某铁资源综合回收选矿工艺研究 矿物加工工程专业 本科毕业论文.docx
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某铁资源综合回收选矿工艺研究矿物加工工程专业本科毕业论文
新疆某铁资源综合回收选矿工艺研究
摘要
本课题对新疆某铁矿资源进行了综合回收的选矿工艺研究;该矿主要是以赤铁矿为主,次有磁铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿等伴生。
针对矿石中铁矿物主要是难选的氧化矿,其结晶粒度细、矿物成分比较复杂、矿物镶嵌关系复杂等特点;实现对该铁矿资源的综合回收是本课题的主要内容和难点。
我们对该矿石采用破碎、磨矿、弱磁选、强磁选、重选、浮选以及化学选矿等选矿方法进行试验,对原矿进行了工艺矿物学研究以及选矿工艺研究,开展了相关工艺条件试验并进行了几个选矿方法的联合工艺流程试验。
并取得了如下成果:
(1)确定了该赤铁矿的品位较高,氧化程度较重,并对矿石组成和脉石矿物、结构构造、嵌布特征以及矿石的可碎、可磨性有了清楚的认识。
(2)通过选矿工艺试验研究,对多种选矿方法的综合比较之后,确定出了合理的工艺流程。
最终确定可采用重选-磁化焙烧-再磨-弱磁选工艺流程和重选-磁化焙烧-再磨-弱磁选-酸洗(水洗)工艺流程均比较适合用于该矿样的铁矿物的回收。
能够得到品位≥60%的铁精矿产品。
此次研究实现了该铁矿的综合回收,最终产品符合要求,为选别该矿提供了可行、合理的工艺流程和工艺条件,有了较为科学的参考依据。
关键词:
氧化铁矿、磁化焙烧、酸洗、综合回收
ComprehensiveRecoveryIronmineralsProcessfromaCertainofXinjiangOre
ABSTRACT
ThesubjectofironoreresourcesinXinjiangacomprehensivecollectionofMineralTechnology;mine,mainlyhematite,minoraremagnetite,Specularite,limonite,sideriteassociated.Fororemineralsofironoxideoreisrefractory,itsfinegrainsize,mineralcompositionisrathercomplicated,andcomplicatedrelationsbetweenthecharacteristicsofmineralinlay;achievecomprehensiverecoveryoftheironoreresourcesarethemaincontentsofthisissueanddifficult.Throughtheuseoftheorecrushing,grinding,lowintensitymagneticseparation,highintensitymagneticseparation,gravityseparation,flotationandchemicalbeneficiationbeneficiationmethodssuchastestscarriedoutonProcessMineralogyoforeandbeneficiationprocessofcarryingouttherelevantconditionstrialandconductedajointprocessofseveralbeneficiationtest.Andobtainedthefollowingresults:
(1).Determinethehighgradehematite,oxidizedheavy,andhaveaclearunderstandingofheorecompositionandganguemineralcomposition,textureandstructure,embeddedfabrictcharacteristicscrushabilitygrindability
(2).MineralProcessingbyexperimentalresearchonavarietyofbeneficiationcomprehensivecomparisons,identifythereasonableprocess.Andfinallyfinalizethegravityseparation-magneticroasting-andthengrinding-lowintensitymagneticseparationprocessandthegravityseparation-magneticroasting-andthengrinding-MagneticSeparation-Pickling(washing)processaremoresuitableforthekindofironoreminematerialrecovery.Canbeget≥60%gradeironoreproducts.
Theresearchachevedthecomprehensiverecoveryoftheiron,thefinalproductmeettherequirements.forsortingthemineprovidesafeasibleandreasonableprocess,withamorescientificbasis.
