CN105413842B - 超贫磁铁矿的选矿工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超贫磁铁矿的选矿工艺及系统。一种超贫磁铁矿的选矿工艺，包括下列步骤：对磁铁原矿依次粗碎、中碎和细碎，得到细粒级矿石；对所述细粒级矿石进行干式磁选，抛出尾矿，得到干精矿；对所述干精矿进行湿法磨选。本发明增设了干式预选步骤，解决了磨矿磁选能耗大、成本高、选矿耗水量大、需要建设尾矿库等技术问题。

Description

超贫磁铁矿的选矿工艺及系统

技术领域

本发明属于黑色金属矿山选矿技术领域，具体涉及超贫磁铁矿的选矿工艺及系统。

背景技术

我国绝大多数铁矿都是贫铁矿，这些贫铁矿中大多数是属于品位极低的超贫磁铁矿。超贫磁铁矿全铁品位10％-20％，磁性铁品位<5％。我国超贫磁铁矿多达数百亿吨资源量，其中河北和辽宁两省都拥有100亿吨以上超贫磁铁矿资源。研究开发超贫磁铁矿可以缓解国内矿石供应不足、铁矿石严重依赖进口的矛盾，符合《国家中长期科学与技术发展规划纲要》(2006-2020)的精神，具有很大的战略意义。

我国目前开发超贫磁铁矿的技术大多采用磁滑轮干选抛尾和大块跳汰后再破碎和湿式磨选工艺，抛尾率低，金属量损失大，选矿生产成本太高，经济效益低，许多选矿生产企业处于亏损状态。由于超贫磁铁矿铁矿物嵌布粒度细，常规破碎产品粒度太粗，干式抛尾率很低(破碎粒度-12mm的干选抛尾率还不到5％)，磨前干选效果差。超贫磁铁矿的常规磨选工艺是采用三段或两段闭路破碎和球磨机磨矿湿式磁选工艺。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。常规工艺是经过粗、中、细三段破碎后，原矿粒度达到15mm以下时就进入磨矿环节，造成磨机负荷大、耗能高，最终精矿成本高。

常规湿式磁选工艺每处理1吨矿石超贫磁铁矿平均需用水4-5吨，选厂耗水量极大，我国的超贫磁铁矿资源大多数都在北方，而北方地区水源及其匮乏，选厂运营难度极大；选厂消耗大量水资源还会引起当地地下水水位下降，形成地下水漏斗，有可能引发地质灾害；湿选尾矿水如果管理不善还会污染当地水源。常规湿式磁选工艺每选出1吨矿石需排出十几吨甚至二十几吨湿尾矿砂，必须要建设尾矿库来堆存湿尾矿砂，尾矿库湿堆尾矿建设投资高；尾矿库运行安全风险大，运营维护费用高，管理不当有可能引发尾矿库溃坝等重大安全事故；尾矿库占地多，破坏地面植被甚至农田，对环境影响大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种超贫磁铁矿的选矿工艺，所述的选矿工艺增设了干式预选步骤，解决了磨矿磁选能耗大、成本高、选矿耗水量大、需要建设尾矿库的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种超贫磁铁矿的选矿系统，所述的选矿系统具有选矿效率高、选矿成本低、耗水量小、不用建设尾矿库等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种超贫磁铁矿的选矿工艺，包括下列步骤：

对超贫磁铁原矿依次粗碎、中碎和细碎，得到细粒级矿石；

对所述细粒级矿石进行干式磁选，排出干尾矿，得到干精矿；

对所述干精矿进行湿法磨选。

首先，与现有技术相同，本发明是对原矿先粗碎、中碎和细碎，以达到分选的要求。其次，与现有技术不同的是，本发明在细碎之后并没有立即湿法磨选，而是先干式磁选，用本发明的方法可以抛除掉85％～90％以上的干尾矿(大部分脉石矿物)，这样既减少了后续湿法磨选的矿石量，又减少了后续用水量，最后进行湿法磨选获得铁精矿。

综上，从资源消耗方面而言，与现有技术相比，本发明通过以上方法，将湿法磨选矿石处理量减少了80-90％，用水量减少了90％以上，本发明的选矿成本也随之降低。研究发现，对比现有技术，本发明的原矿处理能力增大15％，磨前破碎、干选成本增大1.68倍，湿法磨选成本降低了78％以上，总选矿成本降低11％。

