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高质量铁精矿生产工艺的探讨feigeoer摘要铁精矿提质降杂是铁矿选矿厂生存及发展的需要。本文主要介绍了铁精矿提质降杂的工艺、设备和药剂的现况及发展方向。关键词铁精矿提铁降杂工艺设备药剂为满足市场需求，促进企业发展，我国钢铁企业必须不断提高产品质量，其前提是要有高质量的铁精矿。目前，我国钢铁企业所属的选矿厂生产的铁精矿质量大多偏低，即铁精矿品位低，Si2含量高。国外从20世纪50年代末就意识到提高铁精矿的质量是钢铁企业获得最大经济效益的主要手段之一，而我国在90年代初各钢铁企业才意识到这一问题，一些钢铁企业通过技术改造，提高了铁精矿品位，从而提高了高炉入炉的铁精矿品位，提高了高炉利用系数，获得了一定的经济效益。2000年我国明确提出了我国铁矿选矿的发展方向是提高铁精矿品位，降低SiO2、AI2O3等有害杂质，即“提铁降杂”。实施“提铁降杂”方针以后，很多钢铁厂都收到了巨大的经济效益和社会效益。以河南安阳钢铁厂300m3高炉为例，1998年入炉铁品位为55.97%,高炉利用系数为2.72t(m3.d),每吨生铁成本为965.30元；2000年3月份，入高炉铁品位提高到了58.73%,高炉利用系数达到了3.07t(nEd),生铁成本每吨降低到850.38元，较1998年降低了11.91%。从选矿角度讲，铁精矿品位每提高1个百分点，生铁成本每吨降低了41.64元。因此，目前各大钢铁厂都把铁精矿的质量视为企业能否获得效益的关键，对于各大选矿厂来说，应用铁精矿精选技术，提高铁精矿质量是当务之急。提高高炉炉料的含铁品位，降低杂质含量，可以提高高炉生产率，降低燃料消耗，是高效率、低成本炼铁生产的基础。为此，要求提供高炉原料的铁矿选矿厂必须不断地提高铁精矿品质。根据我国铁矿石资源特点，我国炼铁原料依靠国外两种铁矿资源已是定局。从目前总体情况看，国外进口的铁矿石比用国内选矿厂铁精矿生产的人造富矿(烧结矿、球团矿)铁品位高、杂质含量低。为此，国内铁矿选矿厂必须采用新技术，努力提高精矿铁品位，降低杂质含量，达到提质增效的目的，使企业在市场经济条件下，能够得以生存和可持续发展。1我国铁精矿精选技术现状高炉炼铁贯彻精料方针是提高炼铁过程经济效益的基础。近年来，作为高炉精料技术的新发展，高铁份、低二氧化硅含量型烧结矿生产技术开发受到人们广泛关注。通过对武钢生产数据的统计分析，证明烧结矿的铁品位提高23个百分点，全年可给武钢带来5.9亿元的经济效益网。据鞍钢烧结厂的经验，在一定的碱度条件下，烧结矿铁品位提高1个百分点，高炉增产2.5%,焦煤降低1.0%IS%瞄准市场需求，适时的改善及提高产品质量，是企业生存及发展的根本。针对当前铁矿石选矿厂的精矿品质现状，铁精矿提质降杂，满足冶炼对铁精矿品质不断提高的要求,是铁矿石选矿厂在国内外两个市场竞争中生存和发展的需要。而我国可选铁矿石大多数属于贫铁矿，平均品位为32.67%,比世界铁矿平均品位低11个百分点，其中磁铁矿的含量占48.8%,锐钛磁铁矿占20.8%,赤铁矿占20.8%,菱铁矿占3.7%,褐铁矿占2.4%,共生矿占3.5%。