【技术干货】铁矿选矿工艺大汇总

日期:2022-09-27



  目前,自然界中已发现的含铁矿物约有300多种,按照化学组成分类,常见的铁矿石主要有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。不同性质的铁矿石,其选矿工艺自然各不相同。下面,我们将向大家一一讲解不同类型的铁矿石选矿工艺。

  根据含铁矿物种类的不同,磁铁矿石可分为单一磁铁矿和多金属磁铁矿。一般,单一磁铁矿石常采用弱磁选法选别,多金属磁铁矿石则多采用联合工艺流程进行选别。

  单一磁铁矿石中铁矿物绝大部分是磁铁矿,其组成简单、磁性强、易磨易选,因此常采用弱磁选方法进行选别。

  ◆ 当磨矿粒度大于0.2mm,多数铁矿磁选厂常采用一段磨矿-磁选工艺流程;

  ◆ 若在粗磨阶段便分出合格尾矿,磁铁矿磁选厂则应采用阶段磨矿-磁选工艺流程;

  ◆ 对于干旱缺水地区来说,磁铁矿选厂可考虑采用干式磨矿-干式磁选工艺流程;

  ◆ 被贫化的富磁铁矿石或贫磁铁矿石,一般可先用干式磁选工艺剔除脉石,得到块状富矿石后都再经磨矿-磁选工艺流程获得精矿。

  含多金属磁铁矿石脉石中常含有硅酸盐或碳酸盐矿物,伴生钴黄铁矿、黄铜矿以及磷灰石等,一般采用弱磁选-浮选联合工艺流程,即利用弱磁选工艺回收铁,然后通过浮选工艺回收硫化物或磷灰石等。

  通常,含多金属磁铁矿石的弱磁选-浮选联合工艺流程可分为弱磁选-浮选和浮选-弱磁选两种工艺流程,其区别在于磁铁矿与硫化物的连生体去向不同。对于弱磁选-浮选工艺流程而言,连生体主要进入铁精矿中;对于浮选-弱磁选工艺流程而言,连生体主要进入硫化物精矿中。因此,在同样磨矿粒度下,先浮后磁工艺流程可得到含硫化物较低的铁精矿和回收率较高的硫化物精矿。

  赤铁矿作为弱磁性铁矿石,除含有少量磁铁矿外,其杂质嵌布粒度不均且细粒含量较多,矿石性质较为复杂,常采用重选、浮选、磁选及其联合工艺流程进行选别。

  矿床地质品位较高(50%左右),但矿体较薄或夹层较多,采矿时废石混入使矿石贫化。对该类矿石可采用只破碎不磨矿,在粒度较粗的情况下,通过重选工艺丢弃粗粒尾矿,从而恢复地质品位。

  该方法多用于处理嵌布粒度较细、含磁性高的赤铁矿。经破碎后进行磨矿,使矿物实现单体分离,然后通过重选工艺得到细粒高品位精矿。

  但是,由于多数弱磁性铁矿石的强磁选精矿品位不高,而重选工艺单位处理能力较低,故常采用强磁选-重选联合工艺流程,即先采用强磁选工艺丢弃大量不合格尾矿,然后利用重选工艺进一步处理强磁精矿,提高精矿品位。

  浮选法主要用于选别细粒、微粒弱磁性赤铁矿石,包括正浮选和反浮选两种工艺流程。常用浮选药剂有动植物脂肪酸(皂)、氧化石蜡皂、粗塔尔油、氯化酸、氧化煤油、石油磺酸钠、玉米淀粉等。

  利用阴离子捕收剂从原矿中浮出铁矿物,不需脱泥即可在较粗粒度条件下抛尾。该方法用药简单,加工成本低,尤其适于单一赤铁矿石。但需多次精选后才能得到合格的赤铁精矿,且泡沫易发黏,使产品不易浓缩、过滤。

  利用阴离子或阳离子捕收剂从原矿中浮出脉石矿物。其中,阴离子捕收剂反浮选利用钙离子活化后用脂肪酸类捕收剂进行反浮选,得到赤铁精矿。阳离子捕收剂反浮选多使用胺类捕收剂(醚胺、脂肪胺)浮选石英脉石。

