韩跃新 东 北 大 学 2012 年 7 月
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极贫矿石高效预选技术与装备. 韩跃新 东 北 大 学 2012 年 7 月. 摘 要. 一、为什么要进行预选 二、极贫磁铁矿的预选技术与装备 三、极贫赤铁矿的强磁预选技术与装备 四、极贫矿的 X 射线辐射预选 五、结语. 一、为什么要进行预选. （ 1 ）随着矿产资源的不断消耗，处理贫矿和极贫矿已成必然； （ 2 ）节能减排的需要；预选减少了进入磨矿作业的矿量，从能量消耗角度使处理极贫矿成为可能；在粗粒度条件下进行预选，减少进入尾矿库的矿量； （ 3 ）井下充填的需要：开采过程中有少量的矿石混入岩石中，直接充填造成矿石的损失； - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
韩跃新东 北 大 学
2012 年 7 月
极贫矿石高效预选技术与装备
摘 要
一、为什么要进行预选
二、极贫磁铁矿的预选技术与装备
三、极贫赤铁矿的强磁预选技术与装备
四、极贫矿的 X 射线辐射预选
五、结语
（ 1 ）随着矿产资源的不断消耗，处理贫矿和极贫矿已成必然；（ 2 ）节能减排的需要；预选减少了进入磨矿作业的矿量，从能量消耗角度使处理极贫矿成为可能；在粗粒度条件下进行预选，减少进入尾矿库的矿量；（ 3 ）井下充填的需要：开采过程中有少量的矿石混入岩石中，直接充填造成矿石的损失；（ 4 ）安全方面的需要：金矿的预选、铀矿的预选。
一、为什么要进行预选
国内相关选矿厂的入选品位：（ 1 ）朝阳、赤峰地区所谓“软铁矿”，磁性铁
品位仅 1%~2% （现在已经禁止开采）；（ 2 ）齐大山铁矿选矿分厂入选品位 25% 左右；（ 3 ）赤峰国维矿业处理矿石：原矿含
Mo0.035% 、含铜 0.16% ；（ 4 ）赤峰兴业集团储源钼矿（单一钼矿），入
选品位 0.05% ；（ 5 ）招金集团金矿入选矿石品位 0.8克 / 吨，
而且还将进一步降低至 0.6克 / 吨，堆浸最低0.2克 / 吨。
我国大量超贫铁矿石未开发利用：华北地区尚有数十亿 t 未开发利用的极贫磁铁矿矿石
和表外磁铁矿石；马钢南山矿区低品位磁铁矿矿石累计探明资源量 6.12
亿 t ，平均含铁品位 21.72%;攀枝花矿区含铁品位在 15%～ 23%的超贫钒钛磁铁矿
矿石其储量近 2.5亿 t ；鞍山式极贫赤铁矿石和表外赤铁矿石数十亿 t 。
开采过程中剥离出的大量超贫表外矿和贫杂矿矿石被堆置而未利用：
歪头山铁矿排土场排土量总计约为 3.8亿 t ，部分岩石混矿率高达 8%～ 10%，早期排岩品位在 17%～20% 。
澳大利亚是矿业大国，但澳大利亚十分重视矿石预选技术的研究与开发：（ 1 ）在金刚石选矿过程中率先采用预选；（ 2 ）在铂族金属选矿中采用预选，小时处理能力 250 吨，剔除 40% 的合格尾矿；（ 3 ）铀矿的预选；（ 4 ）铜镍矿石的预选；（ 5 ）澳大利亚昆士兰大学 JK 矿物研究中心与力拓公司于 2009 年联合成立了“预先选矿研究所”，专门开展矿石预选的研究与开发工作。
二、极贫磁铁矿预选技术与装备
2.1 常规破碎 - 干式预选 磁铁矿的干式预选的应用已经很普遍，从 -12mm
到 -350mm 。 对于铁品位低于 20% 甚至更低的磁铁矿来讲，由于品位极低在矿石与围岩之间的品位差别很小时 , 干式磁选机的分选效果均不理想。抛尾产率低；精矿品位提高幅度有限；磁性铁损失大。
TFe FeO Al2O3 SiO2 TiO2 CaO MgO P S
8.07 6.08 15.24 54.37 1.2 7.77 5.15 0.2 0.009
表 2.1 内蒙古西乌旗极贫磁铁矿原矿化学成分（ % ）
表 2.2 内蒙古西乌旗极贫磁铁矿铁化学物相分析（ % ）
相别 磁铁矿 中铁
菱铁矿 中铁
赤（褐）铁矿 中铁
黄铁矿 中铁
含铁硅酸盐 中铁
磁黄铁矿 中铁
总计
含量／% 2.57 0.21 2.50 0.03 3.72 0.05 9.08
占有率／% 28.30 2.31 27.53 0.33 40.97 0.55 100.00
内蒙西乌旗有一数百亿吨的极贫铁矿石资源，初步探明资源量超过 300 亿吨。
采用 250mm×150mm 颚式破碎机分别将矿石破碎至将 -15mm 、 -6mm 、 -2mm 的粉碎矿样各 200kg 进行干式预选试验，预选设备如图 2.2 所示。试验结果如表 2.1
