焙烧磁选铁精矿阳离子反浮选生产实例

    酒钢选矿厂主要处理自有矿山－镜铁山桦树沟和黑沟矿区的铁矿石，现已达到年处理铁矿石650万t的生产能力。镜铁山铁矿石属典型的难选氧化贫铁矿石，具有矿石品位低、矿物组成复杂、嵌布粒度细的特点，铁矿物主要有镜铁矿、镁菱铁矿和褐铁矿，少量磁铁矿；脉石矿物主要为碧玉、重晶石、铁白云石和石英，矿体围岩为千枚岩。

 

    酒钢选矿厂原设计采用全焙烧磁选工艺处理镜铁山铁矿石，在工艺演变过程中逐渐形成了块矿焙烧磁选（150～15mm粒级）、粉矿强磁选（15～0mm粒级）的工艺格局。块矿焙烧设备为100m³鞍山式还原磁化焙烧竖炉，焙烧流程为闭路磁化焙烧；磨矿工艺为两段阶段磨矿，磨矿细度为－200目占85%；选别工艺为单一弱磁选、五段选别流程，其中第一次和第三次选别采用脱水槽，其它作业为弱磁选机。由于矿物组成十分复杂，有用矿物菱铁矿及其次生变化矿物褐铁矿中因含镁、锰、硅、铝等杂质，导致理论铁品位低。主要脉石矿物碧玉（含铁10.45%）、铁白云石（含铁10.56%）及围岩铁千枚岩（含铁6.7%～10%）因为含铁，缩小了与铁矿物的分选差异，造成选矿工艺难度大，而原有生产工艺又相对单一，磨矿粒度偏粗，铁精矿质量一直处于落后水平。改造前焙烧磁选精矿品位为56.5%左右，SiO₂＋A1₂O₃含量在11%左右，强、弱磁综合精矿品位只有52.50%（扣除烧损为57.00%）左右，致使酒钢高炉入炉品位长期处于全国倒数水平，严重影响了炼铁的技术指标和经济效益。

 

    一、阳离子反浮选试验研究

 

    为了提高铁精矿的品质，酒钢与长沙矿冶研究院合作进行了大量的研究，为焙烧磁选精矿提质降杂改造提供了依据（表1）。1997年采用混合胺作捕收剂在实验室完成了酒钢焙烧磁选精矿阳离子反浮选试验，取得了初步成效；2005年上半年，采用GE－609作捕收剂在实验室进一步完成了反浮选提质降杂研究，药剂消耗大幅度下降，泡沫性能和工艺指标明显改善。在此基础上，于2005年下半年对选矿厂焙烧磁选二次磁选精矿进行了阳离子反浮选半工业分流试验，取得了显著的效果，在严冬季节、常温条件下，72h稳定试验结果表明，一次粗选、一次精选、四次扫选反浮选流程指标为精矿品位61.82%，SiO₂含量5.46%，作业回收率93.98%。与同期单一磁选流程生产指标相比，精矿铁品位提高4.05%，SiO₂降低4.65%。

 

表1  焙烧磁选精矿阳离子反浮选历次试验结果    %

试验时间 /a	规模	捕收剂	给矿 品位	精矿品位		尾矿 品位	回收率	较给矿品位提高幅度
				TFe	SiO2
1997 2005 2005	小型 小型 半工业	混合胺 GE－609 GE－609	56.36 55.26 56.53	60.54 60.40 61.82	5.52 5.46	29.81 20.41 24.20	92.81 95.25 93.98	4.18 5.14 5.29

 

 

    根据半工业分流试验结果，2007年酒钢对选矿厂焙烧磁选系统进行了阳离子反浮选提质降杂改造，改造后的工艺流程为三段阶段磨矿、四次磁选－阳离子反浮选流程，也就是在弱磁选五次选别的基础上，取消第五次选别，将第四次磁选的精矿引入再磨－反浮选系统。再磨作业由球磨机与水力旋流器组成磨矿分级回路，浮选流程为一次粗选、一次精选、四次扫选反浮选流程。改造工程于2007年3月开工建设，至2007年12月建成投产，2008年4月完成工业调试并实现达产达标。