  从赤铁矿矿石性质来说,反浮选比正浮选更有优势。因为反浮选工艺捕收的对象是脉石,而正浮选工艺捕收的对象是铁矿物,对于脉石矿物夹杂严重的矿物来说,很难获得高质量的赤铁精矿。

  某些赤铁矿石中含少量磁铁矿,其强磁性矿物易造成强磁场磁选机堵塞。因此,在采用强磁选工艺时,通常需在强磁选作业前增加弱磁选作业,除去或分选出矿石中的强磁性矿物。弱磁选尾矿浓缩后进行强磁粗选和扫选,强磁粗精矿浓缩后经强磁选机精选。该方法适用于处理品位低的磁铁-赤铁矿混合矿石选别。

  在粗磨条件下,通过强磁选回收细颗粒赤铁矿物,排出矿石中的单体石英和易泥化的绿泥石等脉石矿物,起到脱泥和抛尾双重作用,从而为浮选作业创造较好条件。该方法主要适用于选别细粒赤铁矿石。

  针对多数弱磁性赤铁矿石,可先采用强磁选法丢弃大量不合格尾矿,然后利用重选法进一步选出赤铁矿。单靠强磁选出的精矿品位不高,单靠重选法矿物的单位处理量较低,故可采用强磁选-重选联合工艺流程,进一步提高精矿品位。该方法适用于中高品位的赤铁矿石选矿。

  该方法是对赤铁矿石进行磁化焙烧,使赤铁矿或假象赤铁矿转变成磁铁矿,然后利用弱磁场磁选机进行分选,适用于矿物组分比较复杂,而使用其他选矿方法又难以达到理想精矿品位的赤铁矿。

  褐铁矿是一种典型的难处理铁矿石,具有易泥化,选别指标差等特点,常见的褐铁矿选矿方法主要包括重选、磁选、浮选和联合工艺流程。

  通常,褐铁矿重选法常用来处理粗粒嵌布矿石。在生产过程中,多数褐铁矿选矿厂会采用洗矿-重选工艺流程来选别褐铁矿和假象赤铁矿,即先利用筒筛洗矿机、槽式洗矿机及擦洗机洗矿,再利用重介质和跳汰机等重选设备选别。该褐铁矿选矿方法优点在于重选法设备简单、成本低、动力消耗少,但其回收率低,尾矿品位高,不利于资源综合回收。

  由于褐铁矿石里面含有铁,含铁量的不同造成了磁性的差异,我们通过磁性的差异进行选矿,一般多采用强磁选选别褐铁矿石,但此褐铁矿选矿方法对细粒级(-20um铁矿物)回收率较差。

  单一浮选法对细粒铁矿物回收效果较好,但由于褐铁矿石易泥化而严重影响浮选效果,因此可在浮选前考虑脱泥或强化分散矿泥。

  在生产过程中,褐铁矿浮选工艺可选择正浮选或反浮选,研究和实践表明反浮选更适于褐铁矿石的提质降杂。另外,由于褐铁矿颗粒结晶疏松,比表面积较大,在浮选过程中易大量吸附和消耗药剂,因此该褐铁矿选矿方法宜采用多段加药、多段选别的浮选流程,同时中矿返回形成闭路浮选流程会降低选别指标,而中矿集中返回处理要比中矿顺序返回对选别指标的影响要小。

  褐铁矿石经细碎或磨矿后进行洗矿、筛分分级和脱泥处理,粗粒级采用重选法得精矿,中间粒级采用辊式磁选机选别得精矿,细粒级和矿泥采用高梯度磁选机选别得精矿。

  为了提高铁金属回收率,重选中矿可考虑再磨再选,可明显提高精矿铁品位,同时因回收了细粒级和矿泥中的铁矿物,可获得较高的回收率。

  当磨矿细度达到一定值,在磨矿过程中添加碳酸钠和水玻璃,使矿浆可以良好分散,使褐铁矿选择性絮凝,但有时单一絮凝方法因大量粗粒脉石矿物未能脱除而仍难以提高褐铁矿精矿品位,因此可在选择性絮凝基础上再采用浮选法,以获得较好的选别指标。

  对于低品位、细粒嵌布的褐铁矿石,只有细磨才能获得较高品位的铁精矿,但同时会产生泥化现象,导致回收率较低,这时可采用絮凝-强磁选法作为低品位、细粒嵌布的褐铁矿选矿方法。