目前我国的大型铁矿选矿厂主要有两大类，一是以处理磁铁矿为主的选矿厂；二是以处理赤铁矿（包括少量的褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿）为主的选矿厂。针对铁精矿品位持续偏低的问题，加强原矿控制、矿山技术改造和强化管理等方面的探索对提高铁精矿品位效果显著，但为产生更大的经济效益和社会效益的途径是在选矿工艺、设备和浮选药剂等3方面。2铁精矿提质降杂的技术研究2.1 选矿工艺选矿工艺是决定选矿厂最终生产指标的关键。目前我国大型选矿厂采用的选矿工艺流程主要有以下几种。1. 1.1磁铁矿石的细磨深选工艺对于细粒嵌布的贫磁铁矿石，通过细磨使矿物达到较充分的单体解离，而后采用适宜的选矿方法进行选别，是获得高品质精矿的基本工艺。目前我国大型磁铁矿石选矿厂，自70年代开始，多数在原两段磨矿阶段选别单一弱磁选流程中，增加了细筛再磨再选工艺，使精矿铁品位由62%63%提高到65%68%,这是磁选工艺的一大进步。其不足是目前使用的细筛设备筛分效率低，造成大量的细粒部分又进入磨机再磨，影响磨机处理量的提高；同时由于在弱磁选过程中，产生磁团聚，造成脉石矿物的机械夹杂，影响精矿品位的提高。因而，研究高效率的细粒筛分设备和磁铁精矿进一步提质降杂工艺及设备是十分重要的。2. 1.2反浮选工艺流程反浮选工艺是对细粒嵌布铁矿石获得高品质精矿的有效方法。无论是阳离子反浮选和阴离子反浮选国内外均有工业实践，它可以将精矿中的二氧化硅含量降得很低。对磁选精矿进一步提质降硅多采用阳离子反浮选。应该指出的是：当反浮选给矿铁品位高时，泡沫产品（浮选尾矿）铁品位一般较高，精矿铁回收率要低一些。为了提高铁回收率，可以将泡沫产品用磁选法回收其中的铁矿物返回流程再磨再选。这种工艺流程是多种多样的,主要是依据入选物料的不同性质和用户对产品质量的不同要求，将一种或几种不同的选矿方法与反浮选工艺合理组合在一起应用，以期达到最佳的技术经济效果。例如，细粒磁选精矿进一步提质降硅可以组成重选一反浮选、弱磁选一反浮选等联合工艺流程。这两种工艺流程的共同点是首先用较简单的重选或弱磁选从入选物料中分选出部分高品质的精矿，余下的难选物料用反浮选处理，从而减少反浮选给矿量，降低整个选矿加工成本。这两种工艺流程相比，后者比前者的适应性更好些，因为弱磁选设备比重选设备具有单机处理量高、可调参数多、耗水量较低等优点。如本钢矿业公司的两个选矿厂现生产的铁精矿，欲进一步提质降硅，除可采用单一反浮选工艺外，采用弱磁选一反浮选联合工艺流程也是一个比较好的方案，因为两个选矿厂现产出的精矿品质较好（TFe67.00%67.50%、SiCh656.52%）,采用适宜的弱磁选设备（低场强脉动简式磁选机等），或分级设备一弱磁选设备，从入选物料中分选出部分高品质精矿是有极大的可能性的，而对余下需要细磨的难选部分物料用反浮选工艺处理,这样整个选矿加工成本会比应用单一反浮选工艺流程的选矿加工成本要低些。对于红铁矿（含混合矿）提质降杂可以采用重选一强磁选一反浮选、弱磁选一强磁选一反浮选等联合工艺流程，这样既可在反浮选前获得部分合格精矿和抛出大量合格尾矿，减少进入反浮选矿量，又能改善反浮选作业条件（提高反浮选给矿品位、脱除大量矿泥等），从而达到提质降耗的双重目的。下面介绍几个反浮选联合流程的实例。3. 