一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法

摘要

本发明公开了一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法，采用破碎－筛分、细碎、干式预选抛尾－高压辊磨、粗粒磁选、粗粒磁选精矿粗磨－弱磁选流程，粗破碎设在地下，中、细破碎设于地面，布局合理、有序，有利于减少占地面积，且便于矿石从井下运输、提升；对中碎、细碎后的筛下、筛上产品进行干式预先抛尾，抛出混入的废石，不仅抛出并提前回收了做为建材产品的粗尾矿、块尾矿，恢复并提高了后续选别作业的铁品位，大大减少了给入后续作业的矿石量，真正实现了“能收早收，能丢早丢”；高压辊磨给料粒度高达30mm，打破了以往的先例，充分发挥了高压辊磨机能耗低、处理能力大的特点，设计中不设产品矿堆，减少了占地面积和粉尘污染。

说明书

技术领域

本发明属于铁矿石选矿技术领域，具体涉及一种磁铁矿石的选矿方法，特别适用于地下矿山开采出的硅酸铁含量≥6％、围岩混入率在8～15％、铁品位在28～32％范围的贫磁铁矿石的节能选矿。

背景技术

我国铁矿石的主要特点是“贫”、“细”、“杂”，平均铁品位32％，比世界平均品位低11个百分点。其中97％的铁矿石需要选矿处理，并且复杂难选的红铁矿占的比例大，约占铁矿石储量的20.8％。

贫磁铁矿石具有入选品位低、选矿比大、相对难磨难选、资源利用率低等特点，加上矿石在开采过程中，不可避免地混入一定数量的围岩和夹石，特别是地下开采，围岩混入率一般达10％～20％，从而降低了入选矿石品位。若采用传统的选矿工艺，全部矿岩进入选矿主流程处理，吨精矿选矿加工费用很高。如何降低贫磁铁矿的选矿成本，更好的适应市场价格波动，是矿山企业生产经营中的关键。

磁铁矿选矿工艺主要有破碎筛分、磨选过滤、尾矿排放及堆存等几个工序组成。破碎筛分是选矿作业的准备工序，所占选矿成本权重相对较低，而磨矿及后续选别工序的费用在选矿加工成本中所占比例较大。为了提高入选矿石品位，减少入磨矿量，降低选矿厂能耗，根据“多碎少磨，能抛早抛”的选矿原则。

为此，中国专利ZL200910116431.3公开了“一种低品位磁铁矿石的预选方法”，磁铁矿石原矿经粗、中、细碎作业破碎后，输送到超细碎作业，经高压辊磨机压碎后，压碎产品给入湿式圆筒筛打散；圆筒筛筛上部分由皮带输送到振动筛进行湿式分级；振动筛筛上部分由皮带输送到干式磁选机进行抛废，干式磁选机的精矿返回高压辊磨机进行再压碎；振动筛筛下部分、圆筒筛筛下部分给入湿式粗粒中场强磁选机进行磁选抛尾；中场强磁选机的粗精矿给入磨选工艺进行选别。本发明具有在磨矿前通过湿式磁选抛出大量合格尾矿，减少入磨量、降低磨矿能耗，系统处理能力高等优点。但该专利是对超细碎作业(高压辊磨机压碎)后的筛分产品进行进行干式磁选－中场强磁选抛尾，仍然没有做到“能抛早抛、能收早收”的节能原则，而且选厂占地面积大。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述问题，而提供一种节能效果好、适应性强、细粒湿尾矿产生量少且占地面积省的高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法。

为实现本发明的上述目的，本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法采用以下工艺、步骤：

1)破碎

井下开采并混入围岩的贫磁铁矿石，经颚式破碎机粗破碎至粒度为300～0mm，之后由箕斗从主井提升至箕斗矿仓，由带式输送机运至中细碎厂房，再中破碎至0～75mm；中破碎的产品经另一带式输送机运至筛分厂房的分配矿仓；所述的颚式破碎机设置在井下洞室内；