  实践表明,在铁精矿品位相近的情况下,絮凝-强磁选联合工艺比直接磁选工艺的铁回收率有明显提高,选别效果更好。原本在强磁选作业中损失的细粒铁矿物,通过选择性絮凝使其表观粒度增大,从而受到更大的磁力而得到回收。由此,细粒级褐铁矿可采用絮凝-强磁选联合工艺,但需恰当把握矿浆的分散、选择性絮凝的过程及强磁选机的选别条件(主要是给矿方式和冲洗水量等)。

  菱铁矿是一种常见的碳酸盐矿物,含铁量较低,通常呈现为粒状、土状或者致密块状集合体。作为常见的弱磁性铁矿,菱铁矿选矿难度较大。目前常见的选矿工艺方法主要有重选、强磁选、浮选、磁化焙烧-弱磁选等四种。

  重选工艺适于处理粗、中粒浸染的菱铁矿,常采用重介质选矿和跳汰选矿两种方法。

  利用密度大且易于再生的固体(如硅铁 、磁铁矿、方铅矿)的微细粒子和水混合配成密度可调的重悬浮液作为选分介质,密度大于介质密度的矿粒下沉,小于介质密度的矿粒上浮因得以选分。该方法生产能力大,投资少,按比重分选精度高,对入选矿石粒度适应性强。

  按照矿石密度差进行分选,将矿粒混合物放入垂直升降的变速介质流中进行分离。跳汰机具有结构简单,投资少,分选效率高,回收率高等特点,在适合条件下可去除菱铁矿中80%左右的废石。

  待选菱铁矿石经破碎筛分、磨矿分级后,送入清泥箱、脱泥槽进行脱泥处理,反复进入清泥箱及脱泥槽若干次,得到脱泥后的菱铁矿石,脱泥后的菱铁矿石送入湿式强磁选机进行精选,分三路分别输出高品位磁性精矿粉、低品位磁性尾矿矿粉和中品位磁性中矿矿粉。

  将菱铁矿石磨到要求粒度后脱泥,脱泥后的产品在中性或弱酸性介质中加脂肪酸捕收剂浮选铁矿物(亦称酸性正浮选工艺)。此外,磨矿后也可不经脱泥,加入苏打等调整剂在弱碱性介质中使用氧化石蜡皂和塔尔油等为捕收剂进行浮选(亦称碱性正浮选工艺)。

  菱铁矿反浮选工艺主要包括阴离子捕收剂反浮选工艺和阳离子捕收剂反浮选工艺。阴离子捕收剂反浮选工艺即在强碱性介质中加入钙盐活化石英,将氢氧化钠或氢氧化钠与碳酸钠混用,pH值调整到11以上,以淀粉或木素磺酸盐等作为铁矿物抑制剂,用脂肪酸类及其改型药剂等作为捕收剂浮选石英及其他硅酸盐。阳离子捕收剂反浮选工艺即采用碳酸钠将pH值调整到8-9,通过淀粉、糊精、单宁等抑制菱铁矿物质,胺类捕收剂浮选石英脉石。

  菱铁矿是铁的碳酸盐,经中性或弱还原气氛焙烧后,矿石中的二氧化碳被分解,提高了矿石品位,而铁矿物磁性明显增强,脉石矿物磁性则变化不大,可用弱磁选法进行分离。常用的磁化焙烧方法主要有还原焙烧、中性焙烧、氧化焙烧等。其中,还原焙烧法应用广泛,即采用竖炉(75-15mm)和回转窑(15-0mm),控制焙烧温度在650-900℃,焙烧时间长则6-8h,短则15-10min。通过该选矿工艺,菱铁矿可转变为磁铁矿,然后再利用弱磁场磁选机进行分选,得到品位较高的精矿。

  铁矿石种类众多且性质复杂,为了更合理地选别矿石,铁矿选矿方法至关重要。想要更经济更环保的将铁从铁矿石中选出,应首先进行选矿试验,全面分析矿石的性质,得出科学的选矿试验报告,从而来判断运用何种铁矿选矿工艺方法,综合考虑铁矿选矿厂实际情况、投资等因素后确定选矿方案,以达到理想的投资回报率。