从减排方面而言，与现有技术相比，本发明通过以上方法，对最终湿选尾矿脱水后与干选尾矿一起进入尾矿干堆场，由于湿选尾矿量占总尾矿比例不到20％，不需建设湿排尾矿库，尾矿堆存费用低，同时避开了大型湿式尾矿库所带来的投资大、建设期长、安全风险大、不利环保等问题。将干尾矿与湿式尾矿混合，总尾矿含水率在7.5％左右，含水率适中，既不产生扬尘又容易碾压密实，即解决了全部干排带来的尾矿过干而扬尘大和难以压实的问题，又解决了尾矿过湿存在的尾矿堆场不稳定问题。

上述选矿工艺还可以进一步改进：

优选地，在所述细碎之后和所述干式磁选之前还包括：按照预设的粒径要求，将所述细粒级矿石进行多级分级，得到不同级别粒径的矿粉；

此时所述干式磁选的方法为：针对所述不同级别粒径的矿粉，将最细级别的矿粉进行磁选，排出尾矿，得到干精矿；将其余级别的矿粉进行磁选，排出尾矿，剩余的矿粉返回所述细碎步骤。

以上工艺是增加了多级分级工艺，将细碎后的矿粉分为不同级别粒径的矿粉。这样首先是提高了干式磁选的效率，因为不同粒径的矿粉磁选效率不同，因此将其分类处理可以提高不同级别矿石的粉磁选效率，从而提高整体磁选的效率；其次是大大减小后续湿法磨选的功耗，因为其一是，最细级别的矿粉已经被剔除了大部分的尾矿，减少了后续磨选时对尾矿成分的磨选，其二是其余级别的矿粉需要经过反复的磁选和细碎，这样往复的循环大大减少了尾矿成分的含量，相应就减少了这部分尾矿的无用功耗。

由此可见，上述工艺主要是优化了预磁选的工序，即在湿法磨选之前采用多级、循环的破碎、预选，大大减少了尾矿的含量，从而提高了后续磨选的效率，降低了功耗和整体选矿成分。

其中，多级分级时，粒径的要求以及级数可以根据原矿的特性及以往的经验等确定。例如，针对低品位的磁铁矿，以如下的分级方式为最优：进行两级分离，将矿粉分成三个粒径级别：3mm以上、0.5mm-3mm、0.5mm以下。此时，3mm以上的矿粉优选采用筒式干选机进行磁选，0.5mm-3mm和0.5mm以下的矿粉优选采用沸腾干式磁选机进行磁选。因为沸腾干式磁选机相对筒式干选机磁选效果更佳，适宜小粒径的矿石磁选，同时这样有区别的搭配利于将成本控制在较低水平。另外，配合多级分级以及循环细碎，细碎必须达到超细碎，最好采用高压辊磨机进行细碎。

优选地，所述湿法磨选的方法为：先球磨，再依次进行弱磁选、浓缩磁选和过滤。分弱磁选、浓缩磁选两步进行，可以提高尾矿的剔除率。

其中，在球磨之后优选进行旋流分级，分级后溢流的矿浆进行弱磁选、浓缩磁选，而分级后的沉沙返回继续球磨，直至达到预设粒径要求。这样才可以使铁精矿和废石单体充分分离，选别效果好，精矿回收率高。一般而言，球磨后，若细度≥200目的矿石的重量比为83％以上，铁精矿回收率高，此时选矿性价比最高。

优选地，在所述弱磁选和所述浓缩磁选之后都还包括收集湿尾矿，并且最终对收集的所述湿尾矿脱水，得到脱水尾矿和水，再将所述水回收利用。由于大部分尾矿已在干式磁选时以干尾矿的形式排出，所以若湿法磨选得到的少部分尾矿脱水后，即可与之前的干尾矿共同存放在尾矿干排场地，无需专门预备湿尾矿库；干湿尾矿混合堆存，总尾矿含水率在7.5％左右，含水率适中，既不产生扬尘又容易碾压密实，即解决了全部干排带来的尾矿过干而扬尘大和难以压实的问题，又解决了尾矿过湿存在的尾矿堆场不稳定问题。

