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铁矿选矿试验方案选择
  发布日期:2011/5/13 | 点击次数:3556
 
一、概述;二、磁铁矿石选矿方法及工艺流程;三、赤铁矿石选矿方法及工艺流程;四、褐铁矿石选矿方法及工艺流程;五、菱铁矿石选矿方法及工艺流程;六、复合铁矿石选矿方法及工艺流程。一、概述
铁矿石选矿方法可分为单一的和联合的两类。
单一方法主要有磁选(弱磁选、强磁选)、磁化焙烧磁选、重选、浮选和电选等。联合方法按各种方法联结方式的不同,分串联和并联两种。前者是不同方法串联使用,以回收不同的有用成分;后者是不同方法并联使用,分别处理矿石的不同粒级物料。
铁矿石包括磁铁矿石、赤铁矿石,磁铁-赤(菱)铁矿石,褐铁矿石,菱铁矿石,复合铁矿石等。其选矿方法及工艺流程分别叙述如下。
磁铁矿石主要是沉积变质型磁铁矿石。矿石中铁矿物绝大部分是磁铁矿,以细粒嵌布为主;脉石矿物主要为石英或角闪石等硅酸盐矿物,有的含硅酸铁较多。由于磁铁矿石是一种强磁性矿物,采用弱磁选方法选别即可获得高品位、高回收率的铁精矿。不少大、中型磁选厂在磨矿粒度大于0.2~0.3mm时,常采用一段磨矿磁选流程;小于0.2~0.3mm时,则采用两段磨矿磁选流程。若粗磨能分出合格尾矿时,则采用阶段磨矿磁选流程。如果采矿时混入一定围岩或矿石在各级破碎的产品中,有一定量的单体脉石矿物产生,则在磨矿前利用干式磁选机进行预选。对有些矿石为了获得铁品位66%~68%的高品位铁精矿,可再用细筛、磁选柱、反浮选等方法处理。
目前对硅酸铁尚无合理利用途径。应用选矿方法虽可回收,但会大幅度降低铁精矿品位,在经济上不大合理。一般来说,炉料中含有一定量硅酸铁,不会影响大、中型高炉冶炼过程的顺行,且硅酸铁中铁不会从炉渣中流失,但在小型高炉冶炼时,由于硅酸铁在冶炼过程中是吸热反应,且融点低,会降低炉温影响冶炼过程顺行,且随炉渣流失的铁分增加。
三、赤铁矿石选矿方法及工艺流程
赤铁矿石是一种弱磁性铁矿石,所用选矿方法较多,包括重选、浮选、强磁选、焙烧磁选及几种方法的联合流程。近年来,普遍应用既有并联又有串联组合的联合流程。如鞍山地区的贫赤铁矿石采用重选、磁选及浮选联合流程,获得精矿铁品位在65%~67%的高指标。
(一)单一赤铁矿石
这类矿石包括沉积变质、沉积型、热液型及风化型矿床的赤铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石和赤(镜铁)-菱铁矿石等。常用的选矿方法有两种。
1、磁化焙烧磁选
焙烧磁选是选别细粒到微粒(<0.02mm)赤铁矿的有效方法之一。当矿物组成比较复杂,而其他选矿方法难以获得良好的选别指标时,往往采用磁化焙烧磁选法。75~20mm块矿的竖炉还原焙烧工艺成熟,有长期生产实践经验,20~0mm回转窑磁化焙烧生产实践较少。对于粉矿常用强磁选、重选、浮选等方法及其联合流程进行选别。
2、重选、浮选、强磁选及其联合流程
浮选是选别细粒到微粒赤铁矿石的常用方法之一,分正浮选和反浮选两种,且均有生产实践经验。重选和强磁选主要用于选别粗粒(20~2mm)和中粒赤铁矿石。由于近年来技术上有较大发展,已广泛用来选别细粒赤铁矿石。块状(>20mm)和粗粒矿石的重选,常用重介质或跳汰选矿法;中、细粒矿石的重选,则用螺旋选矿机、摇床和离心选矿机等流膜选矿法。
粗、中粒矿石的强磁选常用感应辊式强磁选机,细粒矿石的强磁选常用湿式感应介质立环、平环强磁选机和脉动高梯度磁选机。目前由于细粒矿石的强磁精矿品位不高,而重选处理能力又低,所以常组成强磁选-重选和强磁选-浮选联合流程,强磁选丢弃大量合格尾矿,重选和浮选进一步处理强磁选精矿,以进一步提高铁品位。
