1.河钢集团矿业有限公司司家营南区分公司 河北省唐山市 063701；
2.河钢集团矿业公司司家营北区分公司（司家营铁矿） 河北省唐山市 063700
摘要：目前，我国是科技发展的新时期，对近年来微细粒铁矿选矿的关键装备技术进行了详细评述，并对强磁选、细磨和浮选柱等装备的发展方向进行了展望。着重介绍了塔磨机的最新进展及细磨技术在铁矿中的应用，强磁选机的研究应用及发展，以及浮选柱在微细粒铁矿反浮选的应用前景。
关键词：微细粒铁矿；塔磨机；细磨；强磁选机；浮选柱
引言
我国钛资源相当丰富，约占世界总储量的48%，其中，钛铁矿储量占我国钛资源的比例高达98%，分为原生钛铁矿和砂状钛铁矿两类，又以原生钛铁矿为主，占总储量的97%，主要分布于四川攀西地区和河北承德地区;砂状钛铁矿占3%，主要是海南、两广等地区的海滨砂矿及云南富民地区的内陆砂矿。钛及钛合金以其良好的性能广泛应用于航空航天、化工、生物等领域，充分开发和利用我国钛资源，研究钛铁矿选矿技术意义重大。原生钛铁矿多共伴生于钛磁铁矿、钒钛磁铁矿中，其特点是储量大且集中，适合规模开采，但脉石含量大，回收率低，可选性较差。
1原有微细粒铁矿选矿工艺及装备
近十年来根据这些复杂难选矿石的特点开展了大量研究工作，总结出微细粒复杂铁矿合适的选矿工艺流程是：粗磨—弱磁选—强磁选—粗精矿再磨—(脱泥)—反浮选，如图1所示。在该工艺流程中，粗磨及弱磁选均为较成熟的技术，近年装备革新较少，局部方面的改进较多。必须研制出先进的新型装备或对原装备进行重大革新，才能使微细粒铁矿选矿具有技术及经济可行性。强磁选、粗精矿再磨、反浮选、微细粒浓缩和微细粒压滤等装备是微细粒铁矿选矿的关键装备。笔者将对近年来的强磁选、细磨、浮选装备及技术进行评述，并对其发展方向进行展望。
图1 微细粒铁矿选矿工艺流程
2微细粒铁矿选矿关键装备技术现状
2.1塔磨机(立式螺旋搅拌磨机或立磨机)
国外塔磨机主要由美卓矿业公司(MetsoMineralsLtd)提供的Vertimill和日本爱立许公司(Nippon-Eirich)提供的TowerMill。美卓矿业已经在全球安装超过300套Vertimill塔磨机，总装机功率160MW，目前最大型号为VTM-3000-WB(电动机功率2250kW)，已在澳大利亚卡地亚铜金矿应用。图2为美卓矿业生产的Vertimill塔磨机示意图，它有一个固定的立式磨矿室，其中装有一个螺旋搅拌器，用于搅动直径为12~25mm的钢球磨矿介质。螺旋搅拌器以梢速度3~5m/s旋转，属于低速搅拌磨。矿浆从磨机的顶部或中底部给入，利用重力进行磨矿，磨矿产品从磨机顶部溢流排出进入下道工序。塔磨机于20世纪80年代应用于金属矿山，主要用于P80=20~40μm的矿物再磨回路，处理的矿物包括铜、铅锌、镍、金和铂族金属等有色、稀贵金属矿物。第一台VTM-3000-WB的Vertimill也是应用于澳大利亚纽克雷斯特矿业公司(NewcrestMiningLtd)卡地亚瓦利运营公司(CadiaValley Operations)(澳大利亚最大的黄金生产商)金-铜矿的三段再磨作业。尽管塔磨机在有色金属矿已成功推广应用近30年，但在铁矿中的应用则刚起步。2009年，日本爱立许公司为澳大利亚金达必金属公司(GindalbieMetalsLtd)与中国鞍钢股份有限公司合资的卡拉拉矿业公司(KararaMiningLimited)提供了5套KW-1500型塔磨机(电动机安装功率为1.12MW)，用来将磁铁矿细磨至P80=35μm，塔磨机及其他精选设备将于2012年1月安装完毕，并将于2012年6月前产出铁精矿。瑞典诺斯兰资源公司与美卓矿业签订协议，由美卓矿业为位于瑞典北部诺斯兰的考尼斯瓦拉铁矿的包括7台VTM-3000-WB型塔磨机在内的两条加工线提供设备和服务。在相同的进料及使用相同尺寸球磨介质的情况下，在较粗粒级(P80=75~45mm)时搅拌磨(塔磨机)能耗较球磨机(普通球磨机)高30%，而在较细粒级时(P80=45~15μm)，搅拌磨能效较球磨机要高50%。加拿大Nessetech公司在对非铁金属矿塔磨机、艾萨磨机等4种细磨设备能耗比较研究中指出，当P80<50μm时，塔磨机的功耗只是其他磨机的57%，为能效最高的磨矿设备。当磨矿粒度P80=20~40μm时，塔磨机(立式螺旋搅拌磨机)为最适宜的磨矿设备。实际上，塔磨机的适宜粒度范围可以为P80=20~65μm。
