其实浮选技术是利用矿物表面的物理化学性质对矿物进行选别,因而具有高效分选的选矿效果,其提质效果明显;对细粒级嵌布铁矿石具有高的选矿效率;对矿石种类变化的适应性较强。与世界铁矿石资源相比,我国的铁矿石资源总量较多,但相对难选。我国铁矿石品位低,平均品位为33%,比世界平均水平的44%低11个百分点;铁矿石品质差、结构构造复杂、嵌布粒度细、铁矿物品种不单一;富矿含量少,97.5%的矿石需要选矿后方能利用。随着我国钢铁工业的发燕尾服,我国易选矿石资源越来越少,需要入先的难选矿比例越来越大。因此,应用高效的浮选技术加强我国铁矿石选矿技术的研究是摆在我们面前的紧迫的重要课题。
长期以来,我国应用浮选技术的铁矿山并不多。但是,浮选技术在鞍钢铁矿山的应用却很广泛。多年来,先后有酸性正浮选、碱性正浮选、阳离子反浮远、阴离子反浮选等浮选技术在鞍钢铁矿山得到了应用,并开展了众多相关技术的研究工作。从一定意义上讲,鞍钢铁矿山的浮选技术水平代表了我国铁矿石浮选技术水平。因此,正确分析鞍钢铁矿山的浮选技术的研究应用工作,对今后指导我国铁矿山开展浮选技术的研究应用具有重要意义。
齐大山选矿厂是我国最早应用酸性正浮选技术选别铁矿石的选矿厂。对齐大山铁矿石进行酸性正浮选技术应用试验研究的工艺流程有两个,分别是阶段磨矿、重选―磁选―酸性正浮选工艺和连续磨矿、弱磁选―强磁选―酸性正浮选工艺。其中阶段磨矿、重选―磁选―浮选工艺流程为一段闭路磨矿后,水力旋流器分级入选。粗粒部分重选采用一次粗选、一次精矿、一次扫选,得精矿,重选尾矿经过扫中磁选别后抛尾,中矿再磨后返回分级旋流器;细粒部分由一次弱磁选、一次磁力脱水槽、一次永磁磁选机选别后出精矿,尾矿部分经强磁选机抛尾后再进一次粗选、三次精选酸性正浮选的选别工艺。连续磨矿、弱磁选―强磁性―酸性正浮选工艺流程为原矿经过两段连续闭路磨矿后,矿物经过弱磁预选强磁性矿物后,尾矿进行强磁选抛尾,弱磁精和强磁精混合进行一次粗选、三次精选得精抛尾的酸性正浮选技术。阶段磨矿、重选―磁选―酸性正浮选工艺和连续磨矿、弱磁选―强磁选―酸性正浮选工艺工业试验研究技术指标。
由于阶段磨矿、重选―磁选―酸性正浮选工艺技术既具有较好的选别指标,而且具有良好的节能效果,在2000年开展提铁降硅工艺流程改造前,鞍钢齐大山选矿厂长期选用该工艺进行生产实践,其生产工艺指标为原矿品位28.49%,精矿品位63.60%,尾矿品位11.36%,回收率73.20%。
第一项具有较好的节能效果。由于酸性正浮选技术的应用,使得阶段磨选工艺因为细粒具有较高的选别效益而得到应用。与传统的连续磨矿工艺相比,阶段磨矿工艺因为减少了二段球磨机的用量,而具有明显的节能效果。同时,采用阶段磨矿工艺后,有效地减少了整个工艺过程中的过磨作用,使整个工艺减少了细粒铁矿物的流失,提高了整个工艺流程的金属回收率。
第二项实现了选矿工艺技术经济的统一。在阶段磨矿、重选-磁选-酸性正浮选工艺中,粗粒这部分相对易选的矿物采用经济简单的重选工艺,在经济的状态下实现了较高的选别指标;细粒这部分相对难选的矿物采用高效复杂的浮选工艺,确保了高水平的选别指标。二者的统一,实现了选矿工艺技术经济的高度统一。
第三项药剂制度简单,便于生产调整。酸性正浮选工艺中,应用的药剂为硫酸和石油磺酸钠。与其它浮选工艺相比,一是这两种药剂作用时间进入浮选平衡的时间短;二是应用两种药剂本身种类少。这对于生产调整是十分有利的。
第四项精矿过滤效果更好。采用阶段磨选工艺后,在较粗的粒度下选别出了一产部分铁精矿,使得整个工艺过程中精矿粒度比较粗,这对过滤工序是十分有利的。同时,酸性正浮选的精矿本身就有容易过滤的特点,这对过滤工序也是十分有利的。
第五项精矿品位低。由于石油磺酸钠在铁矿物表面的选择性作用较差,因此齐大山选矿厂应用的酸性正浮选工艺精矿品位比较低,长期保持在60.00%左右,使得浮选工艺容易获得高品位铁精矿的优势没有得到很好的发挥。
第六项捕收剂捕收能力差。由于石油磺酸钠在铁矿物表面的捕收作用较弱,使得齐大山选矿厂应用的酸性正浮选工艺技术指标不高。其生产实践表明:对于酸性正浮选工艺而言,当入选品位为23.77%时,其铁精矿品位为60.65%,尾矿品位为13.16%,指标较低。
第七项对入选矿石FeO变化适应性差。同一开采期间FeO变化较频、较大是齐大山选矿厂入选矿石的一大特点。对于酸性正浮选工艺而言,当FeO低时,酸性正浮选部分入选量较大,选分效果差,此时浮选铁精矿品位较高,在60.00%以上。这种因FeO的变化导致酸性正浮选工艺质量的变化既影响整个工艺流程指标的稳定,也影响了整个工艺流程作用的发挥。