 

    （一）工业调试结果

 

    工程投产后，首先进行了自动控制调试，内容包括泵池液位自动控制、磨矿自动控制、浮选液位自动控制、浓缩自动控制、自动配药及生产执行系统（MES）调试，在此基础上对磨矿、浮选的主要工艺参数进行了试验，确定了适宜的工艺参数范围。在选矿厂满负荷生产的情况下，2008年4月26日－29日进行了连续72h的稳定试验，结果见表2，数质量流程指标见图1。

 

表2  工业生产稳定试验指标

指标类别	铁品位/%			精矿含SiO2/%	浮选作业选比/倍	作业回收率/%	品位提高幅度/百分点
	给矿	精矿	尾矿
初步设计指标		60.50			1.160	94.00
工业生产稳定试验指标	55.76	60.61	24.16	5.76	1.154	94.23	4.85

 

 

图1  酒钢焙烧磁选铁精矿阳离子反浮选数质量流程

 

    表2表明，在浮选给矿品位55.76%的条件下，精矿品位60.61%，SiO₂5.76%，尾矿品位24.16%，浮选作业回收率94.23%。与设计指标相比，精矿品位和作业回收率均达到了设计指标；与原有单一磁选工艺相比，增加反浮选后精矿品位提高4.04个百分点，SiO₂含量降低4.74个百分点。

 

    （二）生产指标

 

    调试结束后，该工艺进入正常生产阶段。4个多月来，生产过程稳定，泡沫输送顺畅，在易选矿石比例下降、矿石可选性趋于劣化的情况下，生产指标基本上保持了调试水平（表3）。

 

表3  工业生产指标

时间	铁品位/%			精矿含SiO2/%	精矿产率/%	作业回收率/%	品位提高幅度/（百分点）
	给矿	精矿	尾矿
2008年4月 2008年5月 2008年6月 2008年7月 平    均	55.57 55.04 55.55 54.61 55.19	60.01 59.75 60.23 59.96 59.99	23.43 21.75 22.53 22.91 22.66	6.19 6.61 6.17 5.83 6.20	87.76 87.60 87.59 85.56 87.14	94.77 95.10 94.97 93.94 94.72	4.44 4.71 4.68 5.35 4.80

 

    三、铁矿阳离子反浮选的优缺点

 

    生产实践表明，与阴离子反浮选相比，铁精矿采用阳离子反浮选具有如下优点：

 

    （一）药剂制度简单。酒钢焙烧磁选精矿反浮选采用GE－609作捕收剂、淀粉作抑制剂、硫酸作调整剂，药剂制度相对简单。

 

    （二）节能。GE－609具有耐低温的特点，要求最低浮选温度为8℃。上述半工业分流试验的矿浆温度为12℃，工业生产时冬季矿浆最低温度在15℃以上，完全符合常温浮选的要求。而阴离子反浮选一般要求矿浆温度达到30℃左右，必须加温。因此采用GE－609作为阳离子反浮选的捕收剂具有明显的节能效果。

 

    （三）弱碱性介质浮选，水路不结垢。铁矿阴离子反浮选通常要求矿浆pH值在11左右，同时要添加CaO作活化剂，使环水的结垢性大幅度增强。而阳离子反浮选在中性或弱碱性条件下浮选，不加CaO，环水的结垢性不会增强。对酒钢矿石而言，由于原有环水的pH值偏高，在浮选前还要加硫酸降低pH值，环水的结垢性反而下降了。

 

    （四）对脉石的适应性强，脱硅效果好。酒钢镜铁山铁矿石矿物组成复杂，脉石种类多样，采用阴离子反浮选时脱硅效果不好。而GE一609对碧玉、千枚岩、铁白云石和石英都有较好的捕收效果，对脉石的适应性强，脱硅效果好。

 

