CN113877718A

CN113877718A - 排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法

Info

Publication number: CN113877718A
Application number: CN202111198450.2A
Authority: CN
Inventors: 闫国英; 高春庆; 牟英杰; 杨任新; 彭艳荣; 王海亮; 武丹; 侯更合; 王森; 骆洪振; 张凛
Original assignee: Inner Mongolia Boyan Zhicheng Metal Mineral Resources Comprehensive Utilization Engineering Research Co ltd; Baotou Steel Group Mining Research Institute LLC; Huawei National Engineering Research Center of High Efficient Cyclic and Utilization of Metallic Mineral Resources Co Ltd; Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Boyan Zhicheng Metal Mineral Resources Comprehensive Utilization Engineering Research Co ltd; Baotou Steel Group Mining Research Institute LLC; Huawei National Engineering Research Center of High Efficient Cyclic and Utilization of Metallic Mineral Resources Co Ltd; Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co Ltd
Priority date: 2021-10-14
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2022-01-04

Abstract

本发明公开了一种排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，先后采用1)原矿阶段破碎、阶段干式磁选抛废作业、2)细碎干式预选精矿高压辊磨‑湿式磁选抛尾作业、3)湿式磁选预选精矿阶段磨矿‑阶段湿式磁选作业、4)磁选精矿阴离子反浮选作业，获得TFe含量≥65.0％的高品位的铁精矿，并能生产出不同块度、不同粒级的建材产品，含铁废石的资源化利用率高达80％。本发明采用常规破碎‑高压辊磨选择性碎解技术预选抛尾，减少细粒尾矿排放量，降低入磨矿量；预选精矿采用立式塔磨在内的超细磨磨矿技术，减少球磨磨矿段数，提高了矿石矿物解离性能，使矿石粒度分布更均匀，满足了获得高品质铁精矿的条件，节能降耗减排效果显著。

Description

排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法

技术领域

本发明属于铁矿石选矿技术领域，具体涉及一种排土场含铁废石中铁的选矿回收利用方法，特别适合于以磁铁矿、碳酸铁及赤、褐铁矿共生且TFe含量在7.5～15.0％，其中磁性铁(mFe)含量在4.0～7.5％的排土场含铁废石中铁的综合回收。

背景技术

铁矿石目前被列入国家战略性金属矿产资源。国外铁矿资源被国际四大矿业寡头公司控制，使铁矿石价格居高不下，而我国铁矿石对外依存度长期高达80％以上，严重制约我国经济发展，如何尽快通过选矿技术攻关，将我国各大钢铁矿山企业掌握的低品位难选铁矿、排土场资源、含铁围岩资源等副产物转化为高质量的铁精矿，得到有效利用，对于提高我国铁矿石谈判的筹码、保证我国各大钢铁公司的原材料供给和可持续发展，解决铁矿资源的“卡脖子”难题是非常迫切和必要的。

目前，国内铁矿山高品位富矿资源越来越少，多年来开采过程中大量的含有低品位铁资源的废石、围岩、夹石等堆存在了排土场，不仅占用大量土地、造成环境危害，更是资源的极大浪费。目前对排土场的利用较少，且多以简单的破碎、筛分作为建筑用碎石骨料或机制砂，对其中的铁等有价资源没有高效高质化的回收利用。因此开发排土场资源绿色加工、节能降耗、高效选矿、高质化利用技术迫在眉睫。

