鞍矿三大选矿厂工艺技术改造评述

 0引言

    近年来，鞍钢为了提高市场竞争力，以求在激烈的国内外市场竞争中求得更好的生存和发展，满足对矿山铁精矿提出“精料”的要求。鞍山矿业公司作为鞍钢重要的原材料基地，责无旁贷地担当起确保为鞍钢提供“精料”的责任。公司2005年铁精矿产量达到1170多万t，到2010年铁精矿产量将在2005年的基础上增加一倍。长期以来。由于鞍山矿业公司各选矿厂入选的矿石大多具有矿物组成和结构构造复杂、矿物嵌布粒度细、原矿品位较低的特点，使选矿技术指标一直不高。从2000年开始，公司加快了选矿厂的改造步伐，选矿技术指标连年上升，有些已位于国内领先水平。本文介绍齐大山、大孤山选矿厂和东鞍山烧结厂近年来工艺改造情况，并分析其工艺流程特点，提出相关建议。

1  三大选矿厂工艺流程改造前后工艺指标

1．1  齐大山选矿厂工艺流程改造前后工艺及指标

    该厂改造前有两个选矿车间，一选车间所采用的工艺流程为“阶段磨矿、重-磁-酸性正浮选”工艺，技术指标为原矿品位28．49％、精矿品位63．60％、尾矿品位11．36％、金属回收率73．20％。二选车间的工艺流程由两部分组成：1)“焙烧、连续磨矿、磁选-细筛再磨”工艺；2)“焙烧、阶段磨矿、重选-磁选-细筛再磨”工艺。两种工艺的精矿合并后进入脱水槽，脱水槽底流为最终精矿。车间技术指标为原矿品位29．26 9，6、精矿品位63．26％、尾矿品位10．44％、金属回收率77．03％。

    改造的主要部分是将原来一选车间细粒部分的酸性正浮选改为阴离子反浮选。改造后的工艺流程为两个车间统一于“阶段磨矿、重-磁-阴离子反浮选”工艺，2005年选矿技术指标为原矿品位29．16％、精矿品位67．67％、尾矿品位11．96％、金属回收率71．65％。1．2东鞍山烧结厂选矿车间工艺流程改造前后工艺及指标

    东鞍山烧结厂有两个选矿车间，一选车间处理的是东鞍山铁矿石，二选车间处理的是眼前山铁矿石。改造的是一选车间，原工艺流程为“连续磨矿-单一浮选”工艺，技术指标为原矿品位32．74％、精矿品位59．98％、尾矿品位14．72％、金属回收率72．94％。

一选车间改造的主要部分是将原来的连续磨矿改为阶段磨矿，将单一浮选改为重-磁一阴离子反浮选联合流程。改造后的工艺流程为“连续磨矿、中矿再磨、重-磁-阴离子反浮选”工艺。2005年选矿技术指标为原矿品位32．39％、精矿品位64．74％、尾矿品位16．70％、金属回收率65．28％。

1．3大孤山选矿厂工艺流程改造前后工艺及指标

    大孤山选矿厂有两个选矿车间，分别是磁选和三选车间。磁选车间采用的工艺流程是“阶段磨矿、磁选-细筛再磨”工艺，2000年其技术指标为原矿品位31．88％、精矿品位66．33％、尾矿品位8．86％、金属回收率83．34％。三选车间采用的工艺流程是“连续磨矿、磁选-细筛再磨”工艺，2000年以前的技术指标为原矿品位31．88％、精矿品位64．21％、尾矿品位9．62％、金属回收率82．13％。显然三选车间的选矿技术指标明显低于磁选车间。

    该厂工艺流程改造情况较为复杂，为了提高三选车间生产技术指标，在充分进行小型试验研究的基础上，确定了将二次球磨机由格子型改为溢流型；将二次磨矿介质由φ60mm圆球改为φ35mm×45mm圆棒；对脱水槽进行自动化控制；将一段和二段细筛改为高频振动筛；在三脱后增加一段磁选作业；对磨矿分级实施自动化控制等6项技改措施，并与2001年1～8月完成了工业改造。通过上述措施，三选车间实现了原矿品位31．93％、精矿品位66．33％、尾矿品位8．73％、金属回收率83．67％的较为理想指标。

为了进一步提高大孤山选矿厂两选车间的技术指标．鞍钢集团鞍山矿业公司研究所于2003年1～3月在大孤山选矿厂磁选车间7#系统进行了单一“磁选-细筛”流程工业试验。其主要的提质措施为：将二次分级机改为旋流器，并进行动压自动控制；用唐山陆凯科技公司的振网筛代替尼龙细筛；将现场二、三、四段老式磁选机更换为多磁极磁选机；增加多磁极磁选机为第五段磁选作业。试验取得了理想的指标：原矿品位29．73％、精矿品位67．44％、尾矿品位10．25％、金属回收率77．27％。按此工艺对大孤山选矿厂进行了技术改造，2005年选矿技术指标为原矿品位30．92％、精矿品位66．97％、尾矿品位8．78％、金属回收率82．41％。