Keywords:
Ironoxide;Magneticroasting;Pickling(Washing);Comprehensivecollection
第一章绪论........................................................1
1.1课题研究背景................................................1
1.2课题研究的国内外现状........................................3
1.2.1工艺方面..............................................5
1.2.2选矿药剂方面..........................................7
1.2.3设备方面..............................................7
1.3课题研究的内容及技术思路....................................9
1.4课题研究的目的和意义........................................9
第二章工艺矿物学研究..............................................11
2.1前言.......................................................11
2.2矿样的采取和加工...........................................11
2.2.1采样.................................................11
2.2.2样品加工.............................................11
2.3工艺矿物学研究.............................................11
2.3.1矿石性质.............................................11
2.3.2矿石结构构造及嵌布特征...............................12
第三章选矿工艺试验研究............................................14
3.1磨矿试验....................................................14
3.1.1磨矿细度..............................................14
3.1.2铁矿物单体解离度......................................15
3.1.3磨矿细度与弱磁选试验..................................16
3.2筛分试验....................................................17
3.3磁选试验....................................................21
3.3.1不同场强的磁选试验....................................21
3.3.2强磁选试验............................................22
3.3.3弱磁-强磁流程试验.....................................23
3.4浮选试验....................................................25
3.4.1浮选介质pH试验.......................................26
3.4.2调整剂硫酸试验........................................27
3.4.3调整剂氟硅酸铵试验....................................28
3.4.4抑制剂水玻璃试验......................................29
3.4.5捕收剂PHC试验........................................31
3.4.6浮选时间试验..........................................32
3.4.7矿浆温度试验..........................................33
3.4.8矿浆浓度试验..........................................34
3.4.9浮选工艺流程试验......................................35
3.5重选试验....................................................37
3.5.1不同磨矿细度重选试验..................................37
3.5.2重选中矿再重选试验....................................38
3.6化学选矿试验................................................39
3.6.1焙烧-弱磁试验.........................................40
3.6.2酸洗试验..............................................45