长期以来，国内铁矿山采场排岩的含铁废石往往含铁品位较低，但由于其量较大，通过适当的方法处理可回收部分有价值的资源，达到增加企业经济效益和节约资源的目的。目前剥离的含铁围岩绝大部分堆存在排土场，但也有少数矿山企业在其综合利用方面进行了积极的探索和实践。主要利用途径一是直接用作混凝土骨料或铁路道碴，二是采用大块干式磁选回收铁矿物，采用大块干式磁选回收铁矿物。如国土资源部网站2013年4月17日公布的“铁矿山排岩系统高效回收磁铁矿资源技术”，其基本原理是：采用干式磁选工艺在线回收大型矿山排岩系统排弃的磁选矿石资源，对回收的矿石采用“阶段磨矿、粗粒抛尾、单一磁选—细筛再磨”工艺选别得到高品质铁精矿，解决了流失到排岩中的贫磁铁矿石回收及再利用的重大生产难题。上述两种利用途径虽然部分利用了含铁围岩，使之“变废为宝”，但都存在这样或那样的问题，如“直接用作混凝土骨料或铁路道碴”技术未综合回收含磁铁矿围岩中的铁矿石资源，造成了铁矿资源的白白浪费；而在排岩系统“采用干式磁选回收铁矿物”，属于“回收一点是一点”，铁的损失率大。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的排土场含铁废石排放量大、排土场占地面积大以及铁的回收利用率低、选矿能耗高等问题，而提供一种工艺流程适应性强、稳定性好、磁性铁回收率高且易于生产现场改造和规模化生产且铁精矿中TFe品位高的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法。

为实现本发明的上述目的，本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法采用以下工艺、步骤：

1)原矿阶段破碎、阶段干式磁选抛废作业

含铁废石经粗碎后给入大块干式磁选预选抛废作业，抛出大块干式预选尾矿，获得粗碎干选精矿；粗碎干选精矿给入中碎-干式磁选预选抛废作业，抛出中碎干式预选尾矿，获得中碎干式预选精矿；中碎干式预选精矿给入细碎-干式磁选预选抛废作业，抛出细碎干式预选尾矿，获得细碎干式预选精矿；

粗碎块度为-350mm～-250mm，即粗破碎至块度小于350mm到小于250mm范围都可以，以下解释相同，一般为-350mm；中碎块度一般为-75mm～60mm，一般为-75mm；细碎块度为-20mm～-12mm，一般为-20mm；大块干式磁选预选抛废作业采用的大块干式磁选机磁场强度在199.04～318.47kA/m范围为宜，中碎-干式磁选预选抛废作业采用的中碎干式磁选机的磁场强度在278.6～318.47kA/m范围为优，细碎-干式磁选预选抛废作业采用的细碎干式磁选机的磁场强度在278.66～318.47kA/m范围为佳。

2)细碎干式预选精矿高压辊磨-湿式磁选抛尾作业

将步骤1)获得的细碎干式预选精矿采用高压辊磨机进行挤压碎矿至-3mm，给入湿式磁选作业，抛出湿式磁选预选尾矿，获得高压辊磨湿式磁选预选精矿；

在该步骤，湿式磁选作业的磁场强度一般在238.85kA/m～318.47kA/m范围。

3)湿式磁选预选精矿阶段磨矿-阶段湿式磁选作业

将步骤2)获得的高压辊磨湿式磁选预选精矿经过一段球磨机磨至-0.076mm 55％～70％后，给入一段弱磁粗选作业，抛出一段弱磁粗选尾矿，获得一段弱磁粗选精矿；一段弱磁粗选精矿经过二段塔磨磨矿作业磨至-0.043mm 80％～90％后给入二段弱磁粗选-二段弱磁精选作业，获得二段弱磁精选精矿，并分别抛出二段弱磁粗选尾矿、二段弱磁精选尾矿；所述的二段塔磨为立式搅拌磨机，克服了一般球磨机的过磨现象，矿石矿物解离性能更好。

在该步骤中，所述一段弱磁粗选作业的磁场强度在127.38～199.04kA/m范围为宜，二段弱磁粗选的磁场强度在127.38～199.04kA/m范围为优，二段弱磁精选的磁场强度在95.54kA/m～127.38kA/m范围为佳。

4)磁选精矿阴离子反浮选作业

将步骤3)获得的二段弱磁精选精矿给入反浮选作业，所述的反浮选作业，抛出浮选扫选尾矿，最终获得TFe含量≥65.0％的高品位的铁精矿。

在该步骤中，所述的反浮选作业采用一次粗选、一次精选、一次扫选闭路系统，反浮选粗选采用NaOH为pH调整剂、淀粉为抑制剂、石灰为活化剂、捕收剂采用MD系列阴离子浮选捕收剂；按照浮选给矿的干矿量计，药剂用量为：pH调整剂NaOH用量为450～750g/t、抑制剂淀粉用量为450～750g/t、活化剂石灰用量为250～350g/t、粗选捕收剂MD用量为80～130g/t，精选捕收剂MD用量为75～125g/t。

