CN101116841A

CN101116841A - 一种新的赤铁矿选矿工艺

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Publication number: CN101116841A
Application number: CNA2007101382751A
Authority: CN
Inventors: 黄林森; 邵金堤
Original assignee: HUBEI YICHANG LINSEN INDUSTRY CO LTD
Current assignee: HUBEI YICHANG LINSEN INDUSTRY CO LTD
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: CN100592933C

Abstract

本发明的领域属于选矿工艺技术领域，具体涉及一种包括矿石破碎筛分、磨矿分级、脱磷剂处理与浮法选矿、矿粉分级的高磷赤铁矿选矿工艺，其特征在于依次地将高磷赤铁矿矿石破碎筛分、磨矿分级后施以脱磷剂，并经过两级浮选达到脱磷除硅的目的，再联合运用螺旋溜槽和摇床进行矿粉的粗选、精选、扫选，从而提高铁品位和降低元素磷、硅的含量以获得符合冶炼工艺要求的入炉铁矿。

Description

一种新的赤铁矿选矿工艺

技术领域

本发明属于选矿工艺技术领域，更特别地涉及赤铁矿选矿工艺。更具体地，本发明涉及一种顺序按矿石破碎筛分、磨矿分级、脱磷剂处理与浮法选矿、矿粉分级等主要操作步骤组合的高磷赤铁矿选矿工艺。

背景技术

赤铁矿的化学成分为Fe₂O₃，晶体属三方晶系的氧化物矿物。赤铁矿是自然界分布极广的铁矿物，是重要的炼铁原料，尾矿浓缩后可用于水泥厂做主原料也可用作红色颜料。当赤铁矿含磷量在0.5％(重量)以上时，则被认为是高磷赤铁矿。多数重要的赤铁矿矿床是变质形成的，也有一些是热液形成的，或大型水盆地中风化和胶体沉淀形成的。鄂西铁矿带分布于宜昌、恩施等地区，探明储量约22亿吨，全国储量约数百亿吨，该类矿储量虽然丰富，但是都属于高磷赤铁矿。由于高磷赤铁矿难选难冶，铁矿产品不能满足钢铁工业技术指标，而传统的赤铁矿脱磷技术由于受选矿技术手段、节能、环保、成本等条件限制，难以在实际生产中解决脱磷这一重要问题。据统计，我国为铁矿资源稀缺国家，年进口铁矿资源约3亿吨。自上世纪五六十年代发现至今，一直在探索技术上可靠、经济上合理的工艺方法，以将高磷赤铁矿的磷含量降低到一定程度，提高品位(铁含量：55％～75％，磷含量：0.2％～0.4％，此处的百分含量以重量计；另外，除非另有说明，本发明中的百分含量均以重量计)，将赤铁矿作为高炉炼铁的原料。因此对赤铁矿进行有效的脱磷是一种有巨大实用价值的技术，但难度非常高，目前仍然是国内外冶选技术的难题。

目前国内外采用物理方法即增加磨矿细度再经强磁分离，或用化学浮选捕收剂细粒脱磷，或是改善高炉内化学反应脱磷，或在炼铁后炉外脱磷等，这些脱磷技术还处于探索阶段，而且在设备、成本、能源、投资、效率、环保等方面都存在许多问题。虽然不同种类的酸也是一种比较强烈的溶解剂，但是采用酸法处理赤铁矿时，由于铁矿粉颗粒较小而且为氧化物，因此对酸类反应敏感，在酸溶剂溶胶过程中铁同时被溶解，造成铁成分流失，并且酸处理还存在严重环境污染问题。

发明内容

本选矿法通过对高磷赤铁矿施用脱磷剂，优选天然高效脱磷剂，并创造性地联合运用二级浮选、二级溜槽分选和摇床扫选，最终成功降低了赤铁矿中有害元素磷、硅等的含量，提高了铁的品位，获得了符合冶炼工艺要求的入炉铁矿。另外在施用环境友好型天然脱磷剂时，本选矿法可以更加环保、经济，适应节能减排的科技生产模式。

