CN113941442A

CN113941442A - 含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法

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Publication number: CN113941442A
Application number: CN202111197009.2A
Authority: CN
Inventors: 高春庆; 闫国英; 杨任新; 牟英杰; 王海亮; 彭艳荣; 武丹; 骆洪振; 王森; 侯更合; 张凛; 彭小敏
Original assignee: Baotou Steel Group Mining Research Institute LLC; Inner Mongolia Boyan Zhicheng Metal Mineral Resources Comprehensive Utilization Engineering Research Co ltd; 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: Baotou Steel Group Mining Research Institute LLC; Inner Mongolia Boyan Zhicheng Metal Mineral Resources Comprehensive Utilization Engineering Research Co ltd; 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: 2022-01-18

Abstract

本发明公开了一种含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，采用的步骤为：1)原矿破碎、干式磁选预选抛废作业；2)干选精矿高压辊磨‑湿式磁选预先作业；3)湿式磁选预选精矿矿阶段磨矿‑阶段湿式磁选作业；4)选铁尾矿萤石回收浮选作业。本发明采用常规破碎‑高压辊磨选择性碎解技术预选抛尾，可以抛出产率近60％的粗粒尾矿，大大减少了细粒尾矿排放量，显著降低了入磨矿量，磨矿能耗降低55％以上，节能降耗效果显著。干式磁选预选尾矿及细筛分级筛上部作为建材产品销售，产率高达60％以上，再加上后续回收的高品位铁精矿、萤石精矿，总产率高达70％以上，真正是变废为宝、化害为利，取得了意想不到的效果。

Description

含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法

技术领域

本发明属于铁矿石选矿技术领域，具体涉及一种含铁围岩中铁及萤石资源回收的选矿方法,对含铁围岩中TFe品位在7.0～13.0％、CaF₂含量在7.0～11.0％的极低品位铁及萤石资源的综合回收尤为适用。

背景技术

铁矿石和萤石目前均列入国家战略性矿产资源。国外铁矿资源条件好的矿床已被国际三大矿业寡头公司和所在国公司瓜分，从而造成铁矿石价格长期居高不下，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，将我国各大企业掌握的难选低品位铁矿资源转化为商品矿，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。矿山排土场中仍含有部分低品位的铁，由于剥离的含铁围岩量大、占据土地、污染环境、造成资源的极大浪费。因此对这部分含铁围岩进行有效回收利用，意义重大。

萤石作为一种战略性非金属矿产资源，其应用领域主要包括化工(50％)、冶金(14％)、建材行业(13％)，是唯一一种可以提炼大量氟元素矿物。世界萤石产量的一半用以制造氢氟酸，氢氟酸是有机氟化工的基础原料，同时其还被用于炼钢中的助熔剂以除去杂质，作为助熔剂、遮光剂、助色、降低烧结温度、增强液相粘度等作用广泛应用于玻璃、陶瓷、水泥等建材工业中。按照工业用途的不同，对萤石精矿指标一般要求为：作为化工酸级，CaF₂品位＞93％，粒度＜0.15mm；作为冶金级，CaF₂品位＞65％，粒度6～350mm；作为建材级，CaF₂品位＞65％，粒度＜6mm。

目前，国内萤石选矿方法主要为磨矿-浮选，回收的主要研究热点为浮选组合药剂的选择和新型高效耐低温捕收剂药剂的研发。但对微细粒嵌布极低品位萤石(CaF₂品位<11％)回收的文献基本没有，更没有从含铁围岩中回收CaF₂的文献报道和应用的案例。因此，开发该类复杂难选萤石资源选矿工艺将为我国极低品位萤石资源综合回收提供指导意义。

中国专利ZL201510120588.9公开了一种含磁铁矿围岩综合利用的方法,一段干式磁选，获得一段干式磁选粗精矿，抛出的一段干式磁选尾矿用作混凝土骨料；二段干式磁选，获得二段干式磁选粗精矿，抛出的二段干式磁选尾矿也用作混凝土骨料；再进行高压辊磨-湿式粗粒磁选、阶段湿式磨矿、磁选作业，最终可获产率约70％、粒度50-0mm的混凝土骨料外，还可获得产率约8％、全铁品位≥63％、磁性铁回收率≥80％的铁精矿。但该方法只适合于有用矿物仅为磁铁矿的含磁铁矿围岩的综合利用，不适合含铁围岩中既有磁铁矿、又有萤石矿物的选矿回收。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中无法对含铁围岩中极低品位铁及萤石资源进行回收的问题，而提供一种工艺流程稳定、适用性强，获得的合格铁精矿及萤石精矿的含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法。

为实现本发明的上述目的，本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法采用的工艺、步骤为：

1)原矿破碎、干式磁选预选抛废作业

含铁围岩经过破碎后给入干式磁选预选抛废作业，抛出干式磁选预选尾矿，获得干式磁选预选精矿；

在该步骤，破碎作业的粒度为-20mm～-12mm，即最大粒度可以是20m～12mm之间的任何粒度；干式磁选预选抛废作业采用干式筒式磁选机，机磁场强度在278.66～318.47kA/m范围为优。