其中更优的药剂用量为pH调整剂NaOH用量为550～650g/t、抑制剂淀粉用量为550～650g/t、活化剂石灰用量为275～320g/t、粗选捕收剂MD用量为90～115g/t，精选捕收剂MD用量为90～110g/t。

作为本发明的优选方案，步骤2)中的湿式磁选作业采用适于湿式粗粒预选抛尾的永磁筒式磁选机为佳，为顺流型湿式永磁筒式磁选机，该磁选机处理能力大，筒体耐磨，适于湿式粗粒预选，使用寿命长；步骤3)中的一段弱磁粗选作业采用逆流型湿式永磁筒式磁选机，这种磁选机适宜于粒度小于0.6毫米的细粒强磁性矿物的粗选作业，这是因为尾矿排出口距给矿端较远，选别时间较长，回收率较高；步骤3)中的二段弱磁粗选、二段弱磁精选皆采用半逆流型湿式永磁筒式磁选机，适宜于处理细粒小于0.1毫米的强磁性矿物的粗选与精选作业。

与现有技术相比，本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法采用上述技术方案后具有如下优点：

(1)从“能抛早抛、低碳、环保”理念出发，采用常规破碎-高压辊磨选择性碎解组合技术预选抛尾，大大减少了细粒尾矿的排放量，在入磨前抛出了近60％的块状及粗粒尾矿，显著降低了一段球磨入料量，磨矿能耗降低60％以上，节能降耗效果显著。

(2)预选精矿在二段磨矿采用立式塔磨在内的超细磨磨矿技术，相比球磨磨矿，矿石矿物解离性能更好，粒度分布更均匀，过磨现象大大减少，满足了获得高品质铁精矿的条件，达到了节能降耗的目的。

(3)磁选铁精矿采用反浮选提质降杂工艺，在获得65％以上铁精矿时，可以比单一磁选工艺放粗磨矿细度10个百分点以上，极大降低了磨矿成本，节能减排效果较好，且生产操作稳定性高，同时通过反浮选可进一步降低铁精矿中的有害杂质，有利于控制精矿的质量；采用反浮选作业抛尾，还有利于部分赤、褐铁矿和碳酸铁矿物的回收。

(4)步骤1)中抛出的近60％的块状及粗粒尾矿可以通过分级处理生产出市场上需要的不同块度、不同粒级的建材产品；步骤2)中抛出的湿式磁选预选尾矿也可以通过分级处理生产出市场上需要的建材产品-黄砂代用品，加上后续回收的高品位铁精矿，含铁废石的资源化利用率高达80％左右，节能、降耗、减排效果显著，取得了意想不到的技术效果、经济效果。

附图说明

图1为本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法之原矿阶段破碎、阶段磁选预选作业工艺流程图；

图2为本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法之预选精矿阶段磨矿-阶段磁选-反浮选作业工艺流程图；

图3为本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法之原矿阶段破碎、阶段磁选预选作业数质量流程图；

图4为本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法之预选精矿阶段磨矿-阶段磁选-反浮选作业数质量流程图。

具体实施方式

为描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法做进一步详细说明。

研究对象为国内某铁矿排土场含铁废石，以其作为原矿，矿石化学多元素分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

表1原矿化学多元素分析结果(％)

元素	TFe	mFe	CaO	MgO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MnO	K	Na<sub>2</sub>O
										含量	13.31	5.75	19.06	9.09	22.86	5.14	2.35	1.84	1.06
元素	S	P	CuO	TiO<sub>2</sub>	ZnO	BaO
										含量	0.86	0.48	0.01	0.59	0.16	1.31

注：(CaO+MgO)/(SiO₂+AI₂O₃)＝1.14，属碱性矿石。

表2原矿铁物相分析结果(％)

