提铁降杂技术与大型设备应用

    钢铁企业的“提铁降杂”和“集团利益最大化”的理论，促进了选矿技术和钢铁工业的快速发展，选矿设备大型化、高效化和节能化工程应用，是未来选矿技术发展趋势和市场竞争的焦点之一。本文以山西某公司实施“提铁降杂”的工程技术实践为例，介绍采用大型、高效、先进的选矿设备成功地进行工程化应用的实践，推动了“提铁降杂”技术向节能减排的纵深方向发展。

 

    一、提铁降杂的主体工艺与应用效果

 

    （一）提铁降杂原料及其性质特征

 

    山西某地因精矿铁品位低、含杂（硅）较高，拟对目前县内及周边地区生产的部分含TFe57%～61%、SiO₂15%～12%左右的弱磁选铁矿粉，实施提铁降杂精加工利用。拟处理的弱磁选粗精矿为低（贫）磁铁矿经阶段磨矿－弱磁选工艺，一般为3段磨矿多段选别的磁选产品，典型和粗精矿试样的多元素化学分析结果如表1。

 

表1  典型粗精矿试样多元素化学分析结果/%

元素	TFe	FeO	SiO2	Al2O3
试样1 试样2 元  素 试样1 试样2	58.52 61.56 CaO 1.33 0.59	23.68 25.87 MgO 1.02 0.43	15.08 12.14 S 0.12 0.066	0.67 0.63 P 0.036 0.025

                                   

    试样中铁矿物以磁铁矿为主，其次是褐铁矿，偶见假象赤铁矿；金属硫化物包括磁黄铁矿和黄铁矿，但含量很低；脉石矿物以石英居多，其次是角闪石、绿泥石、沸石和长石，其它尚可见黑云母、绢云母、高岭石、金红石和磷灰石等。反浮选将要脱除粗精矿中的石英及角闪石、绿泥石等硅酸盐矿物。

 

    （二）实施提铁降杂的分选工艺与药剂选择

 

    为了筛选出合适的浮选捕收剂，对山西某粗精矿含铁（TFe）为61.56%的“试样2”进行提铁降杂对比试验，不同种类的捕收剂提铁降杂反浮选对比试验开路结果如表2。结果表明：所选用的捕收剂均能对弱磁选后的粗精矿达到提铁降杂的效果，浮选后的精矿铁品位可达到67.87%～66.24%，杂质SiO₂的含量降至4.38%～5.24%，阴离子捕收剂的分选效果均好于阳离子捕收剂，而且以新型捕收剂LP－4的效果最好，其它次之。

 

表2  不同捕收剂提铁降杂反浮选对比试验结果/%

浮选捕收剂		序号	产品名称	产率	铁品位	SiO2
种类	名称
阴离子	LP－4 LP－4 RF－02 RA－01	1 2 1 1	精矿 精矿 精矿 精矿	71.53 78.88 74.20 73.92	67.87 66.78 67.64 67.80	4.38 5.89 4.84 4.54
阳离子	GE－609 GE－609 十二胺 十二胺	1 2 1 2	精矿 精矿 精矿 精矿	66.42 74.31 63.77 73.06	67.92 64.57 66.24 63.82	6.54 8.48 5.24 7.89

                                         

    经过条件试验，优化药剂用量后，选用入选粒度－0.045mm占85.41%～79.16%，提铁降杂精选工艺原则流程图如图1，其中反浮选作业为一粗一精一扫，浮选用量见表3。提铁降硅反浮选最终精矿铁品位（TFe）达到了67.66%～66.74%，精矿产率为85.19%～87.43%，提铁降杂作业铁回收率达92.51%～93.94%，此时浮选最终精矿中SiO₂仅3.73%～5.36%，成功地降低了山西某弱磁精矿中的杂质（SiO₂）含量。同时，可通过控制入选粒度、调整药剂制度条件，调节泡沫返回量，使闭路试验结果适应不同铁品位的客户需要，选别流程具有一定的灵活性。

 

图1  提铁降杂精选工艺原则流程

 

表3  提铁降杂反浮选试验药剂种类与用量/%

药剂	粗选	精选
氢氧化钠 淀粉 石灰 捕收剂（LP－4）	800 460 475 320	/ / 190 95

                                      