所示。
图 2.1 普通干式预选机
磁场强度 ／Oe
产品名称 品位 ／%
产率 ／%
回收率 ／%
FeO含量 ／%
FeO/TFe
精矿 18.38 7.65 19.04 12.21 0.66
尾矿 6.47 92.35 80.96 5.80 0.90 2000Oe
原矿 7.38 100.00 100.00 6.29 0.85
精矿 15.20 29.75 49.33 10.74 0.71
尾矿 6.61 70.25 50.67 6.09 0.92 3000Oe
原矿 9.17 100.00 100.00 7.47 0.81
精矿 11.56 48.39 62.62 8.41 0.73
尾矿 6.47 51.61 37.38 5.35 0.83 4000Oe
原矿 8.93 100.00 100.00 6.83 0.76
表 2.3 -15mm 干式预选试验结果
磁场强度 ／Oe
产品名称 品位 ／%
产率 ／%
回收率 ／%
FeO含量 ／%
FeO/TFe
精矿 20.16 14.87 33.86 12.42 0.62
尾矿 6.88 85.13 66.14 5.54 0.81 2000Oe
原矿 8.85 100.00 100.00 6.56 0.74
精矿 15.52 34.11 56.13 10.14 0.65
尾矿 6.28 65.89 43.87 5.52 0.88 3000Oe
原矿 9.43 100.00 100.00 7.10 0.75
精矿 12.59 46.50 66.47 8.81 0.70
尾矿 5.52 53.50 33.52 4.60 0.83 4000Oe
原矿 8.81 100.00 100.00 6.56 0.74
表 2.4 -6mm 干式预选试验结果
磁场强度 ／Oe
产品名称 品位 ／%
产率 ／%
回收率 ／%
FeO含量 ／%
FeO/TFe
精矿 19.92 15.85 38.51 13.62 0.68
尾矿 5.99 84.15 61.49 4.58 0.76 2000
原矿 8.20 100.00 100.00 6.01 0.73
精矿 19.24 21.58 48.33 11.87 0.62
尾矿 5.66 78.42 51.67 4.41 0.78 3000
原矿 8.59 100.00 100.00 6.02 0.70
精矿 19.70 24.09 52.75 12.20 0.62
尾矿 5.60 75.91 47.25 4.30 0.77 4000
原矿 9.00 100.00 100.00 6.20 0.69
表 2.3 -2mm 干式预选试验结果
2.2 常规破碎 - 湿式粗粒预选 中钢集团马鞍山矿山研究院研发的高效粗粒湿式磁选机。该设备的主要技术性能指标 :(1) 处理物料粒度 0~20 mm;(2) 设备处理能力 80~200 t/h;(3) 抛尾产率 >15%;(4) 磁性铁损失≤ 1%;(5) 筒体表面磁感应强度 300~500 mT;(6) 筒体、槽体使用周期≥ 1 a 。
表 2.6 极贫铁矿石预选抛尾对比试验结果 /% （马院试验结果）
粗粒磁铁矿的湿式预选存在问题：分选效果差、筒体易磨损、易沉槽、精矿浓度低。
隆基 LCTY-1550 大型高效预选磁选机在承德剑锋集团龙兴铁矿
物料性质：低品位钒钛磁铁矿；流程位置：磨前湿式预选；处理量： 350-400t/h；给料粒度：≤ 10mm。
设备型号 给矿TFe 品位%
精矿TFe 品位 %
尾矿TFe 品位%
尾矿MFe 品位%
磁性铁回收率
LCTY-1550 10.64 17.67 6.91 0.51 92%
2012 年六月份的平均指标
抛尾产率约 65% 。
2.3 高压辊超细粉碎 - 干式预选 采用 CLM25/10 半工业高压辊磨机 对图 2.1 中的内蒙古西乌旗极贫磁铁矿粉碎至 -3.2mm 和 -2.0mm 。
图 2.2 高压辊破碎 - 磁选流程图
表 2.7 -3.2mm/-2.0mm 高压辊破碎产品粒度筛析结果（ % ）
-3.2mm产品 -2.0mm产品 粒级/mm
各粒级产率 累计产率 各粒级产率 累计产率
-3.2+2.0 4.76 100.00 — —
-2.0+1.0 18.58 95.24 10.78 100
-1.0+0.45 18.69 76.67 17.28 89.22
-0.45+0.25 17.60 57.97 17.44 71.94