由表1和表2结果可以看出：该含铁废石TFe含量为13.31％，mFe含量为5.75％，主要杂质为钙、镁、硅、铝，有害元素硫、磷、钾、钠含量均较高，矿石中可回收高品位铁精矿的有用铁矿物为磁性铁，其次为碳酸铁，主要以铁白云石的形式存在，还有部分赤褐铁矿及硅酸铁。磁铁矿嵌布粒度微细且包裹大量细粒的网状、树枝状、长条状的脉石矿物，回收难度特别高，属低品位复杂难选微细粒含铁矿石。

由图1所示的本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法之原矿阶段破碎、阶段磁选预选作业工艺流程图、图2所示的本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法之预选精矿阶段磨矿-阶段磁选-反浮选作业工艺流程图并结合图3、图4看出，本发明排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法总体技术路线为：原矿经过粗碎-中碎-细碎阶段干式磁选抛废、细碎精矿高压辊磨-湿式磁选预选、预选精矿一段球磨磨矿-弱磁选、粗精矿超细磨-弱磁选-反浮选深度除杂工艺。具体采用以下工艺、步骤：

1)原矿阶段破碎、阶段干式磁选抛废作业

矿石经粗碎(-350mm～-250mm)后给入大块干式磁选机，所得粗碎干选精矿经过中碎(-75mm～-60mm)后给入中碎干式筒式磁选机，所得中碎干选精矿经过细碎(-20mm～-12mm)后给入细碎干式筒式磁选机，获得细碎干选精矿，三次干式磁选的预选尾矿合并为干式磁选预选尾矿抛除。所述大块干式磁选机磁场强度为199.04～318.47kA/m，中碎干式磁选机磁场强度为278.66～318.47kA/m，细碎干式磁选机磁场强度为278.66～318.47kA/m。原矿经过阶段破碎、阶段干式磁选抛废，可以获得精矿产率为40.31％、铁品位20.33％的细碎干选预选精矿，其磁性铁回收率为90.84％。

2)细碎干选预选精矿高压辊磨-湿式磁选抛尾作业

将步骤1)的细碎干选预选精矿经过高压辊磨机辊磨至-3mm，给入湿式磁选机，湿式磁选机的磁场强度为238.85～318.47kA/m，可以获得精矿产率为21.15％、铁品位30.02％的湿式磁选预选精矿，其磁性铁回收率为89.44％。

3)湿式磁选预选精矿阶段磨矿-阶段湿式磁选作业

将步骤2)的湿式磁选预选精矿给入一段球磨机磨至-0.076mm55％～70％后，给入一段弱磁选机，抛出一段弱磁粗选尾矿，获得一段弱磁粗选精矿；所得一段弱磁粗选精矿给入二段立式搅拌磨机(塔磨机)磨至-0.043mm 80％～90％后，给入二段弱磁粗选机，弱磁粗选精矿给入二段弱磁精选机，所述一段弱磁选机磁场强度为127.38～199.04kA/m，二段弱磁粗选机磁场强度为127.38～199.04kA/m，二段弱磁精选机磁场强度为95.54～127.38kA/m。

经此步骤，可以获得精矿产率为8.16％、铁品位62.39％的二段弱磁精选精矿，其磁性铁回收率为85.61％。

4)磁选精矿阴离子反浮选作业

将步骤3)的二段弱磁精选精矿给入反浮选一次粗选、一次精选、一次扫选闭路系统，获得最终高品位的铁精矿。反浮选粗选采用NaOH为pH调整剂、淀粉为抑制剂、石灰为活化剂、MD为捕收剂；按照浮选给矿的干矿量计，其较佳的药剂用量为：pH调整剂NaOH用量为600g/t、抑制剂淀粉用量为600g/t、活化剂石灰用量为300g/t、粗选捕收剂MD用量为100g/t，精选捕收剂MD用量为100g/t。

经此步骤，可以获得精矿产率为7.38％、铁品位65.43％、磁性铁回收率为81.91％的最终铁精矿。

需要说明的是，本发明实施例中采用的捕收剂MD为原马鞍山矿山研究院(现在更名为“中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司”)研制，市场上可以购买。MD系列阴离子浮选捕收剂的合成原料为：(1)混合酸，石油化工产品；(2)螯合剂，普化产品；(3)助剂，化工产品；(4)催化剂，过氧化物；(5)水解剂；(6)其他。该药剂性能在《金属矿山》2007年第一期发表的“磁选粗精矿MD-30阴离子捕收剂的研制及应用”已有介绍，具有浮选性能优异、无毒、无污染、耐温性好等优点。