    （三）提铁降杂精加工的应用与效果

 

    实施提铁降杂工程化应用的原料来源于本地附近各磁选厂，一期建设规模为50万t/a的独立精选厂。为了适应矿石性质的变化和保证铁精矿的品位，工程化应用时，在试验流程中增加一次精选作业。工程建设各项设施安装试车后，经过对精选厂料仓部分改进与浮选机排矿结构的完善，工艺流程与各设备能满足正常生产。

 

    工业生产流程调试结果为：入选物料的铁品位（TFe）为61.68%，采用一粗二精一扫的浮选原则流程，在矿浆温度为18℃～21℃的自然温度下，浮选精矿的铁品位（TFe）为67.20%，精矿回收率90.46%，精矿中的SiO₂降至5.17%。对工业生产连续30个有效班样的统计结果为：入选铁品位（TFe）为61.48%，浮选精矿的铁品位（TFe）为67.14%，精矿回收率89.93%，精矿中的SiO₂降至5.22%，参见表4。表明工艺流程生产稳定，提铁降杂效果良好。

 

表4  提铁降杂工业调试与试生产指标/%

样品类别	原料		最终产品
	铁品位	铁品位	铁收率	SiO2
流程样 生产统计样 生产统计样*	61.68 61.48 59.16	67.20 67.14 66.63	90.46 89.93 90.58	5.17 5.22 5.67

    *为2007年6～8月的工业生产统计结果

 

    提铁降杂精加工厂经过2007年6～9月的工业生产，已生产出铁品位（TFe）66.5%以上（钢厂合同铁品位只要求66.5%）的优质铁精矿超过12万t，其铁精矿产品全部销售完毕，而且产品供不应求。

 

    二、主体设备的大型化与高效化应用

 

    （一）选别过程高效浮选机的大型化应用

 

    浮选设备是提铁降杂过程的核心，选择高效稳定、成熟可靠的分选装备，是实现浮选过程的关键。该工程选用JJFⅡ吸入槽和JJFⅡ直流槽型联合机组，该类浮选机具有槽体浅、充气量大的特点，机组可以自动吸浆，节省了泡沫输送泵，浮选设备可配置在同一水平面，节省高差和防止意外停电时金属流失。为了达到节能降耗的目的，在防止矿浆“短路”的前提下，尽量选用大型化的型号；经计算分析，粗选仅选用JJFⅡ－16m³吸入槽×1槽，JJFⅡ16m³直流槽×4槽，其它作业依照矿浆量进行选择确定，即可满足工程需要。

 

    应用大型JJFⅡ浮选机的提铁降杂反浮选作业，设备运转平衡，操作方便。但因原浮选机多为应用于有色行业常用的浮选机，该类浮选机设计为精矿产率少，尾矿产率多的正浮选工艺设备，浮选机的溢流断面过浆槽对提铁降杂反浮选有不适应之处，为此设计了特殊多边形过流断面，对浮选机的溢流截面改进与完善。生产应用表明：改进后，能对提铁降杂反浮选工艺的浮选液面和矿浆流量控制自如，设备操作性增强，液面波动较小，生产平稳，泡沫稳定，选别指标波动小。

 

    （二）强力大筒径新型DQ浓缩磁选机的工程应用

 

    因磁选矿具有强磁性，工业生产时多用磁选机作为浓缩设备来脱水，提高最终铁精矿产品的浓度。一般企业多采用分选磁选机简单替代浓缩磁选机，不加或少加冲洗水来实现磁铁精矿的浓缩。该项目精选厂选用长沙矿冶研究院新研制的强力大筒径新型DQ型脱水浓缩磁选机，该机的主要特征是：1、磁场强度比常规磁选机高，提高了设备的表面磁场深度，能有效提高设备处理能力，并防止尾矿水流速大时极细磁性颗流失；2、磁包角与磁间距大，使铁精矿脱水时磁性翻滚剧烈，次数增建，有利于提高脱水后的物料浓度；3、圆筒直径大，转速低，提高了铁精矿在筒体表面的停留时间，有利于矿浆的水能够尽量溢出，从而提高浓缩产品的浓度；4、该机配备有变频调速装置，实现脱水后的产品浓度，根据用户需要连续可调；5、该浓缩磁选机处理能力大，脱水后的产品浓度高，效果好。试验表明：在物料的浓度在20%～30%，物料粒度－0.045mm占75%～85%时，经过该机浓缩后，浓度可达到60%～70%。

