“精料”方针的实施，对铁精矿的质量要求越来越高，尤其加入WTO以后我国冶金矿山面i临国内国外两种市场的竞争，为此我国科研院所、大专院校及企业的选矿工程技术人员进行大量研究及实践，在红铁矿选矿技术方面取得了突出的进展，开辟了我国红铁矿选矿的新局面，整体技术已经达到了国际先进水平。对我国冶金工业的技术进步起到了举足轻重的作用。 1 红铁矿的选矿设备

1.1新型高效破碎设备由于我国红铁矿的嵌布粒度很细，需要大量的磨破能耗，因此降低破碎粒度一直是选矿业关注的焦点。近几年国内相关大中型红铁矿选矿厂相继引进了美卓矿机(METSO)等国外一系列先进的超细破碎机，使最终破碎粒度平均降低5—8mm，例如鞍钢调军台选矿厂、齐大山选矿厂等均采用美卓矿机生产的HP型破碎机。与此同时，国内已研制出可代替细碎和一段粗磨的高压辊磨机，目前正在马钢姑山铁矿等矿山进行工业试验，预计近期可取得突破性进展。‘ 、 1.2 Slon型立环脉动高梯度磁选机 Slon型立环脉动高梯度磁选机是一种适合于分选细粒弱磁性矿物的高效磁选设备，其转环立式旋转、反冲精矿、并配有脉动机构，具有富集比大、分选效率高、磁介质不易堵塞、对给矿粒度、浓度和品位波动适应性强、工作可靠、操作维护方便等优点。通过近20年的研究，已研制出了Slon一750、Slon一1000、Slon.一1250、 Slon一1500、Slon一1750、Slon一2000等型号的立环脉动高梯度磁选机，它们已在工业生产上广泛应用于赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、钛铁矿等金属矿的选别。 Slon磁选机最初在马钢总公司姑山铁矿分选细粒赤铁矿获得成功后，相继在梅山铁矿、齐大山铁矿、东鞍山选矿厂等选矿厂得到了推广应用。生产实践证明，Slon磁选机用于分选红铁矿，与平环强磁选机相比，在较广的系列捕收剂，大部分已应用于选矿实践中，并获得了很好的经济效益和社会效益。捕收剂是矿物浮选分离成功的关键因素。由于受到成矿年代、矿石性质、浮选工艺等因素的影响，要求捕收剂的多样性、适用性。PA系列捕收剂在磷矿浮选已具备这样特点。参 1.3粗粒永磁强磁选机马鞍山矿山研究院新研制开发出YCG一350 X 1000粗粒永磁强磁选机。该机辊径大、采用能产生高磁场的挤压磁系及国产高强度薄型运输带输送矿石，可根据矿石的磁性差异可配备多辊以提高分选精度。该机已用于处理梅山铁矿20—2mm的铁矿石的预选抛废。抛弃作业产率33%以上铁品位10%左右的粗尾矿，产品铁品位提高7个百分点以上。生产实践证明该机不仅能用于红铁矿的预选抛废，而且还可以获得部分块状精矿，一般块状精矿铁品位可达54%以上。其推广应用前景十分广阔。长沙矿冶研究院研制出PHMS系列筒式永磁强磁选机，该设备结构简单运转平稳，机重轻，操作方便，主机的作业率高达98%，运转成本低，根据选别要求可做成单筒或双筒型既可粗粒抛废又可用于获得合格粗粒精矿是一种高效节能设备。该设备的缺点是给料直接给入磁辊筒上部，造成筒皮磨损较快。该机已用于马钢姑山矿一12+6mm及一40+10mm赤铁矿石的预选作业。可获得铁品位54%以上的合格块精矿。 1.4 多元高梯度永磁强磁机该机采用创新的微导串并联永磁磁路技术，磁系的体积小，重量轻，磁场采用两种磁性材料t一种是磁性能低、低廉、体积相对较大的磁性材料作辅极，另一种为高性能、体积小的作基极。