-0.25+0.074 24.12 30.38 28.17 54.50
-0.074 16.25 16.25 26.33 26.33
合 计 100.00 — 100.00 —
采用东北大学与成都利君实业股份公司联合研制的振动沸腾磁选机对高压辊破碎产品进行干式磁选，振动沸腾磁选机的结构示意图如图 2.3 所示， 试验结果如表 2.8 所示。
图 2.3 振动沸腾磁选机结构示意图
-3.2mm产品 -2.0mm产品 名称
产率 Fe品位 回收率 产率 Fe品位 回收率
磁选精矿 7.14 32.85 28.36 5.13 38.92 24.18
磁选尾矿 92.86 6.38 71.64 94.87 6.60 75.82
给矿 100.00 8.27 100.00 100.00 8.26 100.00
表 2.8 -3.2mm/-2.0mm 高压辊破碎产品干式磁选试验结果（ % ）
表 2.9 -3.2mm/-2.0mm 高压辊破碎产品干选尾矿磁选管试验结果（ % ）
表 2.10 -3.2mm 高压辊破碎产品干选精矿再选试验结果（ % ）
磁场强度/Oe 产品 产率 TFe品位 作业 回收率
回收率
精矿 40.99 64.65 80.74 22.90
尾矿 59.01 10.71 19.26 5.46 1200
合计 100.00 32.82 100.00 28.36
精矿 41.08 64.52 80.86 22.93
尾矿 58.92 10.65 19.14 5.43 1600
合计 100.00 32.78 100.00 28.36
精矿 41.57 64.37 81.26 23.05
尾矿 58.43 10.56 18.74 5.31 2000
合计 100.00 32.93 100.00 28.36
-0.074mm 含量占 80%
表 2.11 -3.2mm/-2.0mm 高压辊破碎产品湿式磁选试验结果（ % ）
2.4高压辊超细粉碎 - 湿式预选
选矿比约 30 ，精矿中 V2O5 含量约 1.5% ，实施综合利用非常重要！
我国磁铁矿的预选抛尾装备成熟、预选技术的应用已十分普遍，使可利用资源的边界品位大大降低，资源利用效率大幅度提高；
低品位赤铁矿如能实现预选，我国可利用铁矿资源的储量可大大增加，同时可解决我国许多红矿选矿厂资源供应不足的问题；
鞍钢齐大山铁矿过去堆存的红矿表外矿品位23% ；目前品位 15%~20%以下作为表外矿处理。
三、极贫赤铁矿强磁预选技术与装备
非磁性磁 性
3.1辊式强磁预选
三、极贫赤铁矿强磁预选技术与装备
图 3.1 辊式强磁选机
图 3.2 永磁强磁预选设备结构示意图1-强磁永磁辊； 2-护栏； 3-机架； 4-星形布料系统； 5-改向滚
筒
0 20 40 60 80 100 1200
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
(Gs)
磁感应强度
( mm)轴向距离
A
B
C
图 3.3 永磁强磁预选机磁场特性轴向分布曲线 A— 距筒皮 0mm B— 距筒皮 5mm C— 距筒皮 10mm
齐大山极贫赤铁矿 -75mm+50mm 预选试
验 频率（ Hz ）
原矿品位（% ）
综合精矿 综合尾矿产率（%
）品位（% ）
回收率（% ）
产率（%
）品位（% ）
回收率（% ）
12 17.27 69.11 17.38 69.44 30.89 17.02 30.56
14 17.22 62.98 18.71 68.25 37.02 14.67 31.75
16 17.29 56.02 20.48 66.41 43.98 13.24 33.59
18 17.40 49.95 22.64 65.55 50.05 12.15 34.45
20 17.29 42.91 23.45 58.39 57.09 12.65 41.61
频率选在 18Hz ，即带速为 1.4m/s ，此时品位提高5.24 个百分点，回收率为 65.55% ，尾矿品位为 12.15% ，抛尾产率达 50% 。
-50mm+20mm 预选试验 频率（ Hz ） 原矿品位（ % ）
综合精矿 综合尾矿
产率（%）
品位（% ）
回收率（% ）
产率（%）
品位（% ） 回收率（ % ）
18 17.77 58.89 22.85 75.91 41.11 10.46 24.15
20 17.81 49.01 23.30 64.28 50.99 12.78 35.98
