南芬选矿厂北山矿石选矿工艺研究与实践

范兆玲 付国龙 李庚辉

(本钢南芬选矿厂)

南芬选矿厂北山矿石选矿工艺研究与实践

范兆玲 付国龙 李庚辉

(本钢南芬选矿厂)

随着南芬选矿厂处理北山矿石量的逐渐增加，选矿厂尾矿铁品位高，金属回收率低，生产指标全面下滑。为此，对现场生产尾矿进行工艺矿物学分析的基础上进行了选矿试验。结果表明：将原阶段磨矿阶段磁选工艺的高频振动细筛筛上进行单独再磨再选流程改造后，对矿石性质适应性增强，磁性铁的回收率由原82%提高到95%以上，降低了二段磨选流程负荷，增加了矿石处理能力，改造效果显著，对铁选厂类似流程的工艺改造具有借鉴意义。

磁选 浮选 流程改造 筛上单独处理

本钢南芬选矿厂是我国大型磁选厂之一，入选矿石来自南芬露天铁矿，采用单一弱磁选工艺流程处理露天采场中磁铁矿，年生产铁精矿约450万t，直接供给集团公司作为烧结及球团原料。近年来由于我国钢铁产能过剩，钢铁行业整体不景气，最大程度增加自主矿山铁精矿的自给率，已成为企业在生死存亡的竞争中实现效益最大化的重要措施之一。而露天铁矿采场采出矿石量严重不足，主采场采出矿石量所占的比例逐渐降低，北山部位矿石所占比例逐年增加。对露天北山矿石性质认识不足是造成选矿厂生产指标全面下滑、铁精矿产量逐年下降的主要原因。自2013年以来，选矿厂联合多家单位对露天北山矿石进行了选矿试验研究，并在此基础上设计建设三段磨选工艺，技改效果较好，对选矿厂铁精矿增产具有十分重要的意义。

1 北山矿石生产现状分析

南芬露天矿北山部位矿石原矿铁品位约30%，磁性率约40%，根据原地质勘探资料的分类，与主采场矿石一样均属于磁铁矿石，2008年前由于一直为露天主采场出矿，因此北山矿石并没有被列入开采计划，随着公司生产任务持续加重，南芬露天矿主采场采出矿石量严重不足，北山矿石的开采被提上日程。2008年开始北山矿石基建期剥岩，2009年开始出矿，目前开采量已增加到240万t/a，占选矿厂总处理矿石量的20%，根据露天矿开采十年规划，最终年出矿量将达约800万t。

露天矿北山矿石开采后，根据原生产组织模式与主采场矿石混合在一起，进入选矿厂磁选工艺流程处理(见图1)，但随着北山矿石出矿比例逐渐增加，产生了选矿厂尾矿品位高，金属回收率低，磨机处理能力仅为其正常生产能力的80%左右，生产指标全面下滑的现象。选矿厂处理北山矿石现场生产指标见表1。

图1 处理北山过渡类型矿选矿工艺流程

为了提高金属回收率，解决选矿厂铁精矿产量下降等问题，加强对北山矿石的选矿试验研究，并上此基础上进行设计、建设适合处理北山矿石的工艺流程十分紧迫。为最大程度地减少北山矿石对选矿厂生产的影响，在对主采场矿石与北山矿石分别进行混合和单独处理流程生产试验基础上，对生产组织模式进行了优化，确定北山矿石与主采场矿石分开处理。

表1 北山矿石现场生产指标 %

产品产率铁品位铁回收率精矿22.1967.0656.04尾矿77.8115.0043.96原矿100.0028.55100.00

2 北山矿石性质

对北山矿石进行化学多元素分析及铁物相分析，结果分别见表2、表3。

表2 北山矿石化学多元素分析结果 %

成分TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOSP含量32.1111.7848.420.690.941.760.120.025

表3 北山矿石铁物相分析结果 %

表2表明：北山矿石主要有价元素是铁，脉石矿物为SiO2。

表3表明：北山矿石主要含铁矿物为磁铁矿，其分布率为77.29%，其次是赤(褐)铁矿，铁占有率为10.29%，此外还含有一定的硅酸铁及菱铁矿。矿石中具有回收价值的为磁铁矿和赤(褐)铁矿，碳酸铁和硅酸铁会对赤褐铁矿的浮选回收带来不利影响[1]。

3 北山矿石选矿试验研究

为尽可能在不改变现有流程的基础上多回收铁矿物，提高金属回收率，拟对图1流程的细筛筛上产品进行再磨再选处理，筛下仍由原流程处理。

3.1 现场尾矿铁物相分析

为了考察南芬选矿厂生产现场细筛筛上返回自循环及细筛筛上量单独再磨再选流程处理北山矿石得到的尾矿铁元素在各物相中的分布，分析不同流程中铁矿物流失原因，对处理北山矿石生产现场两种流程得到的尾矿进行铁物相分析，结果见表4。