选环具有内、外选室、除渣筛、清扫器等机构。多元高梯度永磁强磁机选别介质可分为固定介质、流动介质、自生介质三类，可多种同时使用，种类虽多但生产、使用方便，成本比其它通用选别介质低。 ，; DGYC一1 860型多元高梯度永磁强磁机在齐大山选矿厂工业试验表明，该机的选矿指标和Shp一2000型强磁机相比精矿品位和回收率均有所提高。采用该设备可简化工艺流程，指标先进，节电，节水，对入选物料的浓度、粒度及亚铁含量变化(3%一6%)适应性强，不存在磁性物料堵塞介质的问题，具有显著的经济效益。齐大山选矿厂多年的应用实践证明，该设备尚存在选别介质消耗量大，场强因无法调整而对矿石的适应性较差等具体问题。

1.5 新型细粒浮选机。新型细粒浮选机——顺流浮选机采用分离槽体外下导管中充气矿化技术，无需压气装置空气可以自动导入，即借鉴了Jameson浮选槽的相关技术。大充气量，下导管气体强烈的混合作用以及溶解气析出的大量活化气泡，有利于强化疏水性细粒矿与气泡之间的矿化作用。分离槽包括具有适当紊动度的主分离槽以及矿浆处于相对静止状态的副分离槽，结合处的泡沫层以及泡沫冲洗水有利于矿化气泡与矿浆的有效分离，并克服细粒脉石的夹杂以提高精矿品位。因此，该浮选机一段选别便可获得较高的精矿品位和回收率。顺流浮选机处理东鞍山细粒红矿的分流试验结果表明，该浮选机与机械搅拌浮选机的产品进行粒度和品位分析对比，发现当顺流浮选机的铁精矿品位50.82%一60.73%，机械搅拌浮选机精矿品位50.27%一 52.63%时，顺流浮选机对一10p,m粒级的回收率比机械搅拌浮选机高14%一1l%。顺流浮选机与机械搅拌挂槽浮选机比较。前者浮选速度快，特别是对一101_Lm粒级金属的回收情况明显比机械搅拌挂槽浮选机好。 2 红铁矿的选矿工艺 2.1 红铁矿的预选工艺过去红铁矿预选工艺主要采用以跳汰机、重介质振动溜槽等为主要选别设备的重选工艺。近年来随着永磁技术的发展，其磁场强度有了较大的提高，出现了大量的永磁强磁机，由于强磁选操作简单、运营成本低，因此目前国内红铁矿山趋向于采用强磁选代替重选进行预选。梅山铁矿选矿厂采用磁、重预选工艺，其主要目的是恢复地质品位，抛弃废石。自2000年采用美国INPROSYS公司300ram永磁辊式强磁选机成功取代08 机及粗粒跳汰机后，2001年增添了马鞍山矿山研究院YCG一350mm×1000ram永磁辊式强磁选机使选别效果又有了明显提高，并且将粒级范围由原来的12—2mm调整为20—2mm，使粗粒级的入选粒级变窄、矿量减少，为粗粒级别创造更好的条件。生产实践证明，梅山铁矿采用YCG一350mm×1000ram永磁辊式强磁选机与原来的预选工艺相比每年可多产铁品位58%的最终精矿8万t以上，年增经济300万元以上。姑山铁矿和长沙矿冶研究院合作从1996--1999年进行了长达4a的联合攻关，对PHMS系列永磁强磁选机进行了包括磁系、筒皮厚度、筒皮胶皮的耐磨及减少给矿中细粒装置等方面的优化研究，完成了采用圆筒永磁强磁选机选别一12+6mm赤铁矿的“一粗一扫”工艺流程的小型、半工业及工业试验，获得了较好的粗粒得精抛尾的效果，用该设备取代梯形跳汰所获得的精矿品位相当，但尾矿品位下降了4—9个百分点。在此基础上姑山铁矿将该系列永磁机用于选别粒度更大的赤铁矿的富矿得到了成功。