22 17.22 39.92 23.71 53.40 60.08 13.11 43.55
24 17.43 30.12 24.02 40.57 69.88 14.61 57.58
26 17.30 25.03 24.45 34.42 74.97 14.92 63.01
•频率控制在 20 Hz ，即带速约为 1.5~1.6m/s ，精矿回收率为 64.28% 以上，精矿品位 23.30% 以上，较原矿提高5.49 个百分点；抛除尾矿品位 13% 以下，抛尾产率达 50% 。
-20mm+5mm 预选试验
频率（ Hz ） 原矿品位（ % ）
综合精矿 综合尾矿
产率（%）
品位（% ）
回收率（% ）
产率（%）
品位（% ）
回收率（% ）
20 18.52 59.62 23.21 76.85 40.38 11.49 25.36
22 18.09 56.22 23.33 72.10 43.78 11.43 27.75
24 19.18 53.02 23.99 70.17 46.98 13.75 35.67
26 19.43 49.89 24.18 66.72 50.11 14.68 40.51
30 19.56 45.12 24.52 60.89 54.88 15.78 47.03
34 19.59 43.10 24.64 58.47 56.90 15.78 49.64
频率控制在 22Hz ，即带速为 1.7m/s 。此时精矿品位可提高至 23.33% ，较原矿提高 5.24 个百分点；回收率达 72%以上，尾矿品位为 11.43% ，抛尾产率 43% 以上。
-5mm+0mm 预选试验
频率（ Hz ） 原矿品位（ % ）
综合精矿 综合尾矿
产率（%）
品位（% ）
回收率（% ）
产率（%）
品位（% ）
回收率（% ）
24 16.15 71.99 19.83 86.27 28.01 6.69 11.32
26 17.12 68.13 21.15 86.90 31.87 8.57 16.57
30 16.87 58.95 22.30 79.50 41.05 9.28 22.43
34 17.42 49.15 23.14 68.51 50.85 12.17 36.77
38 17.69 41.05 24.52 60.74 58.95 13.17 46.15
频率可控制在 38Hz ，此时精矿品位达 24.52% ，较原矿提高 6.83 个百分点；回收率达 60.74% ，尾矿品位为13.17% ，抛尾产率达 58% 以上。
•经过强磁预选，一次选别精矿品位较原矿品位可提高 5 个百分点，回收率达到 60%~70% ；处理 50~0mm 的产品时处理能力能够达到 110吨 / 小时。•皮带材质问题，皮带要求非常薄，越薄越好， 1.5mm或1mm ，进一步应如何延长皮带使用寿命为题。•多辊组合，在一台设备上同时实现精选和扫选，在确保回收率的前提下，提高预选精矿品位。
该技术首先采用高压辊粉碎极贫赤铁矿石，改变矿石的解离特性，继而通过湿式强磁预选技术（主要体现在强磁介质的排布方式、介质尺寸、间隙及背景场强控制等方面，通过优选上述操作工艺条件，获得最佳的赤铁矿预分选指标），实现预先抛尾，提高磨选系统的入选品位及后续磨机的处理能力，从而大幅度降低选矿能耗。
3.2极贫赤铁矿高压辊粉碎 - 湿式强磁预选技术
三、极贫赤铁矿强磁预选技术与装备
全粒级湿式强磁预选试验
介质棒交错排列前提下的介质棒直径及介质棒间隙条件试验
全粒级湿式强磁预选试验
介质棒平行排列前提下的介质棒直径及介质棒间隙条件试验
其余条件最优化前提下的背景场强条件试验
全粒级湿式强磁预选试验
根据试验结果得到如下结论：随着介质棒直径的增加，品位降低，回收率上升明显；随着介质棒间隙的增加，品位增加，回收率下降明显；随着背景场强的增加，品位降低，回收率呈上升趋势。
在原矿品位 25.32% 的前提下，全粒级精矿品位较高、回收率最高的介质形式为：介质棒排列为交错排列、介质棒直径为4mm 、介质棒间隙为 4mm ，试验结果为：
精矿品位 31.35% ，回收率 84.50% ，产率 65.71% ； 尾矿品位 11.02% ，回收率 15.50% ，抛尾产率 34.29% 。
2010 年，东北大学、东北大学冶金技术冶金所有限公司联合承担了国家科技部国际合作重大项目“ X-射线辐射选矿技术的引进与研发”，从乌拉尔国立矿山大学、俄罗斯 RADOS 公司引进了 X-射线辐射选矿机，成立了中俄国际辐射分选研究中心。
