建平钛磁铁磷灰石选矿工艺研究现状

2015-10-21赵宁宁李晓猛

建筑工程技术与设计 2015年8期

关键词：磁铁矿

赵宁宁李晓猛

摘要阐述了建平磷铁矿选矿厂的矿石性质、工艺流程及目前存在的问题，分析了科技攻关与流程改造所取得的成效，提出下阶段需进一步优化工艺以及将钛铁矿回收利用的初步计划。

关键词磷灰石磁铁矿选矿工艺

Research Status of Jianping Titanium Magnetite Apatite Beneficiation Process

Zhao NingNing Li XiaoMeng

（Lingyuan Iron and Steel Group Mining Co.， phosphorus iron ore Jianping， Liaoning Chaoyang）

Abstract Describes the nature of the ore concentrator Jianping phosphorus ore、process and present problems， and analysis of the results achieved in the transformation process and science and technology research， proposed next stage for further optimization of process and preliminary plans of ilmenite recycling.

Keywords Apatite，Magnetite，Beneficiation process

辽宁省朝阳市建平县拥有省内最大钛磁铁磷灰石矿脉，其中，建平磷铁矿业有限公司历史最为悠久、年处理量较大，工艺最为成熟。该公司成立于1 9 7 0 年，由国家投资八百余万元，实现低品位钛磁铁磷灰石的开采、选别综合企业，2006年改为民营企业， 2011年由凌钢控股，转型为国有控股的大型矿山企业。凌钢先后投资近一亿元，对选矿厂二选车间进行系统扩建。目前，该企业下设9个采区，拥有2个选矿车间共5条生产线，实现年处理原矿660万吨，年产磷精粉 33万吨，年产铁精粉33万吨，对朝阳地区的经济建设及劳动就业起到了极大的推动作用。

1 选矿工艺

1.1 矿石性质

该矿矿石属于变质钛磁铁磷灰石矿床特征，主要矿石矿物为磷灰石、磁铁矿、钛铁矿，脉石矿物主要为普通角闪石、辉石、黑云母、斜长石、微斜长石、少量石英、黄铁矿、黄铜矿、锆石等；其中，磷灰石在矿石中的嵌布特征为自形和半自形，短柱状和柱状，节骨状晶体，均匀分布在矿石中，粒径一般为0 .1 ～0 . 4 毫米；磁铁矿为灰黑色，具有强磁性，部分呈八面体或立方体自形晶体，呈他形不规则粒状，粒度一般在0 .1～ 0 . 5 毫米 [1]。

原矿矿石化学多元素分析结果如下表所示。

表1建平磷铁矿业有限公司原矿化学多元素分析

元素 TFe SFe FeO P2O5 TiO2 SiO2 Al2O3 CaO MgO Cu S

含量（%） 12.95 12.78 11.10 3.76 4.94 40.96 11.40 6.98 4.76 0.033 0.791

由表1可知，原矿中主要有用矿物TFe含量大约为12.95%，其中可溶铁含量大约为12.78%，亚铁含量大约为11.10%，P2O5含量大约为3.76%，TiO2含量大约为4.94%；主要脉石矿物SiO2含量大约为40.96%，其次为Al2O3、MgO等，矿物中含有少量的黄铁矿、黄铜矿。

1.2 设计指标及现场选矿指标

表2建平磷铁矿业有限公司设计指标

项目原矿品位（%）精矿品位（%）产量（万吨/年）

磷灰石 2.6 35.5 33

磁铁矿 8.6 66.5 33

表3建平磷铁矿业有限公司选矿厂生产指标

名称品位（%）产率（%）回收率（%）产量（t）磨原矿量（t）

P2O5 TFe P2O5 TFe P2O5 TFe P2O5 TFe

原矿 2.74 8.80 100 100 100 100 — 146409.08

精矿 35.66 64.98 5.73 6.16 74.46 45.47 7372.26 8133.42

尾矿 0.74 5.11 94.27 93.84 25.54 54.53 65601.32 65302.08

备注此表数据为月平均数据

1.3 工艺流程

（1）破碎—筛分

采用老三段一闭路破碎工艺流程，其中粗破碎采用PE900*1200颚式破碎机，电机功率160kw，最大给料粒度750mm，排矿粒度0～200mm，通过重型板式给料机进入二段破碎，采用PYZ—B1627标准型圆锥破碎机，电机功率250kw，排矿粒度0～50mm，经皮带送入振动筛进行筛分，采用2YK2470双层圆振动筛，电机功率30kw，筛孔尺寸14*14mm，篩上不合格物料由皮带返回三段破碎，采用PYS—D1607短头型圆锥破碎机，电机功率250kw，排矿粒度0～14mm，与振动筛筛下合格物料一同进入磨矿—分级流程。