1.2.1阴离子反浮选流程（1）强磁抛尾-阴离子反浮选工艺最早在鞍山钢铁公司齐大山铁矿调军台选矿厂首先使用。该厂从1997年投产以来一直采用两段连续磨矿、强磁抛尾、混磁精阴离子反浮选的工艺流程。生产初期，铁精矿品位在64.00%65.00%左右。近几年，为满足市场对铁精矿质量的要求，经过不断的研究和调整，目前的选矿技术指标为原矿品位29.69%,精矿品位67.50%,尾矿品位ILOO%12.00%。调军台选矿厂采用强磁抛尾-阴离子反浮选工艺处理鞍山式红铁矿矿石的成功大大推动了该工艺的应用。特别是在鞍山地区，齐大山选矿厂和东鞍山选矿厂先后进行技术改造，利用原有流程的部分设备，改造为以强磁抛尾和阴离子反浮选为核心的工艺流程。（2）齐大山选矿厂原有的工艺流程是阶段磨矿重选磁选强磁抛尾磺酸盐正浮选。2001年,鞍钢矿山公司对齐大山选矿厂实施技术改造，首先是工艺改造，将磺酸盐正浮选工艺改造为阴离子反浮选工艺，即采用NaOH调整矿浆PH值到11.5,用淀粉抑制铁矿物，CaO活化石英，然后采用阴离子捕收剂捕收石英。其次是设备改造，将原有的仿琼斯式强磁选机更换为立环式高梯度强磁选机。改造后的工艺流程为阶段磨矿、粗细分选、粗粒重选、细粒磁选、阴离子反浮选。2002年上半年改造后的生产指标为原矿品位28.99%,铁精矿品位66.21%66.80%,尾矿品位ILOO%12.00%.目前齐大山选矿厂的精矿品位已经超过67.50%。（3）东鞍山选矿厂自建厂以来，一直采用单一碱性正浮选工艺，虽然经历了多次攻关试验，但其选矿技术指标都没能得到突破，精矿品位和回收率都仍维持在60%左右。在目前状况下，单一碱性正浮选工艺己经不能适应处理各种难选矿的要求，2002年鞍钢矿山公司对东鞍山选矿厂进行了全面的改造，将原来的12个生产系统改造为2个大系统，改造后的工艺流程与齐大山选矿厂的流程基本相同，即阶段磨矿、粗细分选、粗粒重选、细粒磁选、阴离子反浮选。目前选矿技术指标为原矿品位32.50%,铁精矿品位64.50%,SiO2含量7.07%,尾矿品位14.50%o阴离子反浮选工艺除鞍山地区红铁矿选矿厂广泛使用外,一些磁铁矿选矿厂也使用该工艺来提高其铁精矿品位，例如尖山选矿厂等，其生产指标也非常不错。2.1.2.2阳离子反浮选流程我国的选矿科研工作者,对采用阳离子反浮选和阴离子反浮选提高铁精矿品位的研究做了大量的研究工作。阳离子捕收剂在矿泥含量低的情况下，对石英具有很好的选择性和捕收性。以鞍钢弓长岭矿山公司选矿厂为例。弓长岭选矿厂2001年前采用阶段磨矿、单一磁选、细筛再磨流程，最终铁精矿品位为65.55%,SiCh含量为8.31%。2002年，该选矿厂实施技术改造，将细筛筛下产品进行阳离子反浮选，2002年年底，改造后的工艺流程生产的铁精矿品位达到68.89%,竽。2含量降到4.09%。工艺流程改造后，铁精矿质量得到了明显改善，达到了国际先进水平。2.1.3磁选工艺流程对于细粒嵌布的磁铁矿石，采用阶段磨选一一细筛再磨选工艺流程可以获得TFe65%68%、SiCM.2%8%的精矿。在目前的弱磁选技术和装备条件下，对精矿进一步提质降硅仍采用弱磁选工艺，是较为困难的。因为当入选物料粒度越细，分选过程中的机械夹杂越严重，提质降硅的幅度很小。另外目前国内研制的弱磁选精选设备单机处理量偏低，耗水量较高。