3.7联合流程试验................................................46
3.7.1重选-磁化焙烧-再磨-弱磁选工艺流程试验................46
3.7.2重选-磁化焙烧-再磨-弱磁选-酸洗工艺流程试验...........49
第四章结论........................................................52
致谢...............................................................53
参考文献...........................................................54
附录...............................................................57
第一章绪论
1.1课题研究背景
铁,是世界上发现最早,利用最广,用量最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。
铁矿石主要用于钢铁工业,机械生产,冶炼含碳量不同的生铁和钢。
此外,少量的铁矿石还用于作合成氨的催化剂、天然矿物颜料、饲料添加剂和名贵药石等。
十九世纪中期以来,钢铁一直是最重要的结构材料,在国民经济中占有极重要的地位,是社会发展的重要支柱产业,是现代化工业最重要和应用最多的金属材料。
所以,人们常把钢、钢材的产量、品种、质量作为衡量一个国家工业、农业、国防和科学技术发展水平的重要标志。
为此,作为炼铁原料的铁矿,自从19世纪中期发明转炉炼钢法逐步形成钢铁工业大生产以来,铁矿的需求量也处于持续上升的状态。
我国是世界上铁矿资源比较丰富的国家之一,到目前为止,全国已发现各类铁矿床(点)8896处,分布在28个省、市、自治区的600个县内[1]。
虽然我国铁矿资源丰富,资源总量居世界前列,但是资源禀赋条件很差。
随着我国钢铁产能的不断扩张,自产铁矿资源的供应量在逐步萎缩,钢铁工业发展所需要的铁矿石越来越依赖于进口,且进口量逐年呈上升之势[2]。
据钢铁协会2003年调查,2005年全国将有高炉599座,如果生产能力全部释放,将年生产生铁3.1亿吨;2010年将有高炉652座,将年生产生铁3.9亿吨。
很明显,这些数字都预示着我国将要消耗大量的铁矿资源。
截至2002年底,全国铁矿石储量为118.36亿吨(其中富铁矿储量为2.84亿吨,占总储量的2.4%),基础储量为213.57亿吨(其中富铁矿储量为4.98亿吨,占总储量的2.33%),遍及全国29个省、市和自治区的700多个县、旗。
但是我国铁矿资源禀赋特点是中小矿多、大矿少;贫矿多、富矿少;伴生矿多、采选难度大、生产成本高,缺乏市场竞争力;而且中小矿山资源的逐渐枯竭造成产能消失,如此使得我国铁矿石的生产情况一直处于徘徊状态,生产不能满足市场需求,供需缺口持续扩大[3]。
在目前情况下,我国铁矿资源的生产已经远远满足不了国内的消费需求,随着我国经济建设的发展,在钢铁消费达到饱和点之前,我国对钢铁资源的消费量还会逐步扩张,为此必须消耗大量的铁矿资源。
经过20世纪六、七十年代先后两次以找富矿为重点的铁矿会战,我国铁矿地质勘查工作程度已相当高,50多年的地质勘查工作表明:
我国铁矿资源的赋存格局已经基本清楚,今后难以找到大型富铁矿床。
因此可以说我国铁矿资源今后不会有多大的变化,即使有新铁矿床发现,其开发利用条件也不会比现有的铁矿资源好。
另外,我国铁矿资源绝大部分为贫矿,它的平均品位仅在30%左右,而且结构复杂,有害杂质的含量是进口矿石的几倍。
有资料显示,我国铁矿石品位每5年下降一个百分点,再加上部分铁矿石开采受技术经济条件的限制,其开发利用难度很大。
所以综合地分析,我国铁矿资源的供应已经处于高度紧张状态[4]。
随着我国铁矿资源的供需缺口在持续扩大,供应不足部分必须依靠进口来解决。
国际铁矿石市场分为欧洲市场和亚洲市场。
铁矿石的主要出口国是巴西、澳大利亚等国,主要进口国是欧盟各国,以及东亚的中、日、韩等产钢大国。
主要铁矿石出口商有巴西的淡水河谷公司、萨马科公司、那米萨公司[5];澳大利亚的RioTinto、BHPBilliton等铁矿公司[6]。
1990年我国进口富铁矿石1419万吨,到2002年进口量已突破1亿吨大关,2003年达到1.48亿吨,进口依存度也从1990年的6%猛升到2003年的53%。
2004年我国富铁矿或铁精粉进口量已突破2亿吨。
近几年我国钢产量连攀新高,国内铁矿石生产不能满足钢铁生产发展需要,进口铁矿已经成为我国重要战略资源类工业原料之一。
我国铁矿石的进口主要集中于澳大利亚、巴西、印度和南非。
国外铁矿资源像澳大利亚多为赤铁富矿,其粉矿品位63%,块矿品位64%;巴西铁矿也是赤铁富矿,其粉矿品位65%-67%;印度铁矿粉品位63%,块矿品位63%-65%。
澳大利亚、印度、巴西、南非4国占中国铁矿石进口量的比重2005年为90%。
2007年为87.4%[7]。
“十五”期间,我国铁矿石进口量从2001年的9231万t增加到2005年2.75亿t,增加了1.8亿t,增长200%,增加量超过以前的世界第一、目前世界第二大进口国日本的进口总量。
2007年,我国共进口铁矿石3.83亿t。
近几年进口价格上涨幅度较大在2004年世界铁矿石价格上涨了18.6%的基础上,2005年上涨71.5%,2006年又上涨19%。
2007年我国进口铁矿石整体平均到岸价格为88.22美元/t,同比上升37.6%。
由此可见,铁矿的进口对于国民经济也是一个负担[8]。
由于钢铁业的迅猛发展,铁矿石资源不足问题将是长期性的,铁矿石资源成为制约中国钢铁工业健康发展的主要瓶颈之一,国际价格的浮动对钢铁制造业及国民经济发展全局产生了较为严峻的挑战,直接影响我国的经济安全。