（2）磨矿—分级

采用一段闭路磨矿分级工艺流程，其中磨矿采用MQG3245格子型球磨机，电机800kw，最大给料粒度10～20mm，磨矿浓度：65～75%，排矿粒度-200目占20～25%，进入分级流程，采用 FG—3000高堰式单螺旋分级机，电机功率55kw，溢流粒度-200目占40～44%，溢流浓度30～35%，进入磷灰石浮选流程，返砂粒度-200目占8%，由联合给料器返回球磨。

（3）磷灰石浮选流程

采用五段粗选—三段精选—一段扫选的正浮选工艺流程，其中粗选采用SF/JJF—8型自吸矿浆、搅拌浆浮选机，浮选浓度30～35%，浮选粒度-200目占40～44%，电机功率30KW，精选采用SF/JJF—4型自吸矿浆、搅拌浆浮选机，浮选浓度20～25%，浮选粒度-200目占40～44%，电机功率15KW，精选精矿进入CTB1018强磁选机，磁场强度为6000GS，进行磷精矿除铁工艺，强磁低流为最终磷精矿，强磁溢流进入环水，扫选溢流返回粗选，扫选底流进入铁精矿选别流程。

（4）铁精矿磁选流程

扫选底流进入CTB1230弱磁选机粗选，粗选精矿进入CTB1024弱磁选机进行脱药磁选，尾矿与粗选尾矿一同进入CTB1230弱磁选机进行扫尾磁选，尾矿进入最终尾矿管道，精矿进入GDZ—9高频振动筛，有效筛面5.8m2，筛孔尺寸0.1*0.1mm，进行精矿分级，筛上不合格物料通过NCT—1018磁选机脱浓后，进入MQY2155湿式溢流型球磨机，电机功率380KW，进行二段闭路磨矿分级流程，溢流粒度-200目占85%，筛下合格物料进入CTB1021双磁选机进行精选，精选精矿进入SWP—JXJ8000磁选柱进行铁精矿提铁降硅工艺，底流为最终铁精矿。

（5）尾矿处理

尾矿自流至2台Φ90m尾矿浓缩机，经浓缩后由泵输送至尾矿干排车间后，经旋流器与高频脱水振动筛进行脱水作业，形成最终干排尾矿。旋流器溢流给入Φ53m浓缩机，浓缩机底流直接排入尾矿库，溢流做循环水重新进入车间。工艺流程见图1。

2 科技攻关及流程改造

2.1 除尘项目

选矿厂二车间1#、3#生产线破碎车间是新建车间，由于矿石处理量较大，在破碎、筛分过程中会产生大量粉尘，给工人身体健康、机械设备日常维护及车间安全生产带来严重影响，公司领导决定对其进行安装布袋除尘系统。安装初期除尘设备与生产工艺存在偏差，除尘效果不明显，在公司及厂部领导的带领下，进行现场观察和仔细研究，由维修主任带领维修人员对其进行设备工艺改造，增加微动力除尘与湿式喷雾除尘相结合，经实际运行已经取得显著成效。

（1）合理布置安装点

经现场考察后，决定分别在鄂式破碎机、圆锥破碎机、振动筛的

皮带给料机头部、尾部进行微动力除尘工艺设备改造，使产生粉尘点与下料溜槽处形成一个密闭空间，形成空气负压，设计除尘风量Q=7400m3/h，全压P=1500pa，N=5.5kw，大颗粒粉尘通过重力与气流的双重作用，下降至矿石表面，达到除尘目的。

（2）增加湿式除尘

破碎车间主要粉尘颗粒为SiO2，具有很强的亲水性、粘度大，粒

度较细，因此，考虑适当增加湿法除尘，原有皮带给料溜槽口处安装铁皮罩并用布条封住，用以减少粉尘量，但效果不明显，设计在布条封闭处安装雾化喷头，喷头孔径1～2mm，水压为0.4～0.6MPa，使得细颗粒粉尘与水雾接触后重力增加，随气流下降至矿石表面，增加矿石湿度并减少二次扬尘。

2.2 优化配矿及破碎工艺调整

（1）进一步优化各采场配矿工作

首先，合理调整各采区风化矿石与干选矿石配比，严格按照每月生产计划进行供矿，确保选厂入选原矿品位均衡合理、性质稳定；其次，控制好供矿粒度，减小破碎负荷，协助选厂完成生产任务。