2.1.3.1磁选一磁选柱流程研究表明，在单一磁选流程中使用磁选柱添加一段选别作业，将磁选精矿再进行一次精选，一般可提高精矿品位25个百分点。目前，本钢南芬选矿厂正在将单一磁选流程改造为磁选一磁选柱流程。2. 1.3.2磁选一细筛流程随着细筛技术的不断发展,使用高频细筛也可以将某些地区的单一磁选的铁精矿品位提高23个百分点，SiO2含量降低12个百分点以上。鞍山式磁铁石英岩矿石的特点是磁铁矿易磨，石英难磨。研究表明，鞍山本溪地区的铁矿石在磨矿粒度为-200目占95%的情况下，在2060m间，铁矿物的解离度要比脉石矿物的解离度高30%左右，60m以上粒级产品的组成主要是未单体解离的铁矿物与石英的连生体和少量的石英脉石。选择适宜筛网孔径的细筛，可以分离出这部分连生体和少量的脉石，返回磨矿循环处理。鞍钢矿山公司大孤山选矿厂采用细筛方案后，精矿品位可达到67%以上。2.2 选矿设备我国的铁选矿厂几乎都离不开磁选作业,磁选设备的效率是影响各选矿厂选矿指标的重要因素，因此许多研究院所从事高效率、低能耗磁选设备的研究与开发。立环式高梯度强磁选机研制的成功，对红铁矿选矿带来了巨大冲击。而对传统磁选机结构的改进研究，如磁选柱大型化研究和高效脱磁器的研究等，都将可能成为提高铁精矿品位的主要技术。1 .2.1立环式高梯度强磁选机我国最早用于铁矿分选的强磁选机是仿琼斯式强磁选机，这种强磁选机的分选盒为平环，采用的磁介质为齿板介质，其优点是分选的尾矿品位低，缺点是处理能力小，夹杂严重，容易堵塞，尾矿产率低。因此从脱泥和抛尾的角度分析，效果不好，在强磁-浮选流程中使用这种仿琼斯式强磁选机就会造成浮选给矿中含泥量较大，不利于浮选。立环式高梯度强磁选机不仅解决了堵塞问题，提高了处理能力，而且脱泥效果好。目前被许多红铁矿选矿厂采用。2 .2.2磁选柱磁选柱是使用顺序交替供电励磁机制,利用重选和磁选原理强化矿浆分散从而进行选别的一种设备。通过励磁机制控制分选区内的物料多次分散和团聚，并脉动下移，同时分选区下部引人上升水流,使聚团中夹杂的单体脉石以及连生体一起随着上升水流由溢流排出口进人尾矿。尾矿组成一般差异较大，这主要取决于磁选柱的给矿性质和磁选柱的励磁机制。如鞍山钢铁学院研制的磁选柱，是借助于直流供电系统造成的不连续、不均匀的低磁场的磁重选矿设备。矿浆由上部给入后，磁铁矿颗粒在变化的磁场中，团聚与分散交替进行，下部给入的上升水流使夹杂于磁团中的脉石矿物及贫连生体被冲洗出，使精矿品位提高。在弓长岭选矿厂应用时，在给矿TFe59.85%时，获得产率38.62%,TFe65.62%,回收率42.35%的精矿，尾矿TFe40.71%。该磁选机在其他选矿厂试验及应用都均能提高精矿铁品位9。3 .2.3高频振动细筛分级效率是影响磨机作业效率的最关键因素。曾经被大多数选矿厂广泛使用的螺旋分级机，由于其分级效率低，目前有被水力旋流器取代的趋势。螺旋分级机的分级效率一般只有20%40%,而旋流器可达60%以上，但旋流器的稳定性不如螺旋分级机，指标也比较易波动。有的研究单位甚至提出使用分级效率高的高频振动细筛进行分级。因此研究开发分级效率高、运行稳定的水力旋流器，或者分级效率高、运行成本低的高频振动细筛，对于铁选矿厂具有重要意义。目前使用细筛的选矿厂采用的都是高频振动细筛。