1.检修门；2.下筒体；3.上筒体；4.给料口；5.驱动轴；6.推力轴承；
7.低速联轴器；8.电动机；9.齿轮减速器；10.减速器底座；11.加球口；
12.球阀；13.分级槽；14.循环泵；15.产品弯管；16.循环软管；
17.排污口；18.带衬螺旋体；19.衬板
图2 Vertimill塔磨机
2.2抑制剂
水玻璃是钛辉石等脉石的抑制剂，抑制效果优于氟硅酸钠和六偏磷酸钠。认为钛辉石表面的Mg2+、Fe3+和Al3+能与水玻璃发生化学键合，导致水玻璃易吸附于钛辉石表面。研究发现，相比普通水玻璃，酸化后的水玻璃对钛辉石和钛铁矿的抑制性能更好。用草酸酸化后的水玻璃作抑制剂，相比普通水玻璃，精矿TiO2的回收率和品位分别提高7.74%和3.82%，抑制剂消耗量减少20%。羧甲基纤维素钠(CMC)是钛铁矿浮选中较常见的有机抑制剂，研究发现，CMC能抑制钛辉石的原因是CMC与钛铁矿和脉石之间存在竞争吸附，CMC在钛辉石表面的吸附量比钛铁矿多，导致CMC对钛铁矿中的脉石选择性抑制。发现CMC除了抑制钛辉石等脉石，也能抑制钛铁矿，当CMC用量为0mg/L时钛铁矿和钛辉石的回收率分别约为70%和35%，当CMC用量达5mg/L时钛铁矿和钛辉石的回收率分别降至15%和2%，所以若CMC使用过量，虽然可以提高钛精矿品位，但是会降低钛铁矿的回收率。选别某－0.045mm粒级占90%的钒钛磁铁矿时，用油酸钠和苯乙烯磷酸作捕收剂，水玻璃和CMC为调整剂，一次粗选三次精选两次扫选的浮选流程，获得含TiO2品位为46.25%、回收率58.28%的钛精矿。除了CMC，认为羧甲基淀粉(CMS)也可以抑制钛辉石。CMS通过化学吸附和氢键吸附于钛辉石和钛铁矿表面，钛铁矿与CMS的相互作用力较钛辉石的弱，CMS在钛辉石表面吸附的多，阻碍捕收剂在钛辉石表面的吸附。综上所述，可得到以下结论:(1)Pb2+在钛铁矿表面反应以后，增加捕收剂在钛铁矿表面的吸附量，促进钛铁矿的浮选，所以Pb2+能有效活化钛铁矿。不足之处在于:Pb2+容易造成环境污染和人畜中毒，若使用含Pb2+的活化剂，要注意对选矿废水的处理，达标后排放。(2)在钛铁矿浮选中，水玻璃和CMC能有效抑制钛辉石。缺点是水玻璃和CMC也能在钛铁矿表面吸附，若使用过量，会降低钛铁矿回收率。(3)草酸是钛辉石的抑制剂，水玻璃经草酸酸化后比普通水玻璃对钛辉石的抑制效果更好，表现出不同种类的抑制剂之间可能存在协同效应。
2.3强磁选设备及技术
强磁选设备是回收赤铁矿的关键设备，德国Jones型DP系列双盘和Eriez单盘连续式平环强磁选机、捷克VMS和VMKS连续式立环高梯度磁选机以及Sala系列连续式平环高梯度磁选机是国外开发成功的大规模工业用高效磁选设备，其中Sala型平环高梯度磁选机可有效回收-20μm的弱磁性矿物。
结语
就浮选柱本身结构而言，高效短柱型浮选柱是微细粒铁矿反浮选装备的发展趋势，可通过发泡装置的改进和矿浆流动方式的优化，来降低浮选柱高度。并通过浮选柱和浮选过程的自动监控研究，实现浮选柱液位、精矿品位的在线监测和控制。
参考文献
[1]陈雯.贫细杂难选铁矿石选矿技术进展[J].金属矿山，2010，407(5)：55-59.
[2]余永富，张汉泉.我国钢铁发展对铁矿石选矿科技发展的影响[J].武汉理工大学学报，2007，29(1)：1-7.
论文作者:彭成1,王明明2
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/25
标签：钛铁矿论文; 辉石论文; 磁选论文; 水玻璃论文; 微细论文; 铁矿论文; 浮选论文; 《防护工程》2019年8期论文;