利用大红山铁精矿生产超级铁精矿试验研究及应用

一、  前言

铁精矿深加工一般是将普通铁精矿县加工成为超级铁精矿，然后在进一步加工成为高附加值的材料。超级铁精矿一般指铁品位高于71.00%，二氧化硅含量小于1.00%的铁精矿，目前国家还没有做出统一标准。根据玉溪大红山矿业有限公司情况和昆钢粉末冶金厂需要，生产铁品位大于70.00%，[sio₂+cao+mgo+al₂o₃]小于4%即可达到昆钢粉沫冶金厂的使用要求。超级铁精矿附加值高、技术含量高，销售价格是普通铁精矿的4-5倍^【1】。为提升玉溪大红山矿业有限公司铁精矿附加值，推动昆钢粉末冶金事业的发展，计划在玉溪大红山矿业有限公司开展生产超级铁精矿的研究及应用。

二、大红山原矿性质分析

原矿多元素分析结果，铁物相分析结果别见表1、表2。

     表1原矿多元素分析结果          

表2原矿铁物相分析结果       

由矿石工艺矿物学研究得知，大红山铁矿以磁铁矿为主，含量34.02%，赤铁矿次之，含量为18.30%，脉石矿物以石英为主，含量为32.96%，mfe/tfe≈0.63，（cao+mgo）/（sio₂+al₂o₃）≈0.06，属磁铁矿--赤铁矿型酸性混合矿石。

由原矿物相来看，原矿中主要由磁铁矿和赤褐铁矿后成。磁铁矿理论最高品位可达72.36%，赤铁矿理论最高品位可达55.85%，要生产超级精矿，只能针对磁铁矿入手。另外原矿中含sio₂ 高达33.79%，增加了生产超级铁精矿的难度。

三、生产超级精矿实验室试验

1、大红山流程分析

磁铁矿在生产中主要由弱磁机选别形成弱磁精矿，对品位更高的弱磁精矿进行精选，更容易达到生产超级精矿的目标。玉溪大红山矿业有限公司四个选厂中，弱磁精矿品位最高的点为一选厂弱磁精矿（1号样），品位在68.5%左右。其次为二选厂三段弱磁精矿（2号样），品位在65%~66%左右。

表3试验样品分类       

    在精选流程实验设计中，本着工艺简单先行的目标，分别进行筛分、弱磁机、淘洗机精选的流程进行实验。

2、筛分提纯试验

   铁精矿中，往往含有部分粗颗粒连生体而影响到精矿品位。理论上除去粗颗粒连生体，即可一定程度提高精矿品位。1号样粒度分析如下：

                            表4  粒度分析结果

    从上表可看出，如果筛去+100目矿粒，精矿品位可提高0.09个品位，达到68.72%；如果筛去+200目矿粒，精矿品位可提高0.27个品位，达到68.90%。筛分提高品位的幅度较小，不能满足生产超级精矿要求。

3、弱磁精选提纯试验

   采用磁选管对小磨机精矿进行精选提纯，试验结果见表5。

                       表5   磁选管精选提纯试验结果    

虽然通常作为磁性分析设备，但磁选管作为另外一种形式的磁重选设备，其指标被视为弱磁选的极限品位指标。从结果上看，弱磁精选仍可提高精矿品位，但仍难以达到70%的精矿品位要求。

4、摇床精选提纯试验

   采用摇床分别对一、二选厂精矿进行重选提纯，试验结果见表6。

                         表6  摇床精选试验结果

从试验结果来看，采用摇床精选提纯，有一定的效果，能有效去除选别过程中夹杂的脉石，但较难去除高品位连生体，其精矿品位最高仅达到69%，难以满足质量要求。

5、淘洗机试验

实验使用的设备是全自动淘洗磁选机（简称淘洗机），是由石家庄金垦科技有限公司生产。淘洗机作为磁重联合的选别设备，存在指标容易调节，精矿品位高等优点，本次研究以淘洗机试验为重点，选别2号样。

1、淘洗机小型试验

表7   2号样淘洗机实验结果

由上表可以看出：

1、2号样不磨矿直接进行淘洗机一粗一精选别，精矿品位可达到70.9%。

2、2号样再磨后细度达到-325目达到80%的时候，进行淘洗机一粗一精选别，精矿品位可达到71.4%。显微镜下观察，磨后矿物解离充分。

3、不磨矿应用淘洗机一粗一精，就能达到铁精矿品位大于70%。实际生产中，在实际生产中，再磨会大幅度增加投资和运行成本，所以不建议精矿再磨。

四、生产超级精矿工业试验

   采用一台ch-cxj24000淘洗机进行生产超级精矿工业试验。

(1)淘洗机工作原理

淘洗机是新型、高效磁铁矿精选设备。采用了独创的“磁悬浮”选矿技术，通过磁系的特殊设计，选别桶内工作磁场均匀分布，矿石颗粒在磁场作用下结成磁链，悬浮下行。磁悬浮选矿技术的应用，彻底解决了过去磁选设备使用的“团聚—分散---团聚”理论的缺陷。在向下的磁力、重力和螺旋上升水的作用下实现脉石、貧连生体和磁性铁的分离。在单体解离度理想条件下可以剔除脉石和解决磁性夹杂问题。它能在各类供矿条件下全自动运行.