2)干选精矿高压辊磨-湿式磁选预先作业

步骤1)获得的干式磁选预选精矿经过高压辊磨作业辊磨至-3mm，给入湿式磁选预选作业，排出湿式磁选预选尾矿，获得湿式磁选预选精矿；

所述的湿式磁选预选作业采用湿式永磁筒式磁选机，磁场强度在238.85～318.47kA/m范围为宜，

3)湿式磁选预选精矿矿阶段磨矿-阶段湿式磁选作业

将步骤2)获得的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，排出一段弱磁粗选尾矿，获得一段弱磁粗选精矿；一段弱磁粗选精矿给入二段塔磨磨矿、二段弱磁粗选、二段弱磁精选，排出二段弱磁粗选尾矿、二段弱磁精选尾矿，获得铁品位≥65.0％的铁精矿；一段弱磁粗选尾矿、二段弱磁粗选尾矿、二段弱磁精选尾矿合并为阶段磨选尾矿；

在该步骤，塔磨磨矿作业采用立式搅拌磨机，磨矿细度为-0.038mm85％～95％；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95.54～127.38kA/m范围为佳。

4)选铁尾矿萤石回收浮选作业

将步骤2)排出的湿式磁选预选尾矿经过湿式筛分，筛上部分作为预选尾矿抛出，筛下部分与步骤3)之阶段磨选尾矿合并作为萤石回收浮选给矿；

萤石回收浮选给矿经过浮选萤石一次粗选作业，抛出浮选萤石一次粗选尾矿，获得浮选萤石一次粗选精矿；浮选萤石一次粗选精矿给入塔磨磨矿作业，再给入浮选萤石一次粗选、n次精选、一次扫选闭路作业系统，最终获得CaF₂品位≥93.0％的萤石精矿。

在步骤4)中，湿式筛分作业的筛孔尺寸为0.4～0.6mm，以0.5mm为佳；浮选萤石一次粗选作业采用水玻璃和YS-16组合药剂作为抑制剂，改性油酸T-69为捕收剂，按照浮选给矿的干矿量计，浮选萤石一次粗选作业药剂用量为：水玻璃用量850～1150g/t、YS-16用量1350～1650g/t、捕收剂T-69用量850～1150g/t；经过塔磨磨矿后，浮选萤石一次粗选中水玻璃用量850～1150g/t、YS-16用量400～600g/t、捕收剂T-69用量500g/t；精选次数为7～9次，每次药剂用量均为水玻璃用量400～600g/t、YS-16用量400～600g/t。

作为本发明的优选方案，步骤2)中的湿式磁选预先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，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；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，该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，本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法具有如下优点：

(1)从节能、环保选矿、资源综合利用的理念出发，采用常规破碎-高压辊磨选择性碎解技术预选抛尾，可以抛出产率近60％的粗粒尾矿，大大减少了细粒尾矿排放量，显著降低了入磨矿量，磨矿能耗降低55％以上，节能降耗效果显著。

(2)预选精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)步骤2)中的湿式磁选预先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。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。

(4)矿石中萤石呈不规则微细粒状嵌于铁白云石中，两者紧密共生，由于二者可浮性相当，因此开发的浮选-粗精矿再磨再浮工艺，减少了目的矿物因过磨而造成的损失，达到了提质降杂的目的。

(5)干式磁选预选尾矿及细筛分级筛上部分，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，产率高达60％以上，再加上后续回收的高品位铁精矿、萤石精矿，总产率高达70％以上，真正是变废为宝、化害为利，取得了意想不到的技术效果、经济效果和环境效果。

附图说明

图1为本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法之前半段选铁作业原则工艺流程图；

图2为本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法之前半段选铁作业原则工艺流程图。

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含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法进一步详细说明。

研究对象为国内某铁矿排土场的含铁围岩，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	18.06	8.09	17.86	5.14	2.35	1.84	1.06
元素	S	P	CuO	TiO<sub>2</sub>	ZnO	CaF<sub>2</sub>	BaO
										含量	0.86	0.48	0.01	0.59	0.16	7.83	1.31

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，铁回收难度特别高；矿石中CaF₂含量为7.83％，可以综合回收其中的萤石，碳酸盐含量较高，而萤石与铁白云石表面性质相近，可浮性相当，是影响萤石回收的主要因素。因此该矿石属极低品位的伴生铁资源，应在回收铁的同时综合利用其中的萤石资源。

由图1所示的本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法之前半段选铁作业原则工艺流程图及图2所示的本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法之前半段选铁作业原则工艺流程图看出，本发明含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于采用以下步骤实施：

1)原矿破碎、干式磁选抛废作业

矿石经破碎(-20～－12mm)后给入干式筒式磁选机，获得细碎干选精矿，干式磁选机磁场强度为278.66～318.47kA/m。原矿经过破碎、干式磁选抛废，可以获得精矿产率为40.38％、铁品位20.28％的细碎干选精矿，其磁性铁回收率为90.73％。