四、极贫矿石的 X射线辐射预选
俄方代表团考察中方 X射线幅射分选机试验厂房并联合成立“中俄国际辐射分选科技术研发中心”。
辐射选矿原理： 当 X射线辐射照射到矿石上时， X射线与矿石中的各种原子发生作用，产生吸收、散射或反射现象，从而根据不同矿物和元素物理现象的差异而进行分选的技术。
设备工作原理：
分选原理
给料箱给矿通道
Лоток питателя
给料通道
X 射线发射与信号接收装置
分离装置
精矿和尾矿仓
细颗粒
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X 射线辐射分选机在选矿厂的应用情况
X －射线分选机不同种类矿石的试验结果（俄方提供）
矿石类型 粒度 /mm 产品名称 产率 /% 品位 /g/t或% 回收率 /%
含金矿石 -60+25精矿尾矿原矿
20.5079.50100.00
4.800.221.16
84.9015.10100.00
含钼矿石 -50+25精矿尾矿原矿
59.4040.60100.00
0.1250.0180.082
91.009.00
100.00
含铜锌矿石 -50+25精矿尾矿原矿
76.8023.20100.00
Cu Zn1.98 1.620.12 0.211.55 1.29
Cu Zn98.20 96.20 1.80 3.80100.0 100.0
含锡矿石 -50+25精矿尾矿原矿
22.8077.20100.00
0.370.040.12
71.5028.50100.00
辽宁朝阳新华钼矿低品位钼矿石的分选结果粒度 mm 名称 重量 Kg 产率 % 品位 % 回收率 % 富集比
20-40
精矿 12.6 18.2 0.250 47.9
2.63尾矿 56.5 81.8 0.060 52.1
原矿 69.1 100.0 0.095 100.0
40-60
精矿 16.25 16.25 0.258 62.6
3.85尾矿 83.75 83.75 0.03 37.4
原矿 100.0 100.0 0.067 100.0
60-100
精矿 14.0 14.0 0.550 84.6
6.04尾矿 86.0 86.0 0.016 15.4
原矿 100.0 100.0 0.091 100.0
100-150
精矿 15.5 15.5 0.142 61.1
3.94尾矿 84.5 84.5 0.017 38.9
原矿 100.0 100.0 0.036 100.0
20—150
精矿 13.9 14.9 0.248 54.3
3.65尾矿 79.6 85.1 0.036 45.7
原矿 93.5 100.0 0.068 100.0
预选试验结果之一：
预选试验结果二：红透山铜矿排土场物料分选试验
（ 1 ）第一次取样大约 20 吨，用筛孔为 20mm筛子筛分，筛上产率 71.5% ，筛下产率 28.5% ，筛上品位 0.067% 。
筛上物料经 X 射线分选机，精矿品位 0.53% ，产率4.2% 。
20~40mm精矿 20~40mm 尾矿
（ 2 ）第一次取样大约 30 吨，用 20mm筛子筛分，筛上产率 68.2% ，筛下产率 28.5% ，筛上品位0.08% ，筛下品位 0.43% 。 筛上物料经 X 射线分选机，精矿品位 0.55% ，产率4.0% ，回收率 23% 。
60~100mm精矿 60~100mm 尾矿
100~150mm精矿
100~150mm 尾矿
红透山铜矿排土场物料综合利用原则流程
+20mm
建筑用砂 集料
筛 分
破碎
尾矿 精矿
红造山排土场物料 筛 分
磨矿
浮 选
分选 X 射线
精矿 尾矿
-20mm
大井子铜矿 X- 射线分选机试验结果大井子铜矿 X- 射线分选机试验结果
图中的 H 是分选阈值，即分选界值。
粒度 60~100mm
粒度 20~60mm
五、结语
我国极贫铁矿资源丰富，提高其利用效率对我国钢铁工业的可持续发展具有十分重要的意义。
提高极贫磁铁矿预选效率，粗粒干式、湿式预选效果较差，应加强高辊压超细碎 - 干式、湿式预选技术及装备研究。
极贫赤铁矿如能实现预选，我国可利用铁矿资源的储量可大大增加，高压辊超细碎 - 湿式强磁预选是极贫赤铁矿预选的主要研究方向。
加强引进国外先进的预选技术及设备，如 X-射线辐射预选，通过消化吸收和集成创新，研发出极贫矿的预选技术及装备，真正实现极贫矿资源高效利用。