本发明的目的在于针对高磷赤铁矿在选矿过程的诸多难题，提供一种全新的赤铁矿选矿工艺，该工艺突破性的解决了赤铁矿脱磷除硅难，铁含量低和铁回收率低等问题，同时攻克了世界性的铁尾矿的处理难题，是一项经济、节能、环保、综合利用、效益高的选矿技术。

因此，本发明提供一种顺序按矿石破碎筛分、磨矿分级、脱磷剂处理与浮法选矿、矿粉分级等主要操作步骤组合的高磷赤铁矿选矿工艺，其特征在于将高磷赤铁矿矿石破碎筛分、磨矿分级后施以脱磷剂，并经过两级浮选达到脱磷除硅的目的，再联合运用螺旋溜槽和摇床进行矿粉的粗选、精选、扫选，从而提高铁品位和降低元素磷、硅的含量以获得符合冶炼工艺要求的入炉铁矿。其中国家冶炼标准：Fe≥55％、P≤0.4％、SiO₂≤8％属可利用矿粉；Fe≥60％、P≤0.3％、SiO₂≤6％属国家一级标准。

需要进一步说明的是，如上所述，本发明中所使用的“高磷赤铁矿”是指含磷量在0.5％的赤铁矿。更具体地，在本发明所使用的高磷赤铁矿中：P平均0.5％以上、Fe平均35％以上、SiO₂平均12％以上。

对于矿石破碎筛分过程来说，破碎筛分作业采用三级一闭路流程，Fe品位35-45％、P含量1％左右的赤铁矿石分别经重型颚式破碎机、圆锥破碎机、短头粗型圆锥破碎机进行粗碎、中碎、细碎，矿粒经圆振动筛筛分后最大排矿粒度为15mm。

磨矿分级过程：磨矿分级作业采用两段闭路流程，第一段由格子型球磨机与螺旋分级机组成闭路流程，第一段分级溢流粒度200目，约占60％，由于矿浆粘度大，第二段采用高频细筛与溢流型球磨机构成闭路流程，为提高第二段磨矿效率，高频筛筛上部分重由旋流器浓缩后再给入球磨机，最终磨矿粒度(即高频筛筛下)为200目，约占95％。

赤铁矿分级的精度是决定生产工艺流程中施脱磷剂除磷与反复浮选后精矿产率及回收率的关键技术指标。本法特点在于除充分综合利用常规分级串配分级外，还在进入施脱磷剂除磷并反复浮选前再次把矿浆通过高频筛进行分级。高频筛为本领域中常用的高频筛。由于高频筛具有激振原理独特(例如：3000次/分振网，间隔5分钟强烈振动5000次/分)、筛网开孔率高、筛面具有自清理能力等显著特点，矿石颗粒在筛分过程中既按几何尺寸分级，又具分选作用，从而保证了矿石颗粒具有下一步骤即脱磷剂处理与浮法选矿所要求的均匀度和目度。所述目度为95％的矿石颗粒不低于180目，优选为95％的矿石颗粒为200目。

所述脱磷剂处理与浮法选矿步骤在搅拌槽和多组分级浮选槽中进行。所述多组分级浮选槽包括组合使用用于进行浮选的第一组浮选槽和用于反浮选的第二组浮选槽。所述脱磷剂处理与浮法选矿步骤采用向搅拌槽中加入全部脱磷剂的单点加入法或者向搅拌槽和多组分级浮选槽中加入脱磷剂的多点加入法。所述脱磷剂的加入量为1-5公斤脱磷剂/吨矿石，优选1.5-2.5公斤脱磷剂/吨矿石，更优选1.85公斤脱磷剂/吨矿石。

脱磷剂是由脱磷剂存储罐底部导管分别向搅拌槽和多组分级浮选槽供应的。脱磷剂存储罐用300℃导热油循环管控温，温度范围60～100℃。在单点加入法中，将脱磷剂全部加入到搅拌槽中。在多点加入法中，脱磷剂被加入到搅拌槽和多组分级浮选槽中。加入搅拌槽的脱磷剂与矿粉混合形成分配稳定、浓度比例适当的矿浆。优选地，向搅拌槽中添加30％-50％，优选40％的脱磷剂，向用于进行浮选的第一组浮选槽中分级单槽供应总计25％-35％，优选30％的脱磷剂，并且向用于进行反浮选的第二组浮选槽中分级单槽供应总计25-35％，优选30％的脱磷剂。