2)干选精矿高压辊磨-湿式磁选抛尾作业

将步骤1)的干选精矿高压辊磨至-3mm，给入湿式磁选机，磁场强度为238.85～318.47kA/m，可以获得精矿产率为21.20％、铁品位30.01％的湿式预选精矿，其磁性铁回收率为89.67％。

3)预选精矿阶段磨矿-阶段湿式磁选作业

将步骤2)的高压辊磨湿式预选精矿给入一段球磨机磨至-0.076mm 55％～70％后，给入一段弱磁选机，所得磁选精矿给入二段立式搅拌磨机(塔磨机)磨至-0.038mm 85％～95％后，给入二段弱磁粗选机，弱磁粗选精矿给入弱磁精选机，获得最终铁精矿，两段弱磁选尾矿合并为磨选尾矿。所述一段弱磁选磁场强度为127.38～199.04kA/m，二段弱磁粗选磁场强度为127.38～199.04kA/m，二段弱磁精选磁场强度为95.54～127.38kA/m，

经此步骤，可以获得精矿产率为7.77％、铁品位65.40％的湿式预选精矿，其磁性铁回收率为85.51％。

4)选铁尾矿浮选回收萤石作业

将步骤2)的湿式磁选尾矿用筛孔尺寸为0.5mm的筛子进行筛分分级，筛下产品与步骤3)所得的磨选尾矿合并(简称细粒湿选铁尾矿)为萤石浮选给矿。

该萤石给矿经过浮选一次粗选作业，获得粗选精矿给入立式塔磨磨至-0.030mm85％～95％后，给入浮选一次粗选、八次精选、一次扫选闭路作业系统，最终获得萤石精矿。

浮选粗选采用水玻璃和YS-16组合药剂作为调整剂(即抑制剂)，羧酸类药剂T-69为捕收剂；按照浮选给矿的干矿量计，其较佳的药剂用量为：调整剂水玻璃用量为1000g/t、YS-16用量为1500g/t、捕收剂用量T-69为1000g/t；经塔磨后，调整剂水玻璃用量为1000g/t、YS-16用量为500g/t、捕收剂用量T-69为500g/t；精选Ⅰ～精选Ⅷ均为添加调整剂水玻璃用量为500g/t、YS-16药剂用量为500g/t。

经此步骤，可以获得精矿产率为2.26％、CaF₂品位93.52％、CaF₂回收率为26.99％的最终萤石精矿。

需要补充说明的是，本发明采用的萤石浮选YS-16抑制剂在抑制石英、重晶石方面效果显著，这在“YS-16系列抑制剂在某萤石矿的应用”一文中已由报道；采用的T-69捕收剂具有耐低温，用量少，在精矿品位相近时能大幅度提高回收率的特点。此两种药剂皆是马鞍山矿山研究院(现已更名为中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司)研制的针对萤石选矿的专用药剂。

此外，在含铁围岩中回收极低品位的萤石，在国内外还没有任何文献报道或应用的先例。

Claims

1.一种含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于采用以下步骤实施：

1)原矿破碎、干式磁选预选抛废作业

2)干选精矿高压辊磨-湿式磁选预先作业

3)湿式磁选预选精矿矿阶段磨矿-阶段湿式磁选作业

4)选铁尾矿萤石回收浮选作业

2.如权利要求1所述的含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于：步骤1)之破碎作业的粒度为-20mm～-12mm，干式磁选预选抛废作业采用干式筒式磁选机，机磁场强度为278.66～318.47kA/m。

3.如权利要求2所述的含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于：步骤2)中，湿式磁选预选作业采用湿式永磁筒式磁选机，磁场强度为238.85～318.47kA/m。

4.如权利要求3所述的含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于：步骤3)中，塔磨磨矿作业采用立式搅拌磨机，磨矿细度为-0.038mm85％～95％；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95.54～127.38kA/m。

5.如权利要求1、2、3或4所述的含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于：步骤4)中，湿式筛分作业的筛孔尺寸为0.4～0.6mm；浮选萤石一次粗选作业采用水玻璃和YS-16组合药剂作为抑制剂，改性油酸T-69为捕收剂，按照浮选给矿的干矿量计，浮选萤石一次粗选作业药剂用量：水玻璃用量850～1150g/t、YS-16用量1350～1650g/t、捕收剂T-69用量850～1150g/t；经过塔磨磨矿后，浮选萤石一次粗选中水玻璃用量850～1150g/t、YS-16用量400～600g/t、捕收剂T-69用量500g/t；精选次数为7～9次，每次药剂用量均为水玻璃用量400～600g/t、YS-16用量400～600g/t。

6.如权利要求1所述的含铁围岩中极低品位铁及萤石资源回收的选矿方法，其特征在于：步骤2)中的湿式磁选预先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。