2)筛分、细碎、干式预选抛尾

将步骤1)的中破碎产品由定量给料胶带机给入筛分作业，获得筛下产品、筛上产品，所述筛分作业采用振动筛，筛孔尺寸为29～31mm；

筛下产品由场强为25～30KA/m的干式磁选机进行干式磁选，获得筛下干选精矿，抛出粗尾矿作为建筑材料出售；筛下干选精矿由带式输送机转运至转运站，再由转运站通过带式输送机转运至1#圆筒矿仓；所述干式磁选机合理的场强为27～28KA/m，最佳为27.85kA/m。

筛上产品由带式输送机运至块矿干式磁选厂房，由场强为26～30KA/m的干式磁选机进行干式磁选，获得筛上干选精矿，抛出块尾矿作为建筑材料出售；筛上干选精矿由带式输送机运至细碎储矿仓，再由圆锥破碎机细碎后，排入带式输送机再次给入筛分作业形成闭路；

3)高压辊磨、粗粒磁选、粗粒磁选精矿粗磨

步骤2)获得的筛下干选精矿由1#圆筒矿仓经重型板式给料机给入胶带机运至高压辊磨厂房，经高压辊磨机辊压细碎、圆筒打散机打散，再给入湿式筛分作业，湿式筛分的筛孔尺寸为3.1～3.3mm，以3.1～3.2mm为佳，最好为3.15mm；湿式筛分的筛上产品通过胶带机集中，由胶带机运至2#圆筒矿仓，再由重型板式给料机给入胶带机运至高压辊磨厂房中的高压辊磨机，形成闭路；

湿式筛分的筛下产品给入场强为30～33kA/m的逆流型永磁筒式磁选机进行粗粒磁选抛尾作业，获得粗粒磁选精矿，抛出粗粒磁选尾矿；粗粒磁选尾矿经过脱水分级作业，获得细尾砂作为建筑用砂产品出售，并抛出细粒湿尾矿；粗粒磁选精矿直接自流到脱水筛分作业，脱水筛分作业的筛上产品给入一段格子型球磨机进行粗磨，粗磨的排矿及脱水筛分作业的筛下产品给入到一段旋流器组进行分级，一段旋流器组的沉砂返回粗磨作业形成闭路，一段旋流器组的溢流给入下段的弱磁选流程；所述的逆流型永磁筒式磁选机的合理场强范围为31～32kA/m，以31.83kA/m为佳。

4)弱磁选流程

步骤3)获得的一段旋流器组的溢流给入到场强为14～17kA/m的逆流型永磁筒式弱磁选机进行一段弱磁选，抛出一段弱磁选湿尾矿，获得的一段弱磁选精矿给入二段旋流器组进行分级，二段旋流器组的沉砂给入二段磨矿作业，二段磨矿的排矿返回到二段旋流器组形成闭路；二段旋流器组的溢流经过二段磁选、三段磁选，获得最终弱磁选铁精矿，分别排出一段弱磁选湿尾矿、二段弱磁选湿尾矿；二段磁选、三段磁选采用一体化的永磁双筒磁选机，场强为13～15kA/m；所述的二段磨矿作业采用溢流型球磨机为宜；采用的逆流型永磁筒式弱磁选机的场强的合理范围为15～16kA/m，最佳为15.12kA/m；采用的永磁双筒磁选机的合理场强范围为13～14kA/m，最佳为13.52kA/m。

在步骤3)中的脱水分级作业采用水力旋流器与直线振动筛的组合工艺为佳，所述直线振动筛的筛孔尺寸为0.3～0.5mm，以0.3～0.35mm为佳。

所述的一段旋流器组控制溢流粒度控制在-0.074mm85～100％范围为宜，以-0.074mm90～100％范围为佳；所述的二段旋流器组控制溢流粒度控制在-0.048mm70～85％范围为宜，以-0.048mm70～80％范围为佳。

与现有技术相比，本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法具有以下有益效果：

(1)采出原矿块度为0-800mm，采用三段一闭路破碎筛分流程，最终破碎产品粒度为30～0mm，破碎比高达26.67；粗破碎设在地下，中、细破碎设于地面，布局合理、有序，有利于减少占地面积，且便于矿石从井下运输、提升。