需要指出的是，本工艺的特征就在于将浮选机分为两组进行浮选、反浮选，并将脱磷剂存储罐底部改装成多级单槽供应脱磷剂。其优点在于增加了脱磷剂的作用时间，提高了脱磷除硅的效率，节省了脱磷剂的用量

所述脱磷剂选自化学脱磷剂或天然脱磷剂，优选天然脱磷剂。所述天然脱磷剂包括油脂50-90％，脂肪酸盐(以C18硬脂酸钠计)4-20％和游离有机酸2-15％，这种脱磷剂的具体描述请参见申请日为2006年5月26日的中国专利申请200610081553.X，该专利申请的全文被本文引用以作参考。

按原矿(Fe：45％、P：1.2～2.2％、SiO₂：12～22％)计算，施天然除硅脱磷剂后，第一次浮选，产生溶化胶质磷，同时除P65％以上，除SiO₂60％以上，铁提高4-5个品位。第二次反浮选，除P15％左右，除SiO₂15％左右，铁提高3-4个品位。

矿粉分级作业采取粗选溜槽、细选溜槽和摇床联合作业流程。经两次反浮选的矿浆，进入粗选螺旋溜槽，粗选螺旋溜槽的中矿进入细选螺旋溜槽。细选溜槽的中矿进入玻璃钢矿泥摇床扫选，同时摇床自身的中矿也返回摇床继续扫选。本法特点在于联合运用溜槽和摇床进行分选，不同于以往工艺中只用两者之一的模式。其优点在于通过不断将细选溜槽的中矿和摇床自身的中矿返回摇床进行反复扫选，有效提高了铁的回收率和铁品位。

原矿(Fe：45％、P：1.2～2.2％、SiO₂：12～22％)经浮选工艺后进粗选螺旋溜槽分选(分中、精、尾)P、Si及其轻杂物进行重分选排除，铁可提高4-6个品位。

粗选螺旋溜槽选别后进入细选螺旋溜槽选别继续重复分选排除P、SiO₂，同时铁可提高3-5个品位。

经上述两浮、两溜精选，铁可提高16-20个品位，P：0.2％～0.3％，SiO₂：4％。

最后通过玻璃钢摇床扫选，铁可提高3-4个品位，最终铁品位可达到64％以上。

特别需要说明的是，当采用本领域常规的赤铁矿选矿工艺对高磷赤铁矿进行选矿处理时，则根本无法将现有的高磷赤铁矿转变成符合冶炼工艺要求的入炉铁矿。而本发明则完全解决了这个问题。

本发明采用具有除磷控硅作用的天然脱磷剂和超常规的创新选矿工艺流程，解决了高磷铁矿选矿及综合利用的世界性难题，本发明既实现节能减排绿色环保的科技要求，又能将尾矿作为原料加工成水泥。水泥的主要成份是硅、石灰石、钙、铁等成份，本发明的尾矿主要成份与水泥主要原料相符，并且目度都是200目-300目，水泥的目度是400目。其次还可用于油漆的主原料；或者是做页岩砖的全原料。