优选地，在所述依次粗碎、中碎和细碎时，中碎和细碎破碎后，达到预设粒径要求的矿石进入下一级破碎，没有达到预设粒径要求的矿石返回重复破碎直至达到该级的预设粒径要求。粗碎设为开路，即不循环粗碎。粗碎的排矿口设置为250mm左右，将中碎产品粒径在50mm以下。

用于上文所述的磁铁矿的选矿工艺的系统，包括依次连接的粗碎机、中碎机、细碎机、干式磁选机和湿法磨选设备。

以上系统中的每个设备对于工艺中的相应工序，具体地，粗碎机、中碎机、细碎机分别用于粗碎、中碎和细碎，干式磁选机用于干式磁选，湿法磨选设备用于湿法磨选。如同上文所述，该系统可以降低湿法磨选设备矿石处理量、能耗量和材料消耗量，从而提高选矿效率，降低选矿成本。

以上系统可以进一步优化：

优选地，所述细碎机优选为高压辊磨机。

高压辊磨机破碎效率高、单机产量大、粉矿含量多、产品粒度小、单位能耗低、多碎少磨，尤其在整个选矿工艺的节能方面较普通细碎设备更具优势。

具体地，矿石经过高压辊磨机对辊挤压后，使物料颗粒内部及物料接触面间形成集中应力，物料颗粒沿解理面分离或形成微裂纹,有利于在较粗的磨矿细度下形成有用矿物单体，从而减少磨矿作业量、降低磨矿细度、减少过磨带来的金属流失、改善选别指标和过滤作业效率。磨前将影响磨矿效率和筛分效率的含泥矿物大量抛除、也同时将石英、长石等脉石矿物大量抛除，使磨矿效率和分级效率提高，同样的分选工艺得到的最终精矿品位有所提高，对钢球衬板消耗更少。高压辊磨机能让磨矿产能提高20％左右，同时也节省了磨矿系统电耗。高压辊磨机是利用层压粉碎的工作原理，层压粉碎是一种高效的压应力破碎，这较球磨机利用压应力和剪应力的磨矿破碎而言，破碎效率高而能耗低。高压辊磨机破碎过程中生成大量微细颗粒，破碎产品细粒级含量高，物料多沿解理面破碎，大部分已初步解离，使较大产率的预选抛废成为可能，实现废石早抛、矿石早收的目的。经过高压辊磨机作业产生的矿石颗粒越小、粉矿含量越多，下一步的磨矿功耗越省，磨矿效率也越高，处理能力也越大，钢球、衬板等辅助材料的消耗都有所减少。根据试验及相关实践数据，把入磨前矿石粒度从15mm缩小到3mm，而最终产品粒度不变，磨机效率可数倍提高，从而使设备总耗能量减少，车间体量、占地面积、生产和维修等费用都相应减小，选矿成本降低，实现节能降耗、增产增效的目的。

综上，高压辊磨机既具有效率高、能耗低、所得矿粉粒径小等优点，又方便后续粒径分级。

另外，粗碎机与中碎机也可采用多种型号，具体选择视选厂设计处理能力而定，例如，粗碎机采用600*900颚式破碎机时，适宜年处理量80万吨左右，粗碎机采用1200旋回破碎机时，适宜年处理量600万吨左右。中碎机一般采用圆锥破碎机时，破碎效率高。

优选地，所述中碎机之前设有中碎缓冲仓、所述细碎机之前设有稳重恒流仓。

粗碎阶段设为开路，破碎后粒径约250mm，直接进入中碎阶段；中碎阶段为闭路，中碎后产品经过筛分后筛上物(+50mm)返回中碎缓冲仓，筛下物(-50mm)进入下一段破碎；细碎阶段也为闭路，粗粒级(+3mm)和中粒级(+3～-0.5mm)经干选抛尾后返回细碎前稳重恒流仓。

优选地，所述细碎机通过多级分级机与所述干式磁选机连接，所述干式磁选机设有多个，且设置的数量至少为所述多级分级机的分级数加1。

参见上文对多级分级及干式磁选的描述，该系统能完成多级分离、多级干式磁选、循环细碎等工序，从而提高后续磨选效率，减少对后续磨选设备的损耗。其中，多级分级机得到的每一个级别的矿粉至少对应一个干式磁选机，因此，其设置的数量至少为所述多级分级机的分级数加1。