(2)对中碎、细碎后的筛下、筛上产品进行干式预先抛尾，抛出混入的废石，不仅抛出并提前回收了做为建材产品的粗尾矿、块尾矿，恢复并提高了后续选别作业的铁品位，而且大大减少了给入后续作业的矿石量，真正实现了“能收早收，能丢早丢”。

(3)高压辊磨给料粒度高达30mm，打破了以往的先例，充分发挥了高压辊磨机能耗低、处理能力大的特点。

(4)高压辊磨筛下产品为最终碎矿产品，粒度为3.15～0mm，辊压粒度较小，对高压辊磨筛下产品进行湿式粗粒磁选抛尾效果好，也为后续的入磨粒度的把控、入磨品位的提高创造了有利条件。若采用传统的高压辊代替细碎，破碎比不够，粒度较大会影响抛废效率，进而制约后续磨选的处理量和精矿品质。

(5)本发明采用的工艺流程为破碎(粗碎作业在井下)－筛分－预选抛废－高压辊磨－阶段磨矿－弱磁选流程，550万吨/年处理量的选矿厂，磨选作业分为2个系列；两段干抛，一段湿抛的设计极大地提高了入磨品位，符合选矿“能收早收，能丢早丢”的原则，也体现出了了“多碎少磨”的高效生产，设计中不设产品矿堆，既减少了占地面积，又减少了粉尘污染。

附图说明

图1为本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法工艺流程图。

具体实施方式

为描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法做进一步详细说明。

本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法已经在安徽马钢张庄矿业有限责任公司实际应用。

矿山采用地下开采，采用的是矿岩混提，若年产铁矿石500万t，采出品位31.27％，采出块度800～0mm；同时混提围岩50万t，围岩品位15.14％。粗破碎设备采用颚式破碎机，设在井下，原矿经粗破碎后粒度为300～0mm，由主井箕斗提升到箕斗矿仓，然后用带式输送机运至选矿厂中细碎厂房。主井箕斗矿仓有效容积为1180m³，可贮存约2.88小时矿量。矿山年工作时间365天，每天3班，每班8小时，地下粗破碎和矿石提升系统设备运转时间为年工作330天，每天3班，每班6小时。

矿石中主要有用矿物为磁铁矿，含量为25.54％，另有少量赤铁矿、假象赤铁矿；主要脉石矿物为石英，含量为35.77％，其次为辉石、石榴石等硅酸盐类矿物，总量为30.74％。

按矿石自然类型分为：

(1)石英型磁铁矿石：主要金属矿物为磁铁矿；脉石矿物以石英为主，其中偶尔间杂嵌布粒状辉石、榴石等。

(2)石英～辉石型磁铁矿石：主要金属矿物为磁铁矿，少量黄铁矿等。主要脉石矿物为石英，次要脉石为辉石，另含少量角闪石等硅酸盐类矿石。

(3)石榴石、黑云母、石英混合型磁铁矿：主要金属矿物为磁铁矿，主要脉石矿物为石榴石，其次为石英、黑云母。

(4)石英、闪石型赤铁矿石：主要金属矿物为假象赤铁矿，另有少量半假象矿。主要脉石矿物为石英和普通角闪石。

1)原矿化学组成

试验原矿化学多元素、铁物相分析结果见表1、2。

原矿化学多元素分析 表1

元素TFeSFeFeOSP含量(％)29.5924.3916.280.320.094元素CaOMgOSiO₂Al₂O₃烧减含量(％)3.573.1749.933.310.37

原矿铁物相分析 表2

矿物名称含量(％)比例(％)磁铁矿18.2861.78假象赤铁矿2.016.79赤褐铁矿1.775.98碳酸铁0.832.80硅酸铁6.4221.70黄铁矿0.280.95合计29.59100.00

从表1、表2看出，矿石主要以磁铁矿为主，磁性铁分布率68.57％，硅酸铁含量较高，占全铁的21.70％,根据《铁、锰、铬矿地质勘查规范》(DZ/T0200-2002),矿石中硅酸铁(siFe)、硫化铁(sfFe)和碳酸铁(cFe)的质量分数大于3％，或三者之和大于3％时，磁性铁的占有率为：ω(mFe)/ω(Tfe-siFe-sfFe-cFe)＝91.98％>85％。