2三大选矿厂工艺流程改造的特点

2．1  较好地适应铁矿石的工艺矿物学特点

    齐大山选矿厂和东鞍山烧结厂人选的铁矿石，在其具有品位低、嵌布细、结构构造复杂的同时， FeO的变化较为频繁。改造前的两个工艺流程对 FeO变化的适应性较差；改造后的工艺流程对 FeO变化的适应性较好。齐大山选矿厂一选车间原来采用的“阶段磨矿、重-磁-酸性正浮选”的工艺流程，指标低的主要原因是细粒选别部分选矿效果差。当FeO含量低时，细粒选别部分弱磁精矿量较少，选别效果好，精矿品位较高。而此时细粒选别部分强磁-酸性正浮选的入选量较大，选别效果差，指标不好。当FeO含量高时，反之亦然。细粒选别部分弱磁精矿量较大，选别效果较差，精矿品位较低。而此时细粒选别部分强磁-酸性正浮选因为入选量较小，选别效果和指标较好。这种因 FeO含量变化导致进入弱磁选和强磁-酸性正浮选量的波动在选别上最突出的负面影响是质的变化，造成细粒选别的精矿质量低。齐大山选矿厂改造后的工艺流程为“阶段磨矿、重-磁-阴离子反浮选”，该流程细粒部分不出精矿。由于将弱磁和强磁精矿合并给人阴离子反浮选，使FeO含量变化对细粒选别工艺影响弱化了很多，使工艺流程环节更加顺畅，这是齐大山选矿厂工艺流程改造后指标提高的重要原因之一。东鞍山烧结厂一选车间原来采用的“连续磨矿-浮选”工艺流程，对Fe0含量变化适应性较差。因为是连续磨矿，过磨现象较突出，同时FeO含量的变化在一定程度上反映了磁铁矿、菱铁矿、褐铁矿含量的变化。由于磁铁矿的可浮性低于赤铁矿和假象赤铁矿，而菱铁矿和褐铁矿相对容易泥化，所以造成东鞍山烧结厂一选车间原工艺流程技术指标低。采用改造后的工艺流程后，过磨的问题相对减少，加之粗细分选后实现了窄级别人选的合理选矿过程，使改造后的工艺流程比改造前的工艺流程对FeO变化的适应性更强。

2．2改造后的工艺流程结构更合理

    三大选矿厂改造后的工艺流程均采用了阶段磨选工艺，选别的针对性更强，工艺环节间的配合更合理。

    齐大山选矿厂和东鞍山烧结厂采用的原则工艺流程均为阶段磨选、重-磁-浮联合流程，该流程具有以下优点：

    ——采用了阶段磨选的方法，既节省了磨矿过程中的能量消耗，也避免了因连续磨矿后进行选别所造成的过磨给选别作业带来的负面影响。

    ——粗细分选中的粗粒级别由于相对好选，采用运行经济、选分效果较好的螺旋溜槽进行选别；细粒级由于相对难选，用运行成本较高、选分效果高效的强磁-阴离子反浮选工艺。既提高了选别过程中的针对性，确保得到较高的选别指标；又实现了较低运行成本的工作状态。同时粗细分选工艺的应用，本身就是一个窄级别入选的合理选矿过程，有利于提高选矿效果，改善选矿作业的指标。

    ——采用阶段磨选在节能的同时，实现了较高铁精矿品位水平下铁精矿较粗粒度水平，对于改善过滤等环节十分有利。

大孤山选矿厂改造后的工艺流程除具有阶段磨选节能的优点外，最可贵的是该工艺流程没有采用反浮选工艺，仅仅立足单一“磁选-细筛”工艺。没有应用浮选工艺，可使铁精矿提铁降硅技术指标有了较大的提高，率先在国内走出一条依靠单一“磁选-细筛”工艺实现细粒磁铁矿提铁降硅之路。

2．3  “强磁选-阴离子反浮选”工艺组合效率更高

受齐大山、东鞍山入选赤铁矿石特点的影响，磨矿过程的过磨现象较明显。因此，脱泥抛尾显得十分重要。强磁选是目前最有效的赤铁矿石脱泥抛尾设备。当然强磁选作业也有选别上的劣势．即选别目前入选的铁矿石难以直接获得高品位的精矿。相反，阴离子反浮选工艺容易获得高品位的精矿，但要求有较好入选物料，即进入阴离子反浮选工艺的物料品位要较高，含泥量要较少，而这一点正是强磁选作业的优势所在。所以磁选和阴离子反浮选工艺在选别目前人选的铁矿石具有工艺流程上较好的互补性。