优选地，所述湿法磨选设备包括依次连接的球磨机、弱磁选机、浓缩磁选机和过滤机。

以上设备的工作流程是：先球磨，再依次进行弱磁选、浓缩磁选和过滤。通过分步有序的工作筛选出铁精矿，也可在弱磁选之前增设旋流器，以返回继续球磨，减少精矿浪费量，同时降低弱磁选机的负荷。

优选地，还包括湿尾矿槽，所述弱磁选机和所述浓缩磁选机都分别连接所述湿尾矿槽，所述湿尾矿槽连接脱水系统。

脱水系统可以脱除湿尾矿的水分，以便与干式磁选得到的干尾矿混合排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)增加干式预磁选工序：大大降低了磨选的成本和选矿的整体成本。

(2)创新将循环细碎、多级分级分离、多级干式磁选这三个重要工序有机结合起来，呈现多碎少磨的工艺特点，进一步降低了选矿成本以及对设备的损耗，提高了选矿效率。

(3)本发明工艺最大的优势就在水耗上，对于水资源较为缺乏的地区，利用本工艺可以通过干选抛掉85％～90％以上的尾矿，而这部分尾矿是不用水选的，可比常规流程方案年节约90％的新水耗量。

(4)变湿排尾矿库为干排堆场：优化了尾矿的排放方式，由湿尾矿排放改为干尾矿排放，减少了环境的污染以及资源浪费，尤其是水资源的浪费。由于湿选尾矿量占总尾矿比例不到20％，对其脱水后与干选尾矿一起进入尾矿干堆场，不需建设湿排尾矿库，尾矿堆存费用低，同时避开了大型湿式尾矿库所带来的投资大、建设期长、安全风险大、不利环保等问题。将的干尾矿与湿式尾矿混合，总尾矿含水率7.5％左右，含水率适中，既不产生扬尘又容易碾压密实，即解决了全部干排带来的尾矿过干而扬尘大和难以压实的问题，又解决了尾矿过湿存在的尾矿堆场不稳定问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为实施例1提供的选矿系统的破碎设备示意图；

图2为实施例1提供的选矿系统的磨选设备示意图；

图3为现有技术中的选矿工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

如图1和2所示：

第1步，粗中碎筛分：原矿处理量每年1650万t，采场采出的原矿由汽车粗碎车间，用运料车1卸入粗碎缓冲仓2，粗碎设备3选用PEJ-1200×1500颚式破碎机4台，中碎设备5选用CH870圆锥破碎机2台和PYH-8C圆锥破碎机2台，筛分设备选用YA-2460型圆振筛7，粗碎之后进入中碎缓冲仓4，中碎后进入筛分缓冲仓6，再进入圆振筛7进行筛分，筛上物料(50mm以上)返回中碎形成闭路循环，筛下物料(50mm以下)进入高压辊磨机中间贮矿仓8。

第2步，超细碎和分级：中间贮矿仓8矿石由皮带机输送到高压辊磨的稳重恒流仓9，稳重恒流仓9内的矿石给入高压辊磨机10进行超细碎；超细碎设备为CLM200/180高压辊磨机，干式分级设备11为KY28000打散分级机2台，超细碎后矿石经干式风力分级系统将粒度分级三级，即粗粒级(3mm以上)、中粒级(3mm以下、0.5mm以上)和细粒级(0.5mm以下)。

第3步，粗中粒级矿石的闭路系统：粗粒级(3mm以上)矿石经过筒式干选机12分选，筒式干选机12型号LCGJ-1021筒式粉矿干选机18台，干选抛出的干尾矿运至尾矿干排堆场，选出的干精矿返回到高压辊磨机10超细碎系统形成闭路。中粒级(3mm以下、0.5mm以上)矿石经沸腾敢选缓冲仓13进入沸腾干式磁选机14抛尾，抛出的干尾矿运至尾矿干排堆场，选出的干精矿返回到高压辊磨超细碎系统形成闭路。

第4步，细粒级(0.5mm以下)矿石的干选：细粒级(0.5mm以下)矿石经过另一沸腾干式磁选机抛尾，抛出的干尾矿运至尾矿干排堆场，选出的干精矿输送到磨矿仓，进入后续磨选流程。干式磁选机选用DMS-B180沸腾干式磁选机18台。