各种选矿方法及其联合流程的应用,随矿石类型而异。沉积变质型赤铁矿石铁矿物主要是赤铁矿,脉石矿物主要是石英,沉积变质型镜铁-菱铁矿石,铁矿物主要是镜铁矿和菱铁矿,脉石矿物有石英、碧玉、重晶石和白云石等。这些沉积变质型铁矿石都呈细粒嵌布,生产上几乎采用了所有的选矿方法。沉积型鲕状赤铁矿石和赤铁-菱铁矿石,铁矿物主要是赤铁矿和菱铁矿,脉石矿物有鲕绿泥石、石英,有的还有方解石等;铁矿物常为细粒嵌布,且与脉石矿物紧密共生呈鲕状结构,不易单体解离。由于是地下开采,易被围岩贫化。此种矿石比较难选。如果是富矿或自熔性矿石,常用重介质、跳汰或干式强磁选等方法剔除脉石矿物,得到块状成品铁矿石。如果是较富的鲕状矿石,常用焙烧磁选法,有时在焙烧磁选前先预选除去块状脉石矿物;至于较贫的鲕粒矿石,即使采用焙烧磁选,精矿品位也难以达到50%以上,因此常在剔除围岩后与其他高品位精矿配矿使用或采用直接还原等选冶联合方法。对含铝较高的矿石应该注意铁精矿的硅铝比,对自熔性或碱性矿石应保持精矿的自溶性。热液型石英质赤铁矿石和赤铁-褐铁矿石,常为不均匀嵌布,多采用重选、强磁选、浮选等方法的联合流程。
电选法选别弱磁性铁矿石,具有选别效率高,适应粒度范围较大,矿石选别前不需要磁化焙烧,选别过程不消耗药剂,不需要水因而可无需浓缩过滤的脱水设备。试验研究表明:采用小型圆筒电选机处理0.096~0.06mm赤铁矿,当原矿铁品位32.17%,可得产率44.20%,铁品位65.08%,二氧化硅4.60%,回收率89.40%的铁精矿。对海南镜铁矿石,当给矿粒度>0.15mm,原矿铁品位29.67%,可得产率48.13%,铁品位60.49%,二氧化硅9.18%,回收率98.10%的铁精矿。电选还可应用于铁尾矿的回收,当选别齐大山尾矿库中物料(-0.11mm),FGD型复合高压电选机可从铁品位33.70%的原矿中,选出精矿产率40.39%,精矿品位66.06%,回收率79.17%的铁精矿。
电选前需对矿石进行干燥与加热,并严格进行分级,当入选矿石中各种矿物的导电率相近,难于分选时,应对其表面进行擦洗和清洗处理。
粒铁法用来处理用机械选矿方法很难获得良好选矿指标的高硅贫铁矿石。对湘西南微粒嵌布赤铁矿石,采用试验室碳阻炉,温度1300~1350℃,加无烟煤做还原剂可得粒铁,TFe96.21%,S0.261%,P0.81%,C2.54%,TFe回收率93.7%。
(二)含多金属赤铁矿石
它主要是热液型和沉积型含磷或含硫化物的赤铁矿石和菱铁矿石。此类矿石一般用重选、浮选、强磁选或其他联合流程回收铁矿物,用浮选回收磷或硫化物。热液型含磷灰石赤铁矿石和含铜、硫菱铁矿石可以用浮选法处理。沉积型含磷鲕状赤铁矿石,磷呈胶磷矿状态,虽然可用浮选法使之与铁矿物分离,但往往难于富集成磷精矿,使铁回收率降低甚多。沉积型含磷鲕状赤铁矿石的开发,可以考虑采用重选或磁选对矿石进行粗粒预选,剔除大粒度围岩、夹石,恢复矿石的地质品位,然后全烧结入炉冶炼,生产高磷生铁,再以转炉炼钢,同时生产钢渣磷肥。该方法的优点在于选矿方法简单,避免了细磨深选降磷、除硅、铝的复杂工艺,而且保持了矿石的自熔性,使磷得到充分利用。
(三)磁铁-赤(菱)铁矿石混合矿选矿方法及工艺流程
1、单一磁铁-赤(菱)铁矿石
