某鐵礦選別工藝設(shè)計方案探討

何榮權(quán)，李淑菲

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038)

1 前言

新建礦山的開發(fā)建設(shè)都需對選礦工藝流程方案進行選取，而選取一個合適的選礦工藝流程是新建礦山開發(fā)建設(shè)階段的重中之重，直接關(guān)系礦山開發(fā)的成敗，因此一般在項目開發(fā)的可行性研究階段或技術(shù)論證階段均需要對選礦工藝流程進行詳細的試驗研究，并且在試驗研究的基礎(chǔ)上進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較，以確定合適的選礦工藝。

鐵礦石根據(jù)礦石類型不同，選礦性質(zhì)難易不一，差別較大，幾乎所有的選礦方法均可作為鐵礦石的選別方法，因此針對某具體新建礦山開展選別工藝流程研究十分必要。一般單一磁鐵礦主要工藝流程有：單一磁選流程和磁選+反浮選流程。單一磁選流程又包括一段磨礦、一段磁選流程；階段磨礦、階段磁選流程和階段磨選+細篩流程[1]。含有赤鐵礦或伴生其它金屬的磁鐵礦的選礦工藝流程更加復(fù)雜和多變，組合形式更多，試驗和比較的工作量也將更大[2～6]。

本文以某新開發(fā)的鐵礦為研究對象，對其試驗研究情況和工藝流程方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，為該礦山開發(fā)選取和確定適宜的選別工藝流程。

2 選礦試驗研究

2.1 礦石性質(zhì)

新開發(fā)某鐵礦床屬于淺變質(zhì)沉積型鐵礦床。該礦的含礦巖層為新太古代濟寧群淺變質(zhì)巖，賦存于古生代寒武紀之下，埋深>1 000m。礦石中TFe含量25.57%～36.64%，MFe含量20.00%～26.24%。根據(jù)礦體的賦存形式，礦體頂、底板圍巖類型，按每種礦石中所含主要脈石礦物種類不同劃分為3種類型，分別是石英型磁鐵礦、絹云母—綠泥石型磁鐵礦和圍巖。

石英型磁鐵礦的礦石為灰黑色，較少為灰黑夾帶棕紅色，主要金屬礦物為磁鐵礦，少量赤鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦。主要脈石礦物為石英，其次為碳酸鹽，少量綠簾石、綠泥石、絹云母等。絹云母—綠泥石型磁鐵礦的礦石顏色為灰黑微帶黃綠色，主要金屬礦物為磁鐵礦，少量赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦及微量閃鋅礦。圍巖包括灰黑色和灰白色兩種顏色巖石，灰黑色巖石中主要脈石為碳酸鹽、鉀長石、綠泥石；灰白色巖石中主要脈石為絹云母和石英。

2.2 試驗工藝流程

該礦床的礦石類型包括石英型鐵礦石和絹云母型鐵礦石，根據(jù)地質(zhì)模型和采礦開采出礦情況，可實現(xiàn)兩種礦石的分采，因此對兩類礦石分別進行了試驗研究。兩類礦石均進行單一磁選流程和磁選+反浮選兩個工藝流程的一系列研究。研究內(nèi)容包括：一段、二段、三段、四段磨礦細度；一段、二段、三段、四段磁選磁場強度；反浮選藥劑種類、藥劑用量、礦漿濃度等。最終推薦的單一磁選流程見圖1。單一磁選流程中石英型鐵礦石嵌布粒度粗，僅3段磨礦可獲得較好的指標，而絹云母型鐵礦石嵌布粒度細，需進行4段磨礦，圖1中為4段磨礦流程圖。推薦的磁選+反浮選流程見圖2。

圖1 單一磁選原則工藝流程圖

圖2 磁選+反浮選原則工藝流程圖

3 工藝流程比較

3.1 工藝方案簡述

根據(jù)選礦試驗的研究情況，結(jié)合已經(jīng)建立的地質(zhì)模型和采礦開采順序，初步確定該礦床中石英型鐵礦石和絹云母型鐵礦石可分別開采，分別出礦，且根據(jù)兩類礦石的儲量按照3 500萬t/a的規(guī)模計算，石英型鐵礦石為2 000萬t/a，絹云母型鐵礦石為1 500萬t/a。為了更有效更詳盡地進行選礦工藝方案的比較，對石英型鐵礦石和絹云母型鐵礦石分別進行比較，石英型鐵礦石按規(guī)模2 000萬t/a比較，絹云母型鐵礦石按規(guī)模1 500萬t/a比較。選別工藝比較范圍起點為一段閉路磨礦產(chǎn)品，終點為最終鐵精礦和尾礦，不包括精礦脫水和尾礦輸送。鐵精礦最終指標為TFe>62%，回收率>65%。兩類礦石分別比較兩種試驗選礦工藝，即“單一磁選”和“磁選+反浮選”工藝。兩種類型礦石和兩種選別工藝形成4種方案，簡述如下。

(1)方案Ⅰ：石英型鐵礦石“單一磁選”。粗磨旋流器溢流自流到一段磁選作業(yè)，一段磁選精礦自流到二段再磨泵池，進入二段再磨回路。二段旋流器溢流自流到二段磁選作業(yè)，二段磁選精礦自流到三段再磨泵池，進入三段再磨回路，三段再磨細度為-0.037mm占84%。三段分級溢流自流到三段磁選作業(yè)，磁選精礦自流到四段磁選作業(yè)，通過四段磁選獲得最終精礦。一段、二段、三段、四段磁選尾礦合并為總尾礦。