（2）破碎系统的优化

二选车间3#线年初由于供矿矿石粒度大、较硬、品位低，对3#线破碎站进行设备工艺改造，针对粗破碎、中破碎、细破碎排矿口参数进行微调，减小各段矿石排矿粒度，实现多破少磨，减少磨矿负荷，同时解决了球磨给料不均匀的问题，稳定了下阶段选别工艺指标，顺利完成生产任务。

（3）实现磨矿量制动化控制

为生产车间准确计量每日磨矿量，方便现场操作工人根据顺时磨矿量及时调节控制球磨入磨矿量，减少磨机涨肚、跑粗等现象发生，选矿厂在各个车间球磨机上矿皮带安装制动化控制系统，经现场实践，运行良好，为下阶段实现选矿厂制动化控制奠定基础。

3下阶段进一步完善工艺流程

3.1磨矿参数优化

通过目前球磨入磨粒度，进一步做磨矿粒度与钢球尺寸试验，选择最佳钢球尺寸，提高磨矿效率，增加磨矿量，减小钢耗，降低选矿成本。

3.2选别工艺优化

（1）研发低温浮选药剂

目前磷灰石浮选均是中性条件下，常温浮选，夏季指标比较稳定，冬季北方温度低，表面活性剂、捕收剂水溶性差，协同作用下降，导致磷精矿指标不稳定，尾矿偏高，为此，研发磷灰石低温捕收剂很有必要性；此外针对冬季磷灰石浮选指标不稳定，可以适当采取蒸汽加热，提高浮选温度，改善药剂作用环境。

（2）改进铁精矿选别工艺

由于采用先浮选后磁选的工艺流程，磷灰石浮选抑制剂水玻璃吸附于磁铁矿表面，导致进入磁选流程的矿石易发生团聚，矿石粘度增大，导致高频振动筛筛分效果不佳，影响铁精矿指标，可考虑从药剂使用方面对此进行改善；其次铁精矿过滤、浓缩主要采用露天铁粉池自然沉淀与人工搂铁粉方式进行，该地区冬季气候寒冷，蒸发量小，导致铁精粉易结成大块，含水率较高，销售效果不佳，下一步可从选别流程考虑增加盘式真空过滤工艺环节，降低铁精粉含水率，同时减少人工成本。

3.3 生产车间自动化控制

实现选矿厂生产自动化控制是科技进步的表现，也是未来选矿厂的发展趋势，通过自动化控制，可以降低人工成本，稳定选别指标，降低设备故障率，例如球磨机自动加球装置、浮选自动加药装置等，在线自动检测各个工艺环节矿浆浓度、粒度、精矿品位等，目前，国内大型矿山企业正在实现选矿自动化控制体系。

3.4综合回收钛铁矿

目前，对北方地区钛磁铁磷灰石矿脉的开发利用还只是将磁铁矿、磷灰石分别进行有效的富集、提取，而钛铁矿直接进入尾矿，造成大量金属钛随尾矿流失而没有被有效利用，从表1可知，该地区矿石中TiO2含量大约为4.94%有极大的可选空间，而目前国内从磁选尾矿中回收金属钛的选矿工艺已经很成熟，其中，四川攀枝花铁矿早在上世纪90年代就已取得科技攻关，效果显著，下阶段可考虑进行实际考察并对本地区钛铁矿矿石性质进行取样、详细分析，对比已经成熟工艺系统研发适合本区域钛铁矿有效回收利用的工艺技术，增加钛铁矿回收车间，实现提高效益与减小金属流失双赢。

4 综述

根据近期国内矿业形式低迷，磷精矿、铁精矿价格持续下跌的形势，降本增效、对标挖潜成为各大矿山企业有效利用矿山资源，互相竞争的重要手段，建平磷铁矿矿山企业也将根据自身条件，进一步完善、改进工艺设备，提高自动化管理水平，促进建平地区经济发展上水平。

参考文献

[1] 宿焕才，建平磷铁矿的综合开发利用[J]，化工礦山技术：1983，（6）：35—36.

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赵宁宁（1986—），女，硕士研究生，凌钢集团建平磷铁矿业有限公司助理工程师，112000辽宁省朝阳市建平县深井镇建平磷铁矿业有限公司。

附件：

姓名：赵宁宁

出生年月：19860128

性别：女

民族：汉族

职称：助理工程师