它主要是沉积变质型磁铁矿石和磁铁-菱铁矿石。矿石中铁矿物有磁铁矿和赤铁矿或菱铁矿石,多呈细粒嵌布;脉石矿物主要是石英,有的含有较多的硅酸铁。磁铁矿在矿石中的比例是变化的,往往是从矿床地表向深部逐渐增加。此类矿石常用的选矿方法有两种:一是弱磁选与重选、浮选、强磁选联合流程,用弱磁选回收磁铁矿,用重选、浮选或强磁选回收弱磁性铁矿物的联合流程,近年来用得较多。这是由于弱磁选回收磁铁矿远比其他选矿方法经济有效,同时多数矿山随着服务年限的延长,选矿厂将由原处理磁铁-赤铁矿石逐渐转变为处理单一磁铁矿石。已被采用过的联合流程有:弱磁选-浮选、浮选-弱磁选、弱磁选-重选、弱磁选-强磁选和弱磁选-强磁选-重选-浮选等。近年来,浮选-弱磁选、弱磁选-强磁选、弱磁选-强磁选-重选或弱磁选-强磁选-浮选、弱磁选-强磁选-重选-浮选等联合流程较为流行。二是磁化焙烧磁选法或其他选矿方法的联合流程,该磁化焙烧磁选与单一赤铁矿石的磁化焙烧磁选流程相似,但它在与其他选矿方法的并联流程中,粉矿是采用弱磁选联合其他选矿方法处理。此外也有焙烧磁选与其他选矿方法的串联流程,即焙烧磁选精矿再用浮选或重选精选,以进一步提高精矿品位。微粒嵌布的磁铁-赤铁矿石,用一般选矿方法难于得到良好的效果。应采用选择性絮凝脱泥、絮凝浮选、絮凝强磁选和絮凝重选等方法。
2、含多金属磁铁-赤(磁)铁矿石
属于此类矿石的有矽卡岩型含硫化物的混合铁矿石和热液型含磷、硫或稀土的混合铁矿石。
此类矿石的选矿方法是铁矿石中最为复杂的。一般都用弱磁选与其他选矿方法的联合流程,即用弱磁选回收磁铁矿;用重选、浮选或强磁选回收弱磁性赤(菱)铁矿物;用浮选回收伴生组分。流程包括:弱磁选-浮选-强磁选、弱磁选-强磁选-浮选和弱磁选-重选-浮选等。对于含稀土的混合铁矿石,如果铁矿物以大量赤铁矿为主时,也有采用还原焙烧磁选-浮选流程的,即用还原焙烧回收赤铁矿物,用浮选回收稀土矿物。稀土矿物在还原焙烧后进行浮选,有利于提高选别指标。此外,浮选-选择性絮凝流程也可获得高指标。
四、褐铁矿石选矿方法及工艺流程
褐铁矿为2Fe2O3·3H2O,分布在广东省、江西省一带,由于其中富含结晶水,因此物理选矿法很难达到铁精品位60%,但经焙烧后,因烧减较大,可大幅度提高铁精矿品位。此外由于褐铁矿在破磨过程中极易泥化,而难以获得较高金属回收率。
铁坑褐铁矿矿床为黄铁矿矽卡岩型铁帽状褐铁矿床。矿石工业类型有矽卡岩型褐铁矿和高硅型褐铁矿两类。前者占66%,矿石由褐铁矿、赤铁矿和石英组成,后者矿石由褐铁矿、针铁矿和赤铁矿组成。其选矿方法采用磁化焙烧-弱磁选、重选、强磁选、浮选、选择性絮凝浮选、强磁选-正浮选一强磁选、强磁选-反浮选流程等联合流程进行选别。
铁坑选矿厂自建成投产以来,一直围绕着提高选矿指标进行了各种选矿方法和多种选矿流程的试验研究和生产实践,诸如重选、反浮选、正浮选、强磁选-正浮选流程,获得原矿品位35.25%,精矿品位50.52%,回收率76.23%。多年来的生产实践表明,强磁选-正浮选联合流程选别指标较好,经济效益显著。
近年来我们研制了强磁选-阳离子反浮选工艺,连选试验结果表明,当原矿铁品位37.09%,可得产率38.26%,铁品位56.73%,铁回收率58.52%的铁精矿,满足了冶炼对铁精矿质量要求。该工艺流程已于2005年底改造完毕并投产。半年的工业生产实践表明,利用强磁选-反浮选联合选矿技术工艺合理,技术可靠,过程稳定,适应性强。
五、菱铁矿石选矿方法及工艺流程
菱铁矿的理论品位较低,仅为48.2%,且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生,因此物理选矿方法很难使铁精矿品位达45%以上,但经焙烧后因烧减可大幅度提高铁精矿品位。由于菱铁矿的特点,是很有发展前途的一种铁矿资源,一是经焙烧后可提高铁品位,如铁品位35%时,经600°~700℃焙烧后,可使铁品位达50%。二是焙烧后菱铁矿转变为磁铁矿,易于磁选。三是菱铁矿具有较好还原性,经焙烧后CO2自矿石中逸出,使矿石中空隙增加,从而增大了与还原气体的接触面积,利于冶炼。
菱铁矿选矿方法有重选、强磁选、强磁选-浮选、磁化焙烧-弱磁选等。