    当然，事物总是一分为二的。铁矿阳离子反浮选也有缺点，那就是其泡沫不象阴离子反浮选的那么脆，泡沫的流动性没有阴离子反浮选的那么好，这也是大家常常最为关注的问题。从酒钢的生产实践看，这个问题确实存在，但是没有那么严重。采用GE－609作捕收剂，其泡沫没有原来想像的那么粘，只要泡沫输送设备和管路参数选择得当，生产顺行是没有问题的，酒钢8个多月的生产实践完全说明了这一点，这可能与GE－609的自身性能有关。

 

 

    （一）直接效益

 

    与原流程相比，实施提质降杂改造后焙烧磁选精矿铁品位提高4.04%，SiO₂降低4.74个百分点，每年少产生SiO₂10.25万t。付出的代价是选矿工序多消耗块矿18.61万t，浮选作业加工量215.44万t，需要增加原料费和选矿加工费合计9129万元。

 

    烧结工序每年可节约石灰石18.8万t，少加工烧结矿24.32万t，两项合计节约成本1642万元。炼铁工序高炉入炉品位提高1.57%，焦比降低13.4kg/t，每年可节约焦碳6.7万t，增产生铁22.48万t，两项合计炼铁效益为17012万元。

 

    从选矿至炼铁工序，公司整体合计降低成本9525万元，效益显著。

 

    （二）节能减排效益

 

    1、节能效益。实施提质降杂后，选矿工序每年增加电力消耗3142×10⁴kW·h，折合标准煤3.86万t；烧结工序由于减少加工量和节约石灰石每年可节约标准煤1.16万t，炼铁工序由于节约焦炭可节约标准煤5.82万t，合计节约标准煤3.12万t。

 

    2、减排效益。固体废弃物：实施提质降杂后，选矿尾矿堆置量每年增加34万t，由于精矿中SiO₂含量明显降低，高炉渣量每年减少18万t。两者相抵，固体废弃物增加16万t。

 

    二氧化硫排放：由于精矿中硫减少1678t，烧结工序可减少二氧化硫排放2181t，炼铁工序可减少二氧化硫排放1092t，由于节约焦炭，炼铁工序可减少二氧化硫排放1099t。三项合计可减少二氧化硫排放4372t。

 

    温室气体排放：由于少消耗石灰石，烧结工序可以减少二氧化碳排放6.85万t；由于节约焦炭，炼铁工序可减少二氧化碳排放21.7万t。两者合计每年可减少二氧化碳排放 28.55万t。

 

    污水排放：提质降杂需要增加尾矿污水78.4万t。这部分水随尾矿输送到尾矿坝处理，可以合格回用。

 

    总体来说，虽然固体废弃物堆置量增加了，但是二氧化硫和二氧化碳排放量明显减少。因此，该工程对环境是有益的。

 

    （三）其它效益

 

    提质降杂改造后，铁精矿的其他杂质含量也有明显降低。其中K₂O每年减少1789t，Na₂O减少678t，S减少1854t，P减少180t，由此可以降低高炉碱负荷0.516kg/t，S负荷0.078 kg/t，P负荷0.038kg/t，从而有利于改善高炉炉况、降低钢铁料消耗。

 

 

    （一）酒钢选矿厂采用阳离子反浮选工艺对焙烧磁选铁精矿进行提质降杂改造，精矿品位提高4.04个百分点，SiO₂含量降低4.74个百分点，从选矿至炼铁，每年可降低成本9525万元，各项指标已经实现达产达标。

 

    （二）生产实践表明，在新型耐低温捕收剂GE－609的支撑下，阳离子反浮选具有脱硅效果好，对脉石的适应性强，药剂制度简单，不用加温，水路不结垢，生产顺行等优点，为难选氧化铁矿石提质降杂提供了一条新的工艺路线。

 

    （三）应用铁精矿提质降杂技术不仅可以改善铁精矿质量，促进高炉指标进步，提高系统的经济效益，而且具有节能减排的作用，应当大力推广。