(2)方案Ⅱ：石英型鐵礦石“磁選+反浮選”。粗磨旋流器溢流自流到一段磁選作業(yè)，一段磁選精礦自流到二段再磨泵池，進入二段再磨回路。二段旋流器溢流自流到二段磁選作業(yè)，二段磁選精礦自流到三段再磨泵池，進入三段再磨回路，三段再磨細度為-0.045mm占85%。三段分級溢流自流到三段磁選作業(yè)，磁選精礦自流到反浮選作業(yè)。一段、二段、三段磁選尾礦合并為總尾礦。反浮選作業(yè)由一粗、一精、三掃組成。

(3)方案Ⅲ：絹云母型鐵礦石“單一磁選”。粗磨旋流器溢流自流到一段磁選作業(yè)，一段磁選精礦自流到二段再磨泵池，進入二段再磨回路。二段旋流器溢流自流到二段磁選作業(yè)，二段磁選精礦自流到三段再磨泵池，進入三段再磨回路。三段分級溢流自流到三段磁選作業(yè)，三段磁選精礦自流到四段再磨回路，四段再磨細度為-0.030mm占91%。四段分級溢流自流到四段磁選作業(yè)，四段磁選精礦通過五段磁選獲得最終精礦。一段、二段、三段、四段、五段磁選尾礦合并為總尾礦。

(4)方案Ⅳ：絹云母型鐵礦石“磁選+反浮選”。粗磨旋流器溢流自流到一段磁選作業(yè)，一段磁選精礦自流到二段再磨泵池，進入二段再磨回路。二段旋流器溢流自流到二段磁選作業(yè)，二段磁選精礦自流到三段再磨泵池，進入三段再磨回路，三段再磨細度為-0.045mm占95%。三段分級溢流自流到三段磁選作業(yè)，磁選精礦自流到反浮選作業(yè)。一段、二段、三段磁選尾礦合并為總尾礦。反浮選作業(yè)由一粗、一精、三掃組成。

3.2 方案中主要設(shè)備

兩類礦石、兩種選別工藝組成的4種工藝方案比較的主要設(shè)備見表1。由表1可知，方案Ⅰ和方案Ⅱ相比，方案Ⅰ磨礦細度細，三段磨礦規(guī)格稍大，多一段磁選；方案Ⅱ三段磨礦稍粗，但是增加反浮選設(shè)備；方案Ⅲ和方案Ⅳ的比較結(jié)果與方案Ⅰ和方案Ⅱ相似。總體而言，磁選+反浮選設(shè)備數(shù)量多。

表1 選別工藝方案比較主要設(shè)備表

注：表格中數(shù)據(jù)僅為方案比較用。

3.3 方案比較分析

兩類礦石、兩種選別工藝組成的4種工藝方案的投資和生產(chǎn)成本指標見表2。

對表2的各項數(shù)據(jù)進行分析如下。

表2 選別工藝方案比較指標

注：①表格中數(shù)據(jù)僅為方案比較用；②已考慮反浮選礦漿加熱所需蒸汽量。

(1)對投資進行分析，方案Ⅰ石英型鐵礦石“單一磁選”的工藝設(shè)備投資高于方案Ⅱ，基建投資方案Ⅰ占優(yōu)勢，綜合比較方案Ⅱ優(yōu)于方案Ⅰ，總體投資少902.72萬元。絹云母型鐵礦石總體趨勢同石英型鐵礦石，由于方案Ⅲ需要4段磨礦，因此方案Ⅲ比方案Ⅳ在總體投資上多3 560.8萬元，綜合比較方案Ⅳ略占優(yōu)勢。

(2)從生產(chǎn)經(jīng)營費用分析，方案Ⅱ和方案Ⅳ在藥劑消耗量、新水消耗量和所需消耗蒸汽量方面都大大增加，這導(dǎo)致綜合生產(chǎn)成本方案Ⅰ優(yōu)于方案Ⅱ，方案Ⅲ優(yōu)于方案Ⅳ。方案Ⅰ比方案Ⅱ少5 295.53萬元/a，方案Ⅲ比方案Ⅳ少8 652.65萬元/a?？傮w比較“單一磁選”的選別方案稍優(yōu)。

(3)綜合比較，方案Ⅱ和方案Ⅳ對礦石的適應(yīng)性好，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)，總體投資低，但是工藝流程長，藥劑消耗量及蒸汽量大，生產(chǎn)運營成本高。從項目的整體效益考慮，采用工藝流程簡單，更便于操作，且前期投資相對較低的工藝方案更適合于新建項目開發(fā)的需要，方案Ⅰ和方案Ⅲ更具有優(yōu)勢。

4 結(jié)語

基于選礦試驗研究情況，對某鐵礦兩類礦石、兩種工藝的選別工藝方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。根據(jù)目前的試驗結(jié)果和確定的工藝流程指標，從技術(shù)經(jīng)濟綜合指標分析，該新礦山采用“單一磁選”的方案Ⅰ和方案Ⅲ更適宜。主要原因為該工藝流程更簡潔，所需設(shè)備類型和數(shù)量少，操作簡單，維護方便，前期投資低，前期經(jīng)濟效益好?！按胚x+反浮選”工藝的方案Ⅱ和方案Ⅳ雖然能提高精礦指標，但是該工藝需要增加設(shè)備種類和數(shù)量，特別是增加藥劑、水、蒸汽等材料消耗，工藝流程變得復(fù)雜，增加前期投資。