美国德瑞克公司2001年推出了重叠式高频振动细筛，其聚氨醋筛网开孔率达35%40%,使用寿命可长达Ia,其主要用途用来提高铁精矿品位。4 .2.4永磁筒式磁选机由于永磁筒式磁选机在磁选过程中产生磁团聚，造成脉石矿物的机械夹杂，影响精矿品位的提高，因而弱磁选精选设备的研究主要着眼于破坏磁团聚，使磁团中的脉石矿物及贫连生体排出，提高精矿铁品位。马鞍山矿山研究院研制的GD型低场强脉动筒式磁选机是借助于机内特殊装置，在圆筒旋转时，圆筒表面形成脉动磁场，使磁团松散，排出其中夹杂的脉石矿物及贫连生体，从而提高精矿铁品位。庙沟铁矿应用该机选别时，比普通筒式磁选机两次精选的最终精矿铁品位提高1.19个百分点。在选别太钢尖山铁矿63.22%粗精矿时，获得产率50%以上，铁品位67%以上的精矿。原地矿部矿产综合利用研究所和首钢矿业公司研制的磁聚机,是在较低的不连续的不均匀的永磁场作用下，使磁铁矿颗粒形成的磁团聚时紧时松，当磁团处于松散状态时，在上升水流的作用下，使夹杂的脉石矿物和贫连生体被清洗出，随溢流排出。1986年在首钢矿业公司两个选矿厂22个系列上推广应用后，在一次球磨机处理量提高17%时，精矿铁品位保持在68.5%。上述的振动筛及磁选精选设备,在试验和工业应用中，都能够获得部分高品质的铁精矿。2.3 选矿药剂由于矿石难选程度的增加，浮选作业在选矿行业中的作用越来越大，浮选机和浮选药剂是浮选作业的核心内容。近两年，浮选药剂及工艺发展很快，阴、阳离子反浮选已经成流行趋势，其中应用高效捕收剂取得理想精矿品位的实例已不胜枚举。马鞍山矿山研究院近年来在铁精矿提质降杂，尤其是反浮选捕收剂研究方面进行了大量工作，取得了明显的进展。鞍钢调军台选矿厂采用连续磨矿、弱磁一强磁一阴离子反浮选工艺投产后，选矿各项指标均达到设计指标，但同时存在有反浮选应用的捕收剂选择性较差，原料来源紧缺，价格高等问题。针对这一问题，马鞍山矿山研究院研制了SH-37捕收剂，工业试验结果表明，在浮选给矿品位TFe47.86%时，获得精矿品位TFe65.25%,精矿作业回收率90.20%,比对比系列指标均提高0.31个百分点，同时吨精矿药剂费用降低15.85%。以年产精矿220万t计，由于精矿质量的提高和药剂费用的降低，选矿厂可获效益1084.29万元/a网。鞍钢齐大山选矿厂一选车间采用阶段磨矿、重选一强磁选一反浮选工艺，在反浮选中应用马鞍山矿山研究院研制的MZ-21阴离子捕收剂代替RA-315阴离子捕收剂时，反浮选精矿铁品位提高0.49个百分点,吨原矿药剂费用降低24.9%,年经济效益在300万元以上。现已应用MZ-21药剂进行工业生产，选矿各项指标均达到或超过工业试验指标。马鞍山矿山研究院在实验室条件下，对太钢尖山磁铁精矿采用反浮选流程，一次粗选、三次扫选，使用药剂为NaOH、淀粉、石灰乳和MZ-21阴离子捕收剂，在给矿品位TFe63.22%时，获得精矿品位68.97%、SiO22.95%,铁回收率95.60%。大量的试验研究和工业生产实践表明，应用高效捕收剂、采用反浮选工艺是铁精矿提质降杂的有效方法。下面介绍几类选矿厂常用的捕收剂。2.3.1 阳离子胺捕收剂我国早在1978年就应用胺类捕收剂提高磁选铁精矿的品位,并取得了满意的工业试验结果。