近年来我们单位对大冶铁矿强磁选精矿、酒钢选厂强磁选中矿、大西沟菱铁矿等富含碳酸铁矿石,采用回转窑焙烧技术,铁精矿品位可提高到50%~60%以上。
我们对太钢峨口铁矿尾矿中碳酸铁的回收做了大量试验研究工作,由于该碳酸铁的赋存状态是以铁镁碳酸盐类质同象系列矿物为主,推荐采用筛分-强磁选-浮选联合流程,最终铁精矿品位达35%以上(焙烧后铁品位达51%以上),SiO2含量降至4%以下,四元碱度达到3以上,既是一种铁原料,又具有炼铁熔剂的性能,与酸性铁精矿混合冶炼能大大改善冶金性能,年经济效益十分可观。
六、复合铁矿石选矿方法及工艺流程
(一)白云鄂博稀土铁矿石的选矿
包头白云鄂博稀土铁矿是一个世界上罕见的复合铁矿床,它储量大,伴生有用组分多,含71种元素,矿物的结晶粒度细,其中赤铁矿结晶粒度为65%-20μm,铌矿物结晶粒度50%-20μm,稀土矿物结晶粒度为50%-43μm。包钢选矿厂全厂选铁的8个系列中,5个系列处理中贫氧化矿,1、3系列为弱磁选-强磁选-反浮选流程,2、6系列为弱磁选-反浮选流程,7系列为焙烧-磁选流程。3个系列处理原生磁铁矿,4、5、8系列为焙烧-磁选流程。后来2、4系列为处理中贫氧化矿的弱磁选,强磁选-反浮选流程,6系列为处理磁铁矿的磁选流程。改造的目的,一是实现稀土矿物的综合回收,二是提高选铁指标,三是适应富矿入炉后的原矿结构变化。当原矿铁品位为32%,铁精矿品位60%,回收率72%。
浮选稀土为两种生产工艺流程,一种是浮选重选-浮选工艺流程,另一种是强磁选-浮选工艺流程。两种流程均可生产REO为60%高品位稀土精矿和REO >30%的稀土次精矿。
(二)含多金属磁铁矿石的选矿
含多金属磁铁矿石主要是矽卡岩型含硫化物磁铁矿和少数岩浆型含磷灰石磁铁矿石。矿石中的磁铁矿呈中粒(2~0.2mm)到细粒(0.2~0.02mm)嵌布,脉石矿物有硅酸盐或碳酸盐矿物,常伴有黄铁矿、钴黄铁矿或黄铜矿及磷灰石等。可采用弱磁选和浮选联合流程,即用弱磁选回收铁矿物,用浮选回收硫化物或磷灰石等。当矿石中含镁较高,且镁呈类质同象赋存于磁铁矿中时,铁镁难于用机械选矿方法分离。
(三)攀枝花钒钛磁铁矿的选矿
攀枝花钒钛磁铁矿床储量大,并含有钒、钴、铁、钛、铬、铜、镍及铂族元素等十多种有用组分可供综合利用。矿石中的金属矿物以磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿为主,其次为磁黄铁矿、黄铜矿、铬铁矿、镍黄铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物主要为拉长石、异剥辉石、角闪石等。矿石中的磁铁矿、钛铁晶石紧密共生,有的呈固熔体存在。磁铁矿结晶粒度0.5~1mm。回收钛磁铁矿则采用一段磨矿、一粗一精一扫三次磁选流程,可获得铁品位51.50%以上,回收率75%的钒铁精矿,其中V2O5 0.5%~0.6%。磁选尾矿经过筛分、浓缩及分级后,丢弃大于0.4mm及小于0.04mm粒级的物料及溢流,0.4~0.1 mm,及0.1~0.04mm粒级分别入螺旋选矿机和螺旋溜槽选别丢弃尾矿,精矿进行硫化物浮选,获得硫钴精矿和粗钛精矿。粗钛精矿经过磁选、过滤、干燥分级后,经电选获得钛精矿,TiO247%,回收率30%。

近年来,中国每年产硫酸渣1000万t以上,对其中铁及有色金属等有用组分的回收进行广泛的综合利用研究。为了回收铁,对黑色或棕黑色渣可采用弱磁选或弱磁选-重选、重选-弱磁选;对红色渣可采用焙烧磁选或重选或浮选或强磁选,难以用常规选矿方法处理的,可考虑用各种直接还原方法。对于有色金属等组分的回收采用氯化、硫酸化焙烧、浸出及氯化挥发等方法。

 
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