(2)现场安装示意图

(3)实验方法及说明

（1）淘洗机给矿为二选厂三段弱磁选精矿。

（2）ch-cxj24000淘洗机给水压力≥0.2mpa，功率：6.5kw，电压：  220/380v。

（3）淘洗机给矿用刀闸阀控制，给矿管道坡度8%，尾矿坡度超过30%， 精矿坡度3%。

 (4)矿浆从上部给矿槽给入淘洗机，矿浆在中心筒中上部进入磁场区域，磁性矿物在固定磁场、循环磁场和补偿磁场三种磁场的作用下，实现矿物和脉石的分离。

(5)通过调节给矿、磁场强度、上升水流等参数，确保淘洗机尾矿以脉石、贫连生体为主。

(6)淘洗机现场工业实验方案：19#弱磁机产品为2号样，其精矿经过管道进入4＃泵池在由渣浆泵泵入分矿箱通过刀闸阀控制，三段弱磁选精矿自流进入淘洗机给矿槽；淘洗机精矿并入到400万t/a选厂总精矿管道、尾矿自流进入21#弱磁机的给矿箱进行再选，实验不影响生产。

（4）工业试验指标

为进一步验证淘洗机生产指标，应开展工业试验验证。玉溪大红山矿业有限公司于2013年8月30日-9月4日进行了工业实验。试验对2号样进行提质降硅，使之达到铁品位≥70%的质量要求，本次淘洗机工业性实验采用型号为ch-cxj24000全自动淘洗机。试验结果见表8。

表8  淘洗机工业试验指标

淘洗机试验综合指标为：给矿铁品位65.32 %、二氧化硅5.13%，细度－325目占71%，淘洗机精矿产率71.99%，品位69.60%，精矿含二氧化硅2.32%,尾矿品位51.45%，回收率76.70%。在实际生产中磨矿细度如果能够稳定在≥75%（-325目）,则淘洗机可以生产70%以上品级的超级铁精矿。淘洗机工业实验品位指标达到69.60%,和试验室小试69.80%基本一致。另外，根据淘洗机生产经验，在给矿前增加设备配套专用脱磁器后，可以减少磁团聚，精矿品位提高约0.5%个品位。

(5)产品多元素分析

                    表9  工业试验精矿多元素分析结果 %

   工业试验中，当精矿铁品位大于70%时，[sio₂+cao+mgo+al₂o₃]小于2%，符合直接还原铁原料的质量要求。精矿中的各项有害杂质均比较低，有利于直接还原铁用于炼钢作业。

五、结论及建议

（1）本次研究采用多种选矿手段（磁选、重选、磁重联合）对多种选矿流程高品位精矿进行了精选提纯。

（2）小型实验室试验指标表明，单纯的磁选、重选均难以满足生产70%品级超级铁精矿的质量要求，其中磁选获得的极限品位为69.87%，重选获得的最高精矿品位为68.36%，说明单一的磁、重选难以脱除高品位连生体。淘洗机一粗一精实验室试验精矿品位大于70%，可满足要求。

（3）淘洗机作为一种磁重联合选别设备，其工业试验指标好于单一磁、重小型实验室指标。选别二选厂三段弱磁精矿试验期间，给矿细度71%－325目，铁品位65.32 %、二氧化硅5.13%，精矿产率71.99%，品位69.60%，回收率76.70%，精矿含二氧化硅2.7%,尾矿品位51.45%。

（4）淘洗机工业试验采用一段选别，试验期间精矿品位难以稳定在70%以上，在69.5±0.5%之内波动，说明仅采用淘洗机一段精选提纯，较难保证超级铁精矿质量，生产时须采取一粗一精流程，采能够使精矿品位达到70%以上。

（5）在实际生产中由于存在选矿厂处理量和细度的波动，建议采取相关措施：①在淘洗机给矿处设置筛子以确保细度稳定在≥75%。②加缓冲箱，保持淘洗机给矿的稳定。③使用有脱磁功能的淘洗机，可降低三段弱磁精矿磁团聚影响。④必要时淘洗机可以进行串联使用，可进一步稳定和提高精矿品位，使得淘洗机可以稳定地生产≥70%品级的超级铁精矿。淘洗机的尾矿主要是贫连生体，可通过再磨再选得到合格精矿，也可以直接作为50%品级二级精矿销售。

（6）淘洗机功率为6.5kw，耗电量小，设备没有运动部件，设备维护量小，并可远程自动控制，可降低人工成本，作为生产70%品级超级铁精矿的设备切实可行，稳定可靠。

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