鞍山烧结总厂采用十二胺为捕收剂，在中性介质中进行反浮选，矿浆温度为2025°C,药剂用量（80100）gt,在浮选给矿粒度为-200目含量88%92%的条件下，得到的精矿品位为67%68%。目前国外的磁铁矿选矿厂主要使用阳离子胺类捕收剂来提高铁精矿质量，降低SiOz含量。阳离子捕收剂的成分是以十二胺为主的混合胺及部分添加剂。2.2.2阴离子脂肪酸类捕收剂适用于分离铁矿物和石英的脂肪酸类捕收剂主要有油酸、氧化石蜡电和塔尔油3大类,目前国内使用阴离子脂肪酸类捕收剂提高铁精矿品位的选矿厂采用的都是反浮选工艺，因此只能用油酸类和塔尔油类。油酸（C-H-CooH）学名是十八碳烯酸，含有一个双键，熔点为16.3。油酸是从动植物油脂中提取的。浮选用的脂肪酸捕收剂，除含油酸外，一般都含有其它的饱和和不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸等。油酸类的脂肪酸捕收剂的不饱和程度是影响选别的主要因素之一，对于用Ca?+离子活化的石英的浮选结果表明，不饱和脂肪酸比饱和的效果好，不饱和程度越高，效果越好。碱法造纸工业中的纸浆废液经过加工，可得到粗制塔尔油，再经过减压蒸储，获得精制塔尔油。粗制塔尔油中，脂肪酸和树脂酸的含量可达30%40%,其中脂肪酸主要包括油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和酸，树脂酸主要包括脱氢松香酸、二氢松香酸和四氢松香酸等。由于树脂酸的起泡能力较强，因此粗制塔尔油一般不能单独直接选别。通常一种方法是减压蒸馆获得精制塔尔油，另一种方法是将粗制塔尔油进行氯化，制备氯化塔尔油。精制塔尔油和抓化塔尔油都可以在碱性条件下浮选石英。目前我国选矿厂阴离子反浮选工艺使用的捕收剂主要是这两类物质，及其相关改性产品O2.2.3阴离子磺酸盐类捕收剂可用做捕收剂的磺酸盐主要是油溶性磺化石油，我国最早进行这方面研究的单位是马鞍山矿山研究院，研制的产品是石油磺酸钠。石油磺酸钠适用于正浮选，它不但对赤铁矿具有非常好的选择性，而且对于磁铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿等都具有比较好的选择性.同时还具有泡沫脆、选矿产品沉降快、精矿易脱水等优点。但目前国内选矿厂除齐大山选矿厂外，还未见使用，齐大山选矿厂于2001年使用阴离子反浮选代替了磺酸盐正浮选。以上介绍的传统药剂选别指标一般都是在特定的条件下才能获得良好的指标。由于浮选的矿浆温度是影响选矿厂生产成本的一个重要因素，因此，在保证选矿指标的前提下，降低浮选矿浆温度，降低生产成本的前提下，开发低温药剂是一个新的研究方向。3结论铁精矿提质降杂是铁矿石选矿厂在当前面临国内外两个市场竞争中生存及发展的需要。对于采用单一弱磁选法处理磁铁矿石的选矿厂,可依据冶炼对精矿中二氧化硅含量的不同要求,对磁铁精矿采用联合工艺对磁铁精矿提质降硅;对于红铁矿石选矿厂宜采用联合流程等,具体到某一选矿厂适宜的工艺流程，应通过试验研究和技术经济比较而定。此外，在选别作用中，采用高效的磨筛设备和浮选药剂，对于生产高质量的铁精矿也是非常重要的。参考文献1 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