 

    实际使用时，先根据处理物料浓度和处理量大小，调整浓缩磁选机的转速，从而获得所期望的产品浓度。工业生产表明：当物料粒度－0.045mm占77.31%左右时，浓缩前的矿浆浓度为24.38%～28.37%，经过新型DQ型浓缩磁选机浓缩后，其脱水产品的浓度达到65.19%～67.57%，参见表5。

 

表5  新型DQ型浓缩磁选机工业生产的脱水效果^*/%

浓度	1	2	3	4
浓缩脱水前 浓缩脱水后	28.37 67.57	25.38 66.27	24.38 65.19	27.54 66.74

    *数据为2007年9月下旬测定

 

    （三）最终精矿选用HTG陶瓷过滤机的应用实践

 

    陶瓷过滤机是近几年矿山、冶金、化工等行业广泛推广应用的一种先进的脱水过滤设备，精矿过滤选用高度自动化控制的陶瓷过滤机，不仅具有操作简单、非常节能等特点，而且其脱水效果良好，得到了广大矿山企业的青睐和应用。

 

    江苏宜兴非金属化工机械厂是我国几家大型国产陶瓷过滤机的生产厂家之一，其生产的陶瓷过滤机已在国内外几十家矿山企业都得到了成功的应用，该设备性能优越、运转平稳、性价比高；但其过滤应用多为磁选精矿产品，暂未涉及有淀粉参与的反浮选物料的过滤应用。

 

    目前，待过滤物料的基本特征的：物料为高品质的磁性铁精矿粉，含铁（TFe）为66%以上；物料粒度较细，－0.074mm占95%（－0.045mm占70%左右）以上，有时达到－0.045mm占75%～85%；物料经过反浮选后，矿浆中含有残余的淀粉成分。使用江苏宜兴HTG－45－Ⅱ型陶瓷过滤机进行试生产时，也出现了新的问题，排除了设备及物料粒度和浓度等影响因素以外，主要是提铁降杂过程在高碱度条件下，反浮选作业过程添加了部分淀粉，矿浆中残留的淀粉成为影响陶瓷过滤机过滤效果的重要因素。

 

    经过采用独特工艺处理后，正常工业生产时，在给料浓度不低于50%，滤饼厚度达到9～10mm，若过滤的入料浓度高时，滤饼厚度可达到12mm以上；而且经陶瓷过滤机过滤后的铁精矿产品，含水率较低。工业生产统计表明：滤饼水分多处于6.41%～8.20%之间，滤饼平均水分仅为7.24%～7.37%，因滤饼水分较低，经过皮带运输机后，物料能自动松散。采用陶瓷过滤机对含淀粉的大处理量、高品质、细颗粒的铁物料过滤作业，独特工艺处理后，取得了圆满的工业应用过滤效果。

 

    三、结语

 

    （一）对山西某含铁（TFe）61.56%～58.52%、SiO₂12.14%～15.08%的弱磁粗精矿，通过针对性的工艺研究和捕收剂对比试验，使用高效阴离子捕收剂LP－4常温反浮选，实施建设的提铁降杂独立精加工取得了成功应用。原则工艺流程选用反浮选（一粗二精一扫）－中矿再磨－弱磁选工艺，最终精矿铁品位达到67.20%～66.63%，SiO₂降至5.17%～5.67%。

 

    （二）精选厂选用JJFⅡ浮选机；分选效果好，泡沫稳定，通过设计特殊多边形过流断面，对浮选机的溢流截面改进与完善后，设备操作性增强、选别指标波动小。

 

    （三）强力大筒径新型DQ浓缩磁选机，性能优越，浓度可调，浓缩效果显著；对浓缩物料采用独特工艺处理后，HTG陶瓷过滤机能适应和淀粉的大处理量、高品质、细颗粒铁物料的过滤作业，过滤产品平均含水率仅为7.24%～7.37%。

 

    （四）该工程为独立的提铁降杂精选厂，选用工艺、药剂与设备生产稳定性好、经济节能、运行成本较低，具有较好的示范作用和推广应用价值。