酒钢有限责任公司镜铁山矿采用美国INPROSYS公司生产的强磁设备进行预选试验，其中辊带式强磁选机对粒度小于20mm的块矿进行预选，筒式强磁选机对粒度为15—50mm的块矿进行预选，取得了良好的选矿指标，达到了抛尾的目的，目前正在工业实施。 2.2 单一磁选工艺由于新型高效强磁选设备的出现，使得单一强磁选工艺分选红铁矿矿石成为可能，由于受强磁选分选精度的制约，铁精矿品位难以大幅度提高，因此推广应用受到限制。但其优点是成本较低，不存在化学污染问题。比较典型的实例是姑山铁矿的预选中矿处理，采用阶段磨矿、一粗、一精、一扫单一强磁选工艺，铁精矿品位达到了58%一60%，回收率75%一78%。 2.3磁一浮联合工艺此流程是目前国内选厂普遍采用的工艺流程，也是近几年国内选矿工作者研究最多的工艺之一。由于反浮选药剂的不断出现，选别效果越来越好使得阴离子反浮选逐步取代了阳离子反浮选。磁选一阴离子反浮选工艺流程是较为成功的弱磁性矿选矿流程，用这一流程使我国的红铁矿选矿提高到一个新水平。调军台选矿厂采用这一工艺流程其精矿品位达到了66.5%以上，SiOz含量低于5%。 2.4 重一磁联合工艺重一磁联合流程的主要优点是技术上比较成熟，设备简单，易于建厂，生产成本低，精矿易脱水，废水易回收利用，不污染环境，不需要燃料或药剂等外部条件，但精矿铁品位或回收率一般低于其它方法。回收率低的主要原因是重选设备不易回收微细级(一30pm)铁矿物，而导致微细粒粒子损失在尾矿中。弓长岭选矿厂的原重选车间采用先磁后重的流程，还有一些中小型选矿厂采用此流程。 2.5 重、磁、浮联合工艺重、磁、浮联合流程对矿石中FeO变化有较强适应性，适宜处理鞍山式嵌布粒度粗、细不均匀的贫赤铁矿矿石。一般根据矿石的性质采用阶段磨矿，阶段选别的重、磁、浮联合流程。为了提高精矿质量，马鞍山矿山研究院联合鞍钢集团对齐大山选矿厂的原有工艺流程进行了工艺流程技术改造，采用阶段磨矿、重选一强磁一阴离子反浮选工艺流程分别取代一选车间的阶段磨矿、重选.强磁.酸性正浮选工艺流程及二选车间的焙烧磁选工艺，阴离子反浮选采用马鞍山矿山研究院研制的新型高效MZ一21型捕收剂，使精矿品位有了大幅度的提高，一选车间的精矿品位从63.60%提高到66.21%;二选车间精矿品位从63.26%提高到66.80%，达到了提质降杂的目的。并且该项目被列入国家“十五”攻关项目。目前整个选厂的铁精矿品位已达到了67%以上，由于采用了SLON型磁选机取代SHP型磁选机使精矿的回收率又有明显提高。该工艺在鞍钢东鞍山选厂也得到了推广应用。 2.6 焙烧一磁选一浮选联合工艺目前国内红铁矿的还原焙烧磁选工艺因其成本高和铁精矿品位低已属落后工艺。酒钢选厂块矿(> 15.0mm)因其矿物组成复杂及含菱铁矿较多仍采用该工艺，经弱磁选别后生产出的焙烧精矿品位徘徊在55%左右，精矿中的Si02和A1203杂质的含量(1l%一13%)居高不下，酸性精矿严重影响球团烧结质量及后续作业的生产技术指标。因此，紧密结合酒钢焙烧精矿性质特点，避免多段磁选方法和剩磁影响，用再磨.反浮选和再磨一弱磁一反浮选流程进行了降低焙烧磁选精矿中的杂质含量的试验。在入选粒度一75斗m82.60%的条件下，取得了SiOz+A1203的杂质含量由“.24%降到了5.90%，精矿铁晶位由55.24%提高到59.85%，烧损后铁品位达60.81%，降杂作业回收率达93.53%的良好指标。