东鞍山烧结厂自1958年投产以来,长期采用的工艺流程为阶段磨矿、单一碱性正浮选工艺。其工艺由两段连续磨矿,一次粗选、一次扫选、三次精选单一浮选组成。其工艺技术要求是:一段磨矿细度为-200目占45%,二段磨矿粒度为-200目占80%。浮选作业以碳酸钠为调整剂,其比例为3∶1~4∶1。提铁降硅工艺改造前,其选矿技术指标为原矿品位32.74%,铁精矿品位59.98%,尾矿品位14.72%,金属回收率72.94%。
为了提高东鞍山烧结厂碱性正浮选选矿工艺技术指标,鞍钢长期以来进行了大量的研究工艺,收到一定的效果。其主要研究为连续磨矿、分级-分支浮选工艺半工业试验,连续磨矿、软水介质碱性正浮选连选试验,采用RN-665螯合捕收剂的连续磨矿、单一碱性正浮选小型试验等。其重要碱性正浮选各相关工艺试验研究指标见表2。
上述工作虽然在改善东鞍山铁矿石选矿技术指标上取得了一定的进展,但是受现场实施许多具体原因限制,一直没有得到工艺实施。
第一项对矿石变化适应性强。东鞍山铁矿石由于具有典型的矿物组成复杂、结构构造复杂、矿物嵌布粒度细、原矿品位较低、矿石可磨特征差的特点而相对难选。特别是矿物因为过磨易造成互凝而导致选矿过程的选择性变差,使得选别指标变低,一般工艺流程难以适应矿石的这一变化特点。但是,碱性正浮选工艺中,由于碳酸钠对矿物具有强烈的分散作用,使得应用碱性正浮选工艺因为过磨易造成凝而导致选矿过程的选择性变差现象到减弱,因而具有较高选矿技术指标。
第二项工艺流程紧凑。与阶段磨矿和联合流程相比,东鞍山烧结厂连续磨矿、单一碱性正浮选工艺流程显得更加紧凑。这不仅使得磨矿工艺更加稳定,也使得工艺流程中各个环节量的变化更小,更容易控制。
第三项有利于磨矿分级作业。长期以来,实现高质量磨矿效果一致是东鞍山铁矿石选矿追求的目标,也是期制约东鞍山铁矿石选矿的难题之一。实践证明,碳酸钠的加入对改善东鞍山铁矿石的磨矿效果具有很好的效果。
第四项碱性正浮选技术难以适应复杂的矿石条件。东鞍山烧结厂入选的东鞍山矿石除类型及矿物组成复杂外,在生产过程中矿石的类型及矿物组成变化较为频繁,导致选矿技术指标不高且变化较为频繁。一方面,这些矿物的理论品位变化区间较大,且理论品位相对较低;另一方面,这些矿物在磨矿过程中的单体解离程度、泥化程度不尽相同,加之它们的可浮性间的差异,使得应用连续磨矿、单一碱性正浮选工艺不仅指标较差,且相对波动较大。
第五项连续磨矿工艺难以为碱性正浮选工艺创造好的条件。连续磨矿工艺工艺的存在,使得磨矿效果较差。对二次分级机溢流考查发现,在磨矿粒度-200目占81.84%的情况下,二次分级溢流中43μm至10μm仅为36.32%,而-10μm高达25.74%,43μm以上粒级高达37.94%。可见,磨矿作业两极分化的问题比较严重,同时,二次分级机溢流中铁矿物的单体解离度为75.47%,脉石矿物的单体解离度为56.15%,铁矿物和脉石矿物的单体解离均不高。二次分级溢流磨矿造成粒度的两极分化,特别是-10μm含量的增多,干扰了浮选过程,造成了金属流失,使浮选作业指标差。
第六项碱性正浮选选别针对性不强。对东鞍山烧结厂原工艺流程的精矿和尾矿进行进一步分析发现,在尾矿中,10.01%的铁矿物是单体铁矿物,8.42%的铁矿物是75%以上的富连生体。在精矿中,单体脉石的含量高达5.54%,还有8.85%的含石英25%以上的连生体,从而造成精矿品位低。造成这种局面的原因是双重的,一方面,碱性正浮选所用的捕收剂氧化石蜡皂和塔尔油的理想选别级别为10~43μm,相对窄;另一方面,上于粒级两极分化严重,增加了浮选过程中的混乱度。这说明碱性正浮选药剂对工艺流程的适应性较差。
鞍钢烧结总厂是鞍钢最早应用阳离子反浮选技术的现场,其阳离子反浮选技术用于焙烧-磁选后精矿的提质。但该工艺于20世纪90年代初就停掉了。阳离子反浮选技术应用于选别齐大山铁矿石的研究工作比较多。马鞍山矿山研究院研究的阶段磨矿、弱磁选-絮凝强磁选-阳离子反浮选工艺,连续磨矿、弱磁选-强磁选-阳离子反浮选工艺,长沙矿冶研究院研究的连续磨矿、弱磁选-强磁选-阳离子反浮选工艺,连续磨矿、弱磁选-强磁选-螺施溜槽-阳离子反浮选工艺,鞍钢矿业公司研究所研究的连续磨矿、弱磁选-强磁选-阳离子反浮选工艺均取得了较好的指标。同时,鞍钢弓长岭选矿厂也针对磁铁矿阶段磨矿-阶段磁选-细筛再磨工艺产生的精矿开展了阳离子反浮选工艺提高精矿品位的技术研究工艺。鞍钢各阳离子反浮选相关工艺试验指标。
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