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鞍钢矿山铁矿石高效节能减排选矿技术研究及应用
发布时间：2013-07-02 07:57 来源：未知
鞍钢矿山是我国储量最大、铁精矿生产规模最大的铁矿石基地。近些年来，鞍钢矿山瞄准世界一流选矿技术加大研发力度，取得了很大成果，实现了鞍钢矿山选矿经济技术指标的重大突破，为我国铁矿选矿技术的发展起到了示范推动作用。在抓好选矿经济技术指标改进的同时，鞍钢矿山认真贯彻国家的相关产业政策，不断开发高效节能减排环保技术，实现了选矿高效节能减排环保技术的全国一流�；毓苏庑┠昀窗案挚笊皆谘】蟾咝Ы谀芗跖呕繁＜际跤τ贸杉�，主要表现在：强化了破碎作业实现多破少磨；应用了高效节能的阶段磨矿工艺、单一磁选工艺、粗细分选工艺；采用了大型化球磨机、新型节能耐磨材料、Slon强磁选机、MVS高效振网筛等设备；不断开发RA - 315、RA - 515、MZ - 21、RA - 715、LKY、LKD等阴离子反浮选捕收剂；加大搞好矿山节水、大气污染控制、矿山生态系统恢复、尾矿综合利用等工作力度。
1、高效节能减排工艺的应用
1.1多破少磨工艺的应用
“多碎少磨”是选矿厂系统综合降低能耗的关键所在。长期以来，鞍钢矿山采用的破碎设备大多为国产设备，设备运转效能差，破碎效率低，使得鞍钢矿山各选厂破碎粒度普遍较大，为后续磨矿作业带来了较大的负担，使得选矿系统碎矿成本较高。为了降低鞍钢矿山系统碎矿成本，鞍钢矿山加快了引进国外先进中细破碎设备的步伐。从2001年开始至今，鞍钢矿山已经完成了用进口HP系列和H系列取代原国产中细碎破碎机的进程，将所有的47台中细破碎设备全部HP系列和H系列化。其中，47台中细破碎设备中HP系列15台，H系列32台。鞍钢矿山各选厂破碎设备应用情况见表1。
由于进口HP系列和H系列中细碎破碎机具有进料粒度大、排矿粒度小而均匀、经久耐用、性能稳定衬板使用寿命长、易于维护和维修成本低、使用可灵活调整等优点，使得进口HP系列和H系列中细碎破碎机在使用过程中效率很高，推进了HP系列和H系列中细碎破碎机在鞍钢矿山的应用。同时，在引进进口HP系列和H系列中细碎破碎机，鞍钢齐大山铁矿选矿分厂（既原鞍钢调军台选矿厂，以下同）还在粗破作业也引进了进口破碎机。目前，鞍钢各选厂依靠进口HP系列和H系列破碎机为依托，通过采用三段一闭路工艺流程，使得破碎产品粒度普遍降至12 mm以下，实现“多破少磨”，选矿厂系统碎矿成本大大降低。
1.2阶段磨矿工艺的应用
在2000年以前，鞍钢矿山所属选矿厂除齐大山选矿厂一选车间与二选车间一部分、大孤山选矿厂一选二选车间外，齐大山铁矿选矿分厂、东鞍山烧结厂、齐大山选矿厂=选车间一部分、大孤山选矿厂三选车间大多采用连续磨矿工艺。
连续磨矿工艺与阶段磨矿工艺相比，存在着一下两个明显不足：一是连续磨矿工艺成本高。实践证明：对于鞍钢所属矿山的铁矿石而言，在一次磨矿后，在较粗的粒度下实现分级入选，一般情况下可提取60%左右的粗粒级合格精矿及尾矿。因此。采用阶段磨矿工艺能大大地减轻了进入二次磨矿的量，有利于降低成本。同时，应用阶段磨矿工艺后，铁精矿的综合粒度比较粗，有利于选矿厂后续的过滤作业。二是连续磨矿工艺因矿石过磨严重易造成金属流失使得选矿技术指标降低。对于东鞍山烧结厂而言，连续磨矿粒度在- 200目占77.5%的情况下，-10um含量高达26.2%。对于齐大山铁矿选矿分厂而言，强磁尾矿占总尾矿量的三分之一，而其中-10um流失的金属量占强磁尾矿中总流失金属量的50010以上，有时高达70%�？杉�，连续磨矿工艺造成的过磨和金属流失现象都是十分重要的。
为了解决连续磨矿工艺的上述不足，近些年鞍钢各矿山进行了大量的研究工作。目前，齐大山选矿厂、大孤山选矿厂、齐大山铁矿选矿分厂、东鞍山烧结厂、鞍千矿业选矿分厂都基本上采用阶段磨矿工艺，节能效果明显，铁矿物得到进一步回收。
1.3单一磁选工艺的应用