2.7 选择性絮凝脱泥、反浮选工艺对于嵌布粒度很细的弱磁性贫铁矿石，由于其它脱泥方法会造成大量铁金属损失，因此首先将细磨的物料进行选择性絮凝脱除品位较低的矿泥，然后再进行反浮选。我国曾对东鞍山和齐大山等贫红铁矿石进行了 28 相关工艺的试验研究，并取得了较好的试验结果，但由于整个工艺过程稳定性控制较复杂等原因，而一直未能工业化。 3红铁矿的选矿药剂 . 3.1浮选捕收荆红铁矿的摘收剂主要分为阴离子捕收剂和阳离子捕收剂和螯合捕收剂三大类。 1)阴离子捕收剂。常用的阴离子捕收剂主要有脂肪酸类、石油磺酸盐类等，最早广泛应用的捕收剂是氧化石蜡皂和塔尔油。由于氧化石蜡皂和塔尔油的选择性不好，很难使精矿达到理想的选矿指标，因此近几年红铁矿的选矿已经很少使用。我国的选矿药剂工作者近几年主要对脂肪酸类、石油磺酸盐类进行改性和混合用药，使其选择性明显提高，捕收能力增强。马鞍山矿山研究院在近几年新研制的新型高效捕收剂SH.37和MZ.21，分别在鞍钢调军台选厂和东鞍山烧结厂应用获得了成功，生产实践证明，铁精矿品位明显提高(现已达到 66%。67%)，吨精矿药剂成本降低15%以上，对温度的适应性增强，经济效益显著。大量高效捕收剂的研制和应用为我国的红矿的反浮选奠定了基础。 · · 2)阳离子捕收剂。工业应用的阳离子捕收剂主要是胺类捕收剂，用于浮选硅质矿物，包括脂肪胺和醚胺。国内采用胺类捕收剂的选矿厂较少，且药剂种类较少。主要以十二碳脂肪胺和混合胺为主，对二元胺和醚胺类捕收剂研究的较少。20世纪70～80年代国内曾对醚胺浮选贫赤铁矿进行了试验研究，但一直没有工业应用的报导。近几年，国内有关单位对二元脂肪胺进行了研究，证明浮选效果优于一元胺，但没有工业应用的报导。 3)螯合捕收剂。螯合捕收剂是分子中含有两个以上的0、N、P等具有螫合基团的捕收剂，如羟肟酸、杂原子有机物等。由于该类捕收剂能与矿物表面的金属离子形成稳定的螫合物，其选择性比脂肪酸类捕收剂明显提高，如我国相关单位曾采用Q一618(羟肟酸类)及RN一665捕收剂对东鞍山铁矿石进行了浮选试验，取得了较好的选矿指标。由于该类药剂对水质要求较高，有毒而且成本高，因此一直没有工业应用报导。 3.2其它选矿药剂由于铁矿对其它药剂的要求不是很严格，而且铁矿属于贱金属，因此，国内对红铁矿的辅助药剂研究较少。目前工业应用的抑制剂主要是苛化玉米淀粉，由于其用量大、配制复杂易降解失效，消耗大量的热量，因此鞍钢调军台选厂研制出水溶性的羧甲基淀粉并应用于工业生产，可大大简化药剂的配制过程及降低生产成本，年创效益300万元以上。马鞍山矿山研究院曾研制SPAM新型选择性絮凝剂并采用该药剂对鞍钢东鞍山铁矿石进行了选择性絮凝脱泥.酸性正浮选工艺研究，其浮选指标较直接碱性正浮选工艺有明显提高。 4 结语 1)红铁矿选矿技术的进步对我国钢铁工业的发展起着重要的作用。 2)各种选矿工艺的联合应用、新型高效强磁设备及浮选药剂的研制成功，使我国的红铁矿的选矿技术处于国际先进水平，个别选厂的选别指标已达到国际领先水平。 3)重点抓好节能型超细碎设备的引进及合作开发，应加大引进和消化国外先进技术装备工作，尽快提升我国红铁矿石整体技术装备水平。 . 4)应进一步加强嵌布粒度极细红铁矿及复合多金属红铁矿石选矿技术的研究，以进一步提高我国贫红铁矿石的利用率。 5)在选矿设备方面，应进一步加强能有效回收微细粒铁矿物的节能型选矿设备的研制，包括强磁设备的永磁化及微细粒浮选机或浮选柱等。 6)在选矿药剂方面，应着重于研制对各种矿石适应性强、高效、耐低温、无毒的药剂。