2)原矿的矿物组成

金属矿物：磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿。

脉石矿物：石英、紫苏辉石、黑云母、普通角闪石、铁铝榴石、斜长石、粘土、碳酸盐(方解石、含铁方解石)、磷灰石。

3)矿石矿物含量

各矿物的含量列于表3。

矿物含量表 表3

因此，如何在选矿时提高铁精矿铁品位、提高磁性铁回收率，降低铁精矿中二氧化硅含量，若按现有的硅酸铁矿石的选矿工艺设计，破碎抛废系统时选用三段破碎两段抛尾的传统干选工艺就进入磨选系统，此抛尾过程简单，不能进行充分解离和抛尾。这样会导致矿石的入磨品位低，粒度大，后期在进行磨选时，制约球磨机处理量，增加了磨选的时间和功耗，增加了选矿成本，而且硅酸铁矿石的回收率在65％左右，精矿品位只能达到65％左右，富集比也低，原矿中硅酸铁的含量高还会导致最终精矿杂质硅含量高。

结合图1所示的本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法工艺流程图，本发明一种高硅酸铁贫磁铁矿石的提铁降硅选矿方法在实际应用中的具体工艺、步骤为：

1)破碎

井下开采并混入围岩的贫磁铁矿石，在井下洞室内经颚式破碎机粗破碎至粒度为300～0mm，之后由箕斗从主井提升至箕斗矿仓，由带式输送机运至中细碎厂房，再中破碎至0～75mm；中破碎的产品经另一带式输送机运至筛分厂房的分配矿仓；

2)筛分、细碎、干式预选抛尾

将步骤1)的中破碎产品由定量给料胶带机给入筛分作业，获得筛下产品、筛上产品，所述筛分作业采用振动筛，筛孔尺寸为30mm；

筛下产品由场强为27.85KA/m的干式磁选机进行干式磁选，获得筛下干选精矿，抛出粗尾矿由带式输送机转运至转运站，再由该转运站通过带式输送机转运至粗尾矿堆场，粗尾矿作为建筑材料出售；筛下干选精矿由带式输送机转运至另一转运站，再由该转运站通过带式输送机转运至1#圆筒矿仓；

筛上产品由带式输送机运至块矿干式磁选厂房，由场强为27.85KA/m的干式磁选机进行干式磁选，获得筛上干选精矿，抛出块尾矿经由带式输送机运至转运站转运，再有带式输送机运到块尾矿堆场，块尾矿作为建筑材料出售；筛上干选精矿由带式输送机运至细碎储矿仓，再由圆锥破碎机细碎后，排入带式输送机再次给入筛分作业形成闭路；

3)高压辊磨、粗粒磁选、粗粒磁选精矿粗磨

步骤2)获得的筛下干选精矿由1#圆筒矿仓经重型板式给料机给入胶带机运至高压辊磨厂房，经高压辊磨机辊压细碎后，其产品由胶带机运至转运站转运，再由胶带机运至主厂房分配至球磨粉矿仓；球磨粉矿仓的物料由变频给料胶带机给入圆筒打散机打散，再给入湿式筛分作业，湿式筛分的筛孔尺寸为3.15mm；湿式筛分的筛上产品通过胶带机集中，由胶带机运至2#圆筒矿仓，再由重型板式给料机给入胶带机运至高压辊磨厂房中的高压辊磨机，形成闭路；

湿式筛分的筛下产品给入场强为31.83kA/m的逆流型永磁筒式磁选机进行粗粒磁选抛尾作业，获得粗粒磁选精矿，抛出粗粒磁选尾矿；粗粒磁选尾矿经过水力旋流器与直线振动筛的组成脱水分级作业，筛上产品细尾砂由胶带机集中运到转运站，再由胶带机运到堆场堆放，细尾砂作为建筑用砂产品出售，水力旋流器溢流及筛下产品做为细粒湿尾矿自流到Φ50米尾矿浓缩机中；粗粒磁选精矿直接自流到脱水筛分作业，脱水筛分作业采用单层直线振动筛，筛上产品经由胶带机集中，经胶带机转运，给入一段格子型球磨机进行粗磨，粗磨排矿及筛下产品自流到一段旋流器组的给矿泵池，经渣浆泵输送到一段旋流器组进行分级，一段旋流器组的沉砂自流到一段格子型球磨机形成闭路，一段旋流器组的溢流给入下段的弱磁选流程。所述一段旋流器组的溢流控制粒度为0-0.074mm(－200目)。