附图说明

图1所示为高磷铁矿选矿工艺设备的一种实施方式的流程图。

具体实施方式

如图1所示，矿石分别经颚式破碎机(1)、圆锥中破碎机(2)、短头型细破碎机(3)进行粗碎、中碎、细碎，再经圆振动筛(4)筛分后进入一段球磨机(5)进行粉碎，矿粉经双螺旋分级机(6)进行第一段分级，第一段分级溢流粒度200目，约占60％。分级后的矿粉进入二段球磨机(7)进一步粉碎后进入高频细分筛(8)，高频筛面返回物经水力漩流器分级浓缩(9)浓缩后重新返回二段球磨机(7)磨碎。最终磨矿粒度(即高频筛筛下)为200目，自占95％。矿粉进入搅拌槽(10)，搅拌槽由脱磷剂存储罐(11)(脱磷剂存储罐用300℃导热油循环管控温，温度范围60～100℃)底部导管供应脱磷剂，脱磷剂施用总量按1.85公斤脱磷剂/吨赤铁矿石计，搅拌槽中所施脱磷剂占总量的40％，通过不断搅拌混合形成分配稳定、浓度比例适当的矿浆。矿浆进入60台浮选机(12)，每台浮选机也由脱磷剂存储罐底部导管供应天然高效除硅脱磷剂。矿浆先进入60台浮选机中的第一组36台进行浮选，所用脱磷剂占总量的30％。随后矿浆进入第二组24台进行反浮选，所用脱磷剂占总量的30％。经浮选、反浮选的矿浆，进入粗选螺旋溜槽(13)，粗选螺旋溜槽的中矿进入精选螺旋溜槽(14)。精选溜槽的中矿进入摇床(15)扫选，同时摇床自身的中矿也返回摇床继续扫选。螺旋溜槽和摇床中的精矿经精矿浓缩机(16)浓缩和精矿过滤机(17)过滤最后得到精矿产品。螺旋溜槽和摇床中的尾矿经尾矿浓缩机(18)浓缩和尾矿过滤机(19)过滤最后得到尾矿产品。

非限定性地，下面举例说明实施本发明工艺流程的设备：

1、进原矿板式给料机(沈矿集团)：引进德国技术的新型板式给

料机，规格mm/1500×8000、q＝15度、q＝300-200t/h，原矿板式给料机送入粗破。

2、粗破(沈矿集团)：改装型卧式破碎机，规格mm/PE900×1200铸钢体，粗破料通过输送带进入中破。

3、中破(沈矿集团)：引进美国技术的西蒙斯圆锥破碎机，标准、特粗4-1/Ft型1台，中破料由输送带进入细破。

4、圆震动筛(沈矿集团)：YAK1836型，钢编织网，筛孔60mm。

5、细破(沈矿集团)：引进美国技术的西蒙斯圆锥破碎机，短头、粗型4-1/Ft型2台，细破由输送带进入圆震动筛。

6、圆震动筛(沈矿集团)：YAK1836型2台，钢编织网，筛孔15mm。

7、输送机(沈矿集团)：规格mm/12×1200活动式，筛后细料由输送带进入料仓。

8、钢结构的储料仓1200立方(沈矿集团)林森实业总公司制造，由电振给料机送入一段球蘑机。

9、电振给料机9台(沈矿集团)。

10、一段球磨机(沈矿集团)：MQGφ2736型，带双勾给矿器，右旋、滚动轴承3台，磨料分别自流到双螺分级机。

11、双螺旋分级机(沈矿集团)：2FG-24，溢流面降低338mm，两螺旋单独传动，一段格子球磨与双螺旋分级机构成闭路流程，达不到分筛目度的自流到二段球蘑。

12、二段球磨机(沈矿集团)：MOYφ2736，带鼓式给矿：左旋、滚动轴承3台，矿浆由3寸渣浆泵送入高频筛。

13、陆凯科技生产，世界领先水平首批上市的D4-WVSK2418C200高频振动振网筛(自动芯片控制)，法国进口不锈钢与聚脂丝编织网。高频振网筛9台，与二段球磨构成闭路流程，筛上物返回二段球蘑。

14、水力旋流器(山东威海海王)：引进美国技术的克布雷斯水力旋流器FX350型9台，与双螺旋分级机、高频筛实行三道分级构成浓缩闭路达到200目程度进浮选，未达到的经旋流器浓缩返回二段球磨，使进浮选的矿浆100％达到200目，三级闭路合格目度由4寸渣浆泵送入搅拌槽。

15、搅拌槽(沈矿集团)：XB-2500型3台，施药搅拌后的矿浆自流到浮选槽。

16、浮选机(沈矿集团)：XJ-28型60台。

17、生物反应器(无锡华达石化装备有限公司生产)：自行设计导热型，常温常压500L，意大利进口点火装置，自动循环生物反应器2台，交替制剂施剂，在搅拌施剂，分别两段两次对单机施剂，起到重选，反浮选的最佳目的，浮选后矿浆由4寸渣浆泵送入粗选溜槽。