第5步，湿式磨选：磨矿仓内矿石输送到球磨机15，球磨机15选用MQG3645共4台，球磨机15负荷率67％，球磨机15排矿由旋流器给矿泵扬送至旋流器组16分级，分级控制产品细度200目以上含量83％(粒径约为0.12mm以下)，2FG-3000旋流器沉沙返至球磨机15，构成闭路磨矿系统，最终精矿磨矿细度达到-200目占83％左右；旋流器组16溢流自流至矿浆分配槽17，再进入弱磁选机18，弱磁机18选尾矿矿浆自流到总尾矿溜槽22；弱磁选精矿自流至浓缩磁选机19，浓缩磁选机19尾矿矿浆自流到总尾矿溜槽22；浓缩磁选机19精矿由泵扬送至真空过滤机20，真空过滤机20型号选择2台ZPG-96-8，过滤机滤饼即是成品铁精矿(TFe63％)。

第6步，尾矿脱水：总尾矿溜槽22的尾矿矿浆经旋流器组23分级，旋流器底流进入脱水筛24脱水后形成粗粒脱水尾矿(含水率<15％)，混入干选抛出的干尾矿一起输送到尾矿干排场干堆；脱水筛24筛下尾矿矿浆经尾矿浓缩机25浓缩脱水，浓缩机25溢流水回用，浓缩机25底流形成的细粒尾矿浆(含水率35％左右)泵送至干尾矿干排场与干尾矿混合干堆。

以上选矿工艺所用的选矿系统如图1和2所示，图1和2的箭头方向指磁铁矿的流向。

将实施例1的选矿结果与发明改进前选矿工艺相比，如表1所示。

发明改进前选矿工艺及其所用的设备：

选矿的流程如图3所示，粗碎也是采用颚式破碎机；中碎采用圆锥破碎机，中碎后粒径小于50mm的继续下一步，大于50mm的返回继续中碎；细碎所用的设备为圆锥破碎机，细碎的目的是将矿石破碎至12mm以下。一段磨矿所用的设备为球磨机。

表1本发明工艺与发明改进前工艺成本对比表

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (7)

1.超贫磁铁矿的选矿工艺，其特征在于，包括下列步骤：

对超贫磁铁原矿依次进行粗碎、中碎和细碎，得到细粒级矿石；

按照预设的粒径要求，将所述细粒级矿石进行多级分级，分离成3mm以上、0.5mm～3mm、0.5mm以下三种级别的矿粉，即得到不同级别粒径的矿粉；

针对所述不同级别粒径的矿粉，将最细级别的矿粉进行磁选，排出尾矿，得到干精矿；将其余级别的矿粉进行磁选，排出尾矿，剩余的矿粉返回所述细碎步骤；

对所述干精矿进行湿法磨选。

2.根据权利要求1所述的超贫磁铁矿的选矿工艺，其特征在于，进行所述干式磁选时，3mm以上的矿粉采用筒式干选机进行磁选，0.5mm-3mm和0.5mm以下的矿粉采用沸腾干式磁选机进行磁选。

3.根据权利要求1所述的超贫磁铁矿的选矿工艺，其特征在于，所述湿法磨选的方法为：先球磨，再依次进行弱磁选、浓缩磁选和过滤。

4.根据权利要求3所述的超贫磁铁矿的选矿工艺，其特征在于，在所述弱磁选和所述浓缩磁选之后都还包括收集湿尾矿，并且最终对收集的所述湿尾矿脱水，得到脱水尾矿和水，再将所述水回收利用。

5.一种用于权利要求1所述的超贫磁铁矿的选矿工艺的磁铁矿的选矿系统，其特征在于，包括依次连接的粗碎机、中碎机、细碎机、干式磁选机和湿法磨选设备；所述细碎机通过多级分级机与所述干式磁选机连接，所述干式磁选机设有多个，且设置的数量至少为所述多级分级机的分级数加1。

6.根据权利要求5所述的超贫磁铁矿的选矿系统，其特征在于，所述湿法磨选设备包括依次连接的球磨机、弱磁选机、浓缩磁选机和过滤机。

7.根据权利要求6所述的超贫磁铁矿的选矿系统，其特征在于，还包括湿尾矿槽，所述弱磁选机和所述浓缩磁选机都分别连接所述湿尾矿槽，所述湿尾矿槽连接脱水系统。