4)弱磁选流程

步骤3)获得的一段旋流器组的溢流自流到场强为15.12kA/m的逆流型永磁筒式弱磁选机进行一段弱磁选，抛出一段弱磁选湿尾矿，获得的一段弱磁选精矿自流进入二段旋流器组给矿泵池，由渣浆泵输送至二段旋流器组进行分级；二段旋流器组的沉砂自流给入二段磨矿作业，二段磨矿的排矿自流进入二段水力旋流器组的给矿泵池，由渣浆泵返回到二段旋流器组形成闭路；二段旋流器组的溢流经过二段磁选、三段磁选，获得最终弱磁选铁精矿，分别排出一段弱磁选湿尾矿、二段弱磁选湿尾矿；二段磁选、三段磁选采用一体化的永磁双筒磁选机，场强为3.52kA/m；所述的二段磨矿作业采用溢流型球磨机。一段、二段、三段磁选尾矿自流到Φ50米尾矿浓缩机中。所述的二段旋流器组控制溢流粒度控制在-0.048mm70～80％范围。

最终弱磁选铁精矿由渣浆泵扬送至精矿过滤厂房，由场强

23.87kA/m的半逆流型永磁筒式磁选机进行浓缩脱水，最终弱磁选铁精矿经全自动陶瓷过滤机过滤，精矿滤饼进入精矿仓，由抓斗装汽车外运；浓缩磁选尾矿经尾矿溜槽集中，进入尾矿泵池，由渣浆泵输送到尾矿浓缩机，过滤机溢流自流到泵池由渣浆泵扬送至浓缩磁选机，过滤机滤液自流到选矿厂回水系统；主厂房总尾矿自流到一台高效浓缩机进行浓缩，浓缩后的所有尾矿底流由尾矿输送系统送至尾矿充填系统处理即可。

新工艺设计优化的后具体厂房布置优点分析：

目前厂房设置情况，张庄铁矿的产品为单一铁精矿，整个选矿厂布置在主井的西南侧，105国道的西侧，结构紧凑，选矿厂基本是平地建厂。考虑到周边环境，设计中不设产品矿堆，既减少了占地面积，又减少了粉尘污染。为调节采、选系统生产的平衡，设计中除采矿设置的箕斗矿仓外，对中细碎、筛分、高压辊磨和球磨前均设置了矿仓。筛下产品直接在筛分厂房进行干式磁选抛尾，单独设置粉矿干选矿厂房。过滤厂房分多层配置，将浓缩磁选设置在上层，过滤设备在中层，真空泵等辅助设施在下层，矿浆管路连接简便，管线短。精矿仓设在厂房内，用抓斗(桥式起重机)给入汽车装运精矿。确定铁精矿品位为66.00％，对入选原矿回收率70.00％左右。

选矿厂初步设计产品方案及数质量指标见表4。

选矿厂产品方案及设计的数质量指标表 表4

说明：入选矿石500万吨，混提废石50万吨，废石品位15.14％，带入金属量对矿石为4.84％，因此按照矿石计算，进入选矿厂破碎系统的金属量为104.84％。若按照进入选矿厂的金属量为100.00％，计算结果为表格的最后列。

按照上述工艺优化改进后，实际生产目前年可入选矿石550万吨(含废石)。实际生产中原矿品位在29％左右，铁精矿品位高达66％以上，富集比高达2.28，磁性铁回收率高达98.5％，硅酸铁脱除率高达95％以上，取得了意想不到的技术效果。

目前，由于铁矿石价格大幅度下跌，导致国内80％以上的地下铁矿山企业亏损，而安徽马钢张庄矿业有限责任公司由于采用了本发明选矿方法，每年可生产近180万吨、品位高达66％以上的铁精矿外，还生产出市场欢迎的建筑用块尾矿、粗尾砂、细尾砂产品近145万吨，不仅没有亏损，而且每年盈利1亿多元，取得了意想不到的经济效果。