18、粗选螺旋溜槽(江西石城冶金矿山设备厂)：5LL-1500型24台。四螺旋头抛尾、收精、复选中矿两段，两段中矿由3寸渣浆泵送入精选溜槽。

19、精选螺旋溜槽(江西石城冶金矿山设备厂)5LL-1200型24台。四螺旋头抛尾、收精、两段中矿进摇床扫选，两段中矿自流到一级摇床。

20、S-6型双波玻璃钢摇床(江西石城冶金矿山设备厂)：扫选接二级溜槽返下的中矿60台。实行，抛尾、收精、中矿返二级摇床回收Fe55％利用矿，矿浆由2寸渣浆泵送入二级摇床。

21、S-6型双波玻璃钢摇床(江西石城冶金矿山设备厂)：回收利用精矿粉20台，抛尾，收利用精矿，同时中矿返回自身重复自选，所有精矿都集中由3寸立式渣浆泵分别送入两个精矿浓缩池。

22、精矿粉浓缩机(池)(林森实业总公司、沈矿集团共同设计)：全钢结构，离地面9米的空中自排矿物浓缩机(池)NZ-20型一台套。浓缩Fe63％精矿粉。

23、精矿粉浓缩机(池)(林森实业总公司、沈矿集团共同设计)全钢结构，离地面9米的空中自排矿物浓缩机(池)NZ-15型一台套。浓缩Fe60％精矿粉。

24、精矿盘式过滤机(沈矿集团)：美国引进技术，GPZ-60型ZBE1303真空泵2台；φ1000动排液2台；3L52WC罗茨风机一台。分别过滤Fe63％、Fe 60％的铁精粉，产生成品铁精粉进料库。

25、渣浆泵(石家庄工业水泵厂)：250ZJ-1-A68型，将尾矿全部尾水送入尾矿浓缩池。

26、尾矿浓缩机(池)(沈矿集团)：NT-36型2台套。将选矿中的所有尾矿，尾水浓缩一定比例用渣浆泵送入尾矿过滤机。

27、尾矿盘式过滤机(沈矿集团)：GPZ-60型6套；ZBE1303真空泵6台；φ1000动排液6台；3L52WC罗茨风机3台，将尾矿过滤为干式可利用尾矿粉。

28、其它渣浆泵4寸、3寸、2寸ZJF立式渣浆泵，分别用于浮选后的两级溜槽，摇床等不能自流外的矿浆返回重选。如果生产规模增大，可根据物流量增大设备的规格与型号，但生产中的连接程序和工艺流程不变，所有的尾水，经沉淀后，再次循环用于选矿。

具体每项工艺所得产品的工艺指标如下：

实施例1：

300吨赤铁矿主要成分：Fe：45％、P：1.8％、SiO₂：18％

施天然除硅脱磷剂并经两次浮选后，Fe：52％、P：0.36％、SiO₂：4.5％

经粗选螺旋溜槽、细选螺旋溜槽分选后，Fe：60％、P：0.24％，SiO₂：4％。

通过摇床扫选，Fe：63％P：0.1％，SiO₂：3.5％。

最后，得到精矿150t。

其中一级精矿95t，占150t精矿的63.33％，Fe：63％、P：0.1％、SiO₂：3.5％，(超国家标准)

二级精矿粉40t，占150t精矿的26.67％，Fe：60％、P：0.25％、SiO₂：3.8％，(国家标准)

混合利用中矿15t，占150t精矿的10％，Fe：56％、P：0.3％、SiO₂：4.5％混合利用烧结矿。

尾矿129t，占300t原矿的43％。

实施例2：

1000t赤铁矿主要成分：Fe：45％、P：2.0％、SiO₂：20％

施天然除硅脱磷剂并经两次浮选后Fe：52％、P：0.4％、SiO₂：5％

经粗选螺旋溜槽、细选螺旋溜槽分选后，Fe：60％、P：0.26％，SiO₂：4.2％。

通过摇床扫选，Fe：63％P：0.1％，SiO₂：3.5％。

最后，得到精矿500t。

其中一级精矿316.7t，占500t精矿的63.33％，Fe：63％、P：0.1％、SiO₂：3.5％，(超国家标准)