表4 现场不同工艺所得尾矿样铁物相分析结果 %

铁物相含量筛上返回筛上单独处理占有率筛上返回筛上单独处理磁铁矿7.821.8541.4010.84赤(褐)铁矿6.875.0736.3729.70碳酸铁2.514.4313.2925.95硅酸铁1.435.587.5732.69硫化铁0.260.141.370.82全铁18.8917.07100.00100.00

由表4可以看出：细筛筛上单独处理时，赤(褐)铁矿、碳酸铁中铁分布率合计占55.65%，硅酸铁中铁占32.69%，磁铁矿中铁仅占10.84%；细筛筛上返回时，磁铁矿的占有率高达41.4%，其次是赤(褐)铁矿、碳酸铁等。北山矿石经现场工艺选别后其尾矿物相与原矿分析相似，赤(褐)铁矿等弱磁性矿物含量高，是采用目前磁选流程处理北山矿石尾矿铁品位高、金属回收率低的主要原因。另外，筛上单独处理的尾矿样较筛上返回产生的尾矿样磁性铁占有率大幅降低，降低了近30%，说明细筛筛上返回流程处理北山矿石磁性铁流失大、回收率低，这与选矿厂流程考察数据相符，磁性铁回收率仅为82%。

3.2 现场尾矿磁选预富集试验

对现场尾矿取样进行了实验室磁选预富集试验，在条件试验的基础上确定的试验流程见图2，结果见表5。

图2 现场尾矿预富集工艺流程

表5 现场尾矿预富集试验结果 %

3.3 预富集精矿不同磨矿粒度磁选试验

在条件试验的基础上确定采用图3流程对预富集精矿进行不同磨矿细度磁选试验，结果见表6。

图3 预富集精矿不同磨矿粒度磁选试验流程

由表6可知：随着磨矿细度的增加，弱磁精矿铁品位逐渐提高；当磨矿细度达到-0.043mm占90%时，弱磁精矿铁品位为67.03%，达到了选矿厂要求精矿铁品位>66%的要求，可认为在此磨矿细度条件下，磁铁矿解离已较为充分，继续增加磨矿粒度，弱磁精矿铁品位提高幅度很小，但磨矿能耗会大幅增加。确定磨矿粒度为-0.043mm占90%。

表6 预富集精矿不同磨矿粒度磁选试验结果

3.4 现场尾矿闭路试验

在条件试验的基础上，确定了处理现场尾矿的最佳闭路试验流程，见图4，获得的指标见表7。

表7 现场尾矿闭路试验结果 %

产品产率品位回收率弱磁精矿11.1666.8439.83反浮选精矿8.1445.7119.87精矿19.3057.9459.70尾矿80.709.1440.30给矿100.0018.73100.00

由表7可知，对现场尾矿采用图4流程进行试验，可以获得铁品位为57.94%、回收率为59.70%的混合铁精矿。

3.5 高频细筛筛上单独处理验证试验

为探索图1流程细筛筛上量单独处理的可行性，对采用高频细筛筛上单独处理工艺获得的尾矿样采用图4流程进行试验，获得的试验指标见表8。

表8 筛上单独处理时现场尾矿样闭路试验结果 %

产品产率品位回收率弱磁精矿2.6465.5210.12反浮选精矿12.4152.6338.27精矿15.0554.8848.39尾矿84.9510.3751.61给矿100.0017.07100.00

由表8可知：筛上单独处理时现场尾矿闭路试验获得的铁精矿铁品位为54.88%、回收率为48.39%；通过弱磁—强磁—反浮选试验，最终都能实现对北山矿石尾矿铁矿物的回收，其中弱磁选精矿铁品位为65.52%，达到磁铁矿精矿质量标准，反浮选精矿铁品位低，仅52.63%，说明北山矿石弱磁性矿物的可浮性不好。

图4 现场尾矿选别闭路试验流程

参考国内相似矿山三段磨矿工艺实践，结合条件试验结果，对高频细筛筛上产品采用图5流程单独处理。流程改造后现场生产指标见表9。

表9 全流程生产指标 %

4 流程改造效果

对南芬选矿厂针对北山矿石选别工艺进行细筛筛上再磨再选工艺改造后，运行半年多时间，工艺运行平稳，各项指标稳定，达到了设计要求。细筛筛上单独处理工艺对矿石性质适应性强，磁性铁的回收率由原82%提高到95%以上，实现了回收磁性铁的优先设计思路，同时降低了处理北山矿石主流程二段磨选负荷，提高了矿石处理能力，改造效果显著，对铁选厂磨选流程的改造具有借鉴意义。

[1] 陈 剑,李晓波,熊淑华.某低品位弱磁性氧化铁矿选矿试验研究[J]. 矿产综合利用,2009(6):22-25.

[2] 聂轶苗,牛福生,邵凤俊.某地极难磨磁铁矿选矿试验研究[J]. 矿山机械,2010(9):101-105.

[3] 牛福生,吴 根,白丽梅,等.河北某地难选鲕状赤铁矿选矿试验研究[J]. 中国矿业,2008(3):57-60.

2015-05-18)

范兆玲(1973—)，女，工程师，117014 辽宁省本溪市。