还需要进一步说明的是，本发明在步骤2)的湿式磁选作业中采用耐磨性的、适于湿式粗粒预选抛尾的永磁筒式磁选机，为顺流型湿式永磁筒式磁选机；步骤3)的一段弱磁粗选作业中采用逆流型湿式永磁筒式磁选机，二段弱磁粗选、二段弱磁精选皆采用半逆流型湿式永磁筒式磁选机，这三种具有不同磁选机槽体的组合使用，取得了非常好的选别效果和应用效果，此前也没有报道和应用的先例。

Claims

1.一种排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于采用以下步骤：

1)原矿阶段破碎、阶段干式磁选抛废作业

2)细碎干式预选精矿高压辊磨-湿式磁选抛尾作业

3)湿式磁选预选精矿阶段磨矿-阶段湿式磁选作业

将步骤2)获得的高压辊磨湿式磁选预选精矿经过一段球磨机磨至-0.076mm 55％～70％后，给入一段弱磁粗选作业，抛出一段弱磁粗选尾矿，获得一段弱磁粗选精矿；一段弱磁粗选精矿经过二段塔磨磨矿作业磨至-0.043mm 80％～90％后给入二段弱磁粗选-二段弱磁精选作业，获得二段弱磁精选精矿，并分别抛出二段弱磁粗选尾矿、二段弱磁精选尾矿；

4)磁选精矿阴离子反浮选作业

2.如权利要求1所述的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于：步骤1)中粗碎块度为-350mm～-250mm，中碎块度为-75mm～60mm，细碎块度为-20mm～-12mm；大块干式磁选预选抛废作业采用的大块干式磁选机磁场强度为199.04～318.47kA/m，中碎-干式磁选预选抛废作业采用的中碎干式磁选机的磁场强度为278.6～318.47kA/m，细碎-干式磁选预选抛废作业采用的细碎干式磁选机的磁场强度为278.66～318.47kA/m。

3.如权利要求2所述的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于：步骤2)中，湿式磁选作业的磁场强度为238.85kA/m～318.47kA/m。

4.如权利要求1、2或3所述的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于：步骤3)中，所述一段弱磁粗选作业的磁场强度为127.38～199.04kA/m，二段弱磁粗选的磁场强度为127.38～199.04kA/m，二段弱磁精选的磁场强度为95.54kA/m～127.38kA/m。

5.如权利要求4所述的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于：步骤4)中，所述的反浮选作业采用一次粗选、一次精选、一次扫选闭路系统，反浮选粗选采用NaOH为pH调整剂、淀粉为抑制剂、石灰为活化剂、捕收剂采用MD系列阴离子浮选捕收剂；按照浮选给矿的干矿量计，药剂用量为：pH调整剂NaOH用量为450～750g/t、抑制剂淀粉用量为450～750g/t、活化剂石灰用量为250～350g/t、粗选捕收剂MD用量为80～130g/t，精选捕收剂MD用量为75～125g/t。

6.如权利要求5所述的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于：按照浮选给矿的干矿量计，药剂用量为：pH调整剂NaOH用量为550～650g/t、抑制剂淀粉用量为550～650g/t、活化剂石灰用量为275～320g/t、粗选捕收剂MD用量为90～115g/t，精选捕收剂MD用量为90～110g/t。

7.如权利要求6所述的排土场含铁废石中回收高品位铁精矿的选矿方法，其特征在于：步骤2)中的湿式磁选作业采用适于湿式粗粒预选抛尾的永磁筒式磁选机，为顺流型湿式永磁筒式磁选机；步骤3)中的一段弱磁粗选作业采用逆流型湿式永磁筒式磁选机，二段弱磁粗选、二段弱磁精选皆采用半逆流型湿式永磁筒式磁选机。