进口量的增加将使铁矿石价格受制于人,钢铁业的健康发展势必受到影响,要解决或缓解此项矛盾,必须理性的利用我国矿产资源,理性的利用方法应该是保护性开采,提高回采率,调整矿石的工业品位标准及通过选矿技术进步提高资源利用率等,以有效缓解铁矿石资源不足而过分依赖进口的问题。
所以,为了缓解这种现状,研究和开发国内一些贫矿,有着重要的现实意义。
国外铁矿石含铁高,硅、铝、磷、硫低,到岸价格和国内自产铁精矿相近,因此,国外铁矿石在中国市场上具有很强的竞争性。
所以,国内铁矿山必须在提高铁精矿品位及降低杂质上下功夫。
1.2课题研究国内外现状
近几年,各大铁矿选矿厂纷纷针对各自的矿石性质,对其生产工艺进行改进,以求得最合理的工艺布局。
同时,对旧的、效率低下的生产设备进行更新换代,引进先进高效的分选设备以提高整个工艺的生产效率及产品质量。
可以说,新工艺以及新型高效分选设备的研发与应用在铁矿选矿技术的发展中起到了至关重要的作用。
1.2.1工艺方面
美国恩派尔选厂在六十年代初,用胺作捕收剂,对磁选精矿进行反浮选,使铁精矿品位由64.5%提高到66.5%,作业回收率为95%,用胺浮出硅石以提高磁选铁精矿品位的反浮选工艺,在加拿大,美国一些选厂得到推广。
加拿大亚当斯选厂采用反浮选,使磁选精矿品位由63.9%提高到76.3%,含硅3一5%。
穆斯山选矿厂磁选精矿经反浮选后品位提高到66.4%,含硅量降至7.2%,铁的总回收率为87%。
国外一些选厂生产实践表明,用胺浮出硅石,以提高磁精矿品位的反浮选是生产优质精矿,提高生产能力的有效方法之一,美国和加拿大用这种方法生产高品位精矿,每年可达1000万吨[9]。
随着钢铁产量的增长,选矿所处理的矿石愈来愈贫,嵌布粒度也愈来愈细。
近十几年来,美国、苏联、加拿大、西德和巴西等国都加紧了对铁矿石选矿的科学研究,特别是在细粒和微细粒弱磁性贫铁矿选矿技术研究上有重大进展。
国外七十年代投产的细粒和微粒赤铁矿选矿厂,几乎都采用阳离子反浮选,用胺类做捕收剂,用玉米淀粉做抑制剂。
都获得良好的工业生产指标;国外对反浮选工艺十分重视,在选别贫赤铁矿工艺上得到广泛应用。
用强磁选处理极细粒嵌布的贫赤铁矿石的趋势也越来越明显,湿式强磁选机研制成功和应用是七十年代又一重大进展,目前虽然类型较多,但普遍应用的是琼斯型强磁选机。
目前在巴西、利比里亚、加拿大等部分铁矿选厂中应用,较多的是用于生产优质精矿[10]。
攀枝花冶金矿山公司对钒钛磁铁矿石的破碎产品直接进行细磨采用一段闭路磨矿和二段磁选一段扫选的工艺流程得到了含铁51.59%回收率为74.47%的铁精矿。
对于白云鄂博铁矿采用弱磁强磁浮选联合流程综合回收铁铌稀土矿物,其特点是在磨矿粒度达到200目占95%96%时用弱磁选回收磁性铁矿物以强磁选舍弃含铁硅酸盐并使稀土矿物铌矿物在强磁中矿中初步富集再从中用浮选法回收铌矿物及稀土矿物可以得到很好的稀土和铌精矿产品指标以及品位65.29%回收率为77.13%的铁精矿[11、12]。
鞍钢集团弓长岭矿业公司贫赤铁矿的生产开始于1975年,采用的工艺为磁选一重选联合工艺流程,虽经多次改造生产技术指标一直徘徊在精矿品位63%左右,金属回收率70%左右。
严重影响公司的生产经营,于1998年被迫停产。
随着近几年选矿技术的进步和高效选矿设备的出现,贫赤铁矿的选矿技术指标取得了跨越性提高[13、14]。
为此根据原矿的性质,结合其它选厂同类矿石的生产工艺进行了阶段磨矿、强磁一重选一阴离子反浮选工艺(即磁打头)和阶段磨矿、重选一强磁一阴离子反浮选工艺(即重打头)流程试验。
从试验结果和流程结构上看,阶段磨矿、重选一强磁一阴离子反浮选工艺流程是处理弓长岭贫赤铁矿石的合理流程,在原矿品位28.78%的条件下,采用该流程进行连选试验获得的指标为综合精矿品位67.79%、综合尾矿品位7.95%、金属回收率81.99%。
鞍钢调军台选矿厂是国家“八五”重点建设工程,设计处理能力900万t/a,该厂在国内率先采用连续磨矿-弱磁-强磁-阴离子反浮选工艺流程,该工艺一经投产,就显示出反浮选工艺在提质降硅方面的巨大优势。
高效的选矿药剂也起了关键作用。
目前该厂的选矿技术指标为:
原矿含铁29.16%,铁精矿品位66.15%,SiO26%,铁回收率84%。
调军台选矿厂的成功投产,为阴离子反浮选工艺在我国氧化铁矿选矿厂的推广应用起到了示范作用[15]。
闪速磁化焙烧技术:
磁化焙烧是将铁矿石加热到一定温度后,在相应气氛中进行物理化学反应,矿石矿相发生转变的过程。
铁矿石经磁化焙烧后,弱磁性矿物的比磁化系数显著提高,转变为强磁性矿物,而脉石矿物的磁性基本不变;焙烧矿再进行磁选分离或浮选分离获得铁精矿。
按焙烧气氛,磁化焙烧可分为还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧、氧化—还原焙烧、还原—氧化焙烧。
磁化焙烧的炉型有竖炉、回转窑、沸腾炉和闪速炉。
闪速炉是长沙矿冶研究院、武汉理工大学经过长期潜心研究,联合研发出的新型高效多级循环悬浮流态化磁化焙烧装置,已获国家发明专利[16]。
由于复杂难选铁矿石种类繁多,储量巨大,极其难选,采用常规机械物理选矿工艺,此类资源难以经济、高效利用,更难以得到高品位、低杂质的铁精矿。
但是很多不同类型的难选铁矿石经闪速磁化焙烧—弱磁选,所得铁精矿品位(57%~61%)和回收率均较高,证明闪速磁化焙烧工艺可较好地解决此类资源的经济、高效利用问题[17]。
与传统回转窑、竖炉等焙烧方式相比,闪速磁化焙烧技术可以提高了弱磁性铁矿物磁化反应的效率、焙烧装置容积利用率高、焙烧温度、气氛、固气比具有较宽的操作范围、燃烧和磁化反应分别在独立的设备中进行,可避免回转窑焙烧过程中容易出现的因局部温度过高而引起的结圈问题,提高了工艺设备的作业率、工艺主体装置传动部件少,维修方便
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