二级精矿粉133.33t，占500t精矿的26.67％，Fe：60％、P：0.28％、SiO₂：4％，(国家标准)

混合利用中矿50t，占500t精矿的10％，Fe：56％、P：0.3％、SiO₂：4.5％混合利用烧结矿。

尾矿430t，占1000t原矿的43％。

实施例3：

3000t赤铁矿主要成分：Fe：45％、P：2.2％、SiO₂：22％

施天然除硅脱磷剂并经两次浮选后Fe：53％、P：0.44％、SiO₂：5.5％

经粗选螺旋溜槽、细选螺旋溜槽分选后，Fe：60％、P：0.28％，SiO₂：4.2％。

通过摇床扫选，Fe：63％P：0.1％，SiO₂：3.5％。

最后，得到精矿1500t。

其中一级精矿950t，占1500t精矿的63.33％，Fe：63％、P：0.1％、SiO₂：3.5％，(超国家标准)

二级精矿粉400t，占1500t精矿的26.67％，Fe：60％、P：0.26％、SiO₂：3.9％，(国家标准)

混合利用中矿150t，占1500t精矿的10％，Fe：56％、P：0.3％、SiO₂：4.6％混合利用烧结矿。

尾矿1290t，占3000t原矿的43％。

Claims

1.一种包括矿石破碎筛分、磨矿分级、脱磷剂处理与浮法选矿、矿粉分级的高磷赤铁矿选矿工艺，其特征在于依次地将高磷赤铁矿矿石破碎筛分、磨矿分级后施以脱磷剂，并经过两级浮选达到脱磷除硅的目的，再联合运用螺旋溜槽和摇床进行矿粉的粗选、精选、扫选，从而提高铁品位和降低元素磷、硅的含量以获得符合冶炼工艺要求的入炉铁矿。

2.权利要求1的工艺，其特征在于除利用常规分级串配分级外，所述磨矿分级步骤通过高频筛分级，并且矿石颗粒在筛分/分级过程中既按几何尺寸分级，又具分选作用，以控制矿石颗粒的目度和均匀度。

3.权利要求2的工艺，其特征在于所述目度为95％的矿石颗粒不低于180目，优选为95％的矿石颗粒为200目。

4.权利要求1的工艺，其特征在于所述脱磷剂处理与浮法选矿步骤在搅拌槽和多组分级浮选槽中进行。

5.权利要求4的工艺，其特征在于所述多组分级浮选槽包括组合使用的用于进行浮选的第一组浮选槽和用于反浮选的第二组浮选槽。

6.权利要求4-5中任一项的工艺，其特征在于所述脱磷剂处理与浮法选矿步骤采用向搅拌槽中加入全部脱磷剂的单点加入法或者向搅拌槽和多组分级浮选槽中加入脱磷剂的多点加入法。

7.权利要求6的工艺，其特征在于所述脱磷剂的加入量为1-5公斤脱磷剂/吨赤铁矿石，优选1.5-2.5公斤脱磷剂/吨赤铁矿石，更优选1.85公斤脱磷剂/吨赤铁矿石。

8.权利要求6的工艺，其特征在于所述脱磷剂处理与浮法选矿步骤包括向搅拌槽中添加30％-50％，优选40％的脱磷剂，向用于进行浮选的第一组浮选槽中分级单槽供应总计25％-35％，优选30％的脱磷剂，并且向用于进行反浮选的第二组浮选槽中分级单槽供应总计25-35％，优选30％的脱磷剂。

9.权利要求1-7中任一项的工艺，其特征在于所述脱磷剂选自化学脱磷剂和天然脱磷剂，优选天然脱磷剂。

10.权利要求9的工艺，其特征在于所述天然脱磷剂包括油脂50-90％，脂肪酸盐(以C18硬脂酸钠计)4-20％和游离有机酸2-15％。