2．4新设备、新药剂的应用为工艺流程改造注入强大活力

    鞍矿三大选矿厂工艺流程改造过程中，新设备、新药剂的应用为工艺流程提高技术指标做出了较大的贡献。主要表现在：

    ——SLon立环脉动高梯度强磁机的应用大大改善了赤铁矿的选矿指标。该设备已在齐大山选矿厂和东鞍山烧结厂广泛应用，效果显著(表1)。

    ——新药剂的应用大大改善了赤铁矿的选矿指标。其突出特点是：1)在齐大山选矿厂开始技术改造时，表现为阴离子反浮选捕收剂代替酸性正浮选捕收剂，指标提高幅度明显；2)目前阴离子反浮选捕收剂发展更新步伐较快。齐大山选矿厂刚开始技术改造时用阴离子反浮选捕收剂代替酸性正浮选捕收剂的指标对比见表2；齐大山选矿厂改造后用Mz-21代替RA315，用RA515代替Mz-21的指标对比见表3、4。

    目前，RA715和RA915已经研制成功， RA715和RA515所用原料、制备方法略有不同，但制备后RA515药剂有效成分为70％，而RA715却为98％以上，效能基本相近。原料RA-915药剂采用完全不同于RA515和RA715的原料进行氯化等反应而制得，据介绍对难选矿石选别效果更好。

    ——振网筛和多磁极磁选机等设备的应用为磁铁矿提铁降硅工作提供了新的途径。振网筛在大孤山选矿厂工业试验应用，从根本上解决了原来使用尼龙细筛造成的3次磨矿循环量大的问题，提高了球磨机的工作效率，优化了工艺流程结构，提高了选矿技术指标。多磁极磁选机依靠其独特的原理，使其在选分过程中更有利于提高精矿品位。

——选矿厂自动化推进了铁精矿提铁降硅工作的开展。目前，选矿厂自动化工作在鞍矿发展较快。球磨机、旋流器、脱水槽、浓密机底流浓度及浮选加药系统自动控制及矿浆自动转换阀门等一系列在选矿厂应用针对性较强、可操作性强、经济效益较为明显的自动化项目在三大选矿厂得到了广泛的推广应用。

3今后应加强的工作

3．1  加强针对东鞍山铁矿石选矿药剂的研究工作

    改造后的东鞍山烧结厂选矿车间的工艺流程，精矿品位已提高到64．5％以上，但尾矿品位较高。进一步分析表明。造成尾矿品位高的主要原因是阴离子反浮选尾矿品位高。其主要原因是东鞍山铁矿石具有有用矿物和脉石矿物组成复杂，且脉石矿物变化较频繁的特点。由于阴离子反浮选选别过程中依靠化学吸附完成捕收过程，捕收作用强。因此在阴离子反浮选过程中，可通过增加药剂用量提高精矿品位，但势必导致尾矿品位高；同时要降低尾矿品位而降低捕收剂用量，势必造成精矿品位低。从总体上说，目前东鞍山烧结厂应用的阴离子捕收剂对东鞍山铁矿石的适应性较差。所以要实现选别过程的最优化，必须研究能较好适应东鞍山铁矿石较为复杂脉石矿物的新型捕收剂。

同时要加强选矿药剂复合化、绿色化的研究工作。目前应用的阴离子反浮选药剂种类多、配制复杂。如何实现浮选药剂的应用复合化、配制常温化、绿色无毒、无污染、可降解，还有许多工作需要去研究。

3．2  加强确立合理精矿品位的研究工作

在整个钢铁生产过程中，铁精矿生产处于采矿、选矿、烧结、炼铁链条的中间环节，铁精矿品位处于承前启后的关键位置。铁精矿品位的高低，既影响烧结炼铁过程中的经济效益，也影响选矿成本和资源利用率的高低。北科大的袁怀雨教授曾对某矿山合理精矿品位进行过研究，有效地指导了生产实践。对鞍矿各选厂入选矿石而言，由于具有品位低、嵌布细、结构构造复杂等特点，其合理精矿品位有一定的特殊性；同时资源短缺的问题在我国近期表现得更加突出，为更好地缓解我国铁矿石资源的矛盾，加强鞍矿各选矿厂合理精矿品位的研究工作是十分必要的。

3．3  加强铁精矿品位高低对烧结技术影响的研究

目前SiO2含量低时，烧结矿强度降低，过低时影响烧结工艺正常工作。鞍矿各选矿厂铁精矿提铁降硅后，所生产的铁品位过高、SiO2含量过低的铁精矿已经对鞍钢烧结技术产生了负面影响。通过研究合理的精矿品位使烧结技术水平得到最好发挥，对实现选烧过程中综合效益最大化具有重要意义。

3．4加强铁精矿品位稳定性的控制

    铁精矿品位稳定性的好坏，对于后续作业有着直接的影响。要加强对铁矿石的跟踪管理，做好矿石综合配矿工作与矿石可选性的预报工作的统一；选矿厂要提高自动化水平，加强快速检测工作，为岗位及时调整操作提供有力的保证。