近些年来，国内许多磁铁矿选矿厂采用浮选的方法进行了提铁降硅工艺改造。在使铁精矿指标得到大幅度提高的同时，整个工艺也存在以下不足：一是容易污染环境。在浮选的过程中，药剂本身是一种化学试剂，它的使用势必会对环境造成或轻或重的污染。二是药剂种类多配制困难浪费能源。特别是在阴离子反浮选工艺中，有4种药剂同时使用，并且多数药剂在配制过程中需要加热，既浪费能源，又增加了配制过程的管理环节和工作量。三是淀粉等物资的使用消耗大量的粮食。在国内一些磁铁矿选矿厂提铁降硅工艺中，阴离子反浮选使用的抑制剂——淀粉原料主要来源于粮食，是国民经济的重要战略物资。在世界粮价日益上涨的今天，减少淀粉的使用显得十分重要。
针对国内一些磁铁矿选矿厂采用浮选方法存在的上述不足，鞍钢磁铁矿选矿厂在进行了大量试验研究的基础上，提出并实施了单一磁选工艺。与国内一些磁铁矿选矿厂采用浮选方法进行工艺流程改造相比，鞍钢磁铁矿选矿厂采用单一磁选工艺流程改造的特点是：第一，工艺流程比较单一。在单一磁选工艺中，由于采用的选矿设备主要为磁选机，使得设备相对单一，这使得管理更加容易，也更易提高操作的熟练程度和实现岗位替换。第二，有利于节约能源成本。与磁选一重选工艺相比，单一磁选工艺节水效果更加明显，表明该流程更适宜缺水地区；与弱磁选一阴、阳离子反浮选工艺相比，单一磁选工艺既因为不用配制药剂而节约能源，又因为不使用药剂而成本较低。
1.4粗细分选工艺的应用
粗细分选工艺的应用，是鞍钢目前选矿实践的一个重要特点。与粗细粒级混选相比，具有以下特点：第一，选别的针对性强�？笪镌谀タ蠊讨薪饫胧撬婊模庵止淌沟媚タ罅６炔坏鹊目笪锟帕＞嬖诮饫氲奶跫�，这是粗细分级人选工艺具有较强生命力的重要基础之一。在粗细分选工艺中，一般采用简单的工艺选别粗�？笪�，采用比较复杂的工艺选别相对难选细粒级。粗粒级和细粒级选矿方法的有效组合使得粗细分选工艺具有经济上合理，技术上先进的双重特点。第二，实现了窄级别入选的合理过程。在矿物的选别过程中，矿物的可选程度既与矿物本身特性有关，也与矿物颗粒比表面积大小有关，这种作用在浮选过程中表现的更为突出。因为在浮选过程中，浮选力药剂和矿物以及药剂与气泡间作用力的最小值有关，与矿物比表面积大小有关，与药剂跟矿物作用面积的比率有关。这使得影响矿物可浮性的因素是双重的，容易导致比表面积大而相对难浮的矿物与比表面积小而相对易浮的矿物具有相对一致的可浮性，有时前者甚至具有更好的可浮性。实现窄级别人选的选矿过程，能在较大程度上杜绝上述容易导致浮选过程混乱度的现象的发生，提高了选矿效率。
2、高效节能减排设备的应用
2.1大型化球磨机的应用
磨矿设备大型化不仅是鞍钢矿山等国内大企业的发展趋势，更是世界知名企业不断探索追求的发展趋势。磨矿设备大型化具有生产效率更高，能耗更低，自动控制更容易实现，经济效益更加显著等诸多优点。在鞍钢齐大山铁矿选矿分厂建成前(1997年投产)，鞍钢所属选矿厂除齐大山选矿厂二选车间外，其它选矿厂（包括齐大山选矿厂一选车间）的磨矿设备直径均在3.2 m以下。自从鞍钢齐大山铁矿选矿分厂引进∮5490 mm x8 830姗球磨机后，大磨机安装简单、维护方便、节省电耗和磨矿产品粒度均匀的优势在鞍钢矿山逐渐显现出来。2004年以来，鞍钢大孤山选矿厂、鞍千矿业选矿分厂、齐大山选矿厂、东鞍山烧结厂相继完成了大型磨机的升级改造。目前，除齐大山选矿厂一选车间和大孤山选矿厂三选车间外，鞍钢矿山其余磨矿设备直径均达到3.6 m以上，3.6 m以上大型磨机产能已占总产能的94%。鞍钢矿山各选矿厂磨矿设备情况见表2。
应该看到：近些年鞍钢矿山在磨矿设备大型化上取得了很大进展。但是，从世界发展的趋势看：鞍钢矿山在磨矿设备大型化还有潜力可挖。目前世界上球磨机最大直径已达到7.92 m，远高于鞍钢矿山最大的齐大山铁矿选矿分厂5.49 m的磨机。
2.2新型节能耐磨材料的研究应用
新型节能耐磨材料的应用，是降低生产成本、提高设备作业率、节约能源的有效途径。鞍钢在破碎设备、磨矿设备的衬板，球磨机的钢球及浆体介质输送所用的耐磨管道等方面做了大量的研究和应用工作。
鞍钢矿山应用的金属磁性衬板，经过20年不断探索完善与技术更新，在材质、结构、磁路设计等方面进行了全方位更新换代。特别是在球磨机端盖磁性衬板研究和大型设备应用技术上实现了成功的突破。鞍钢矿机厂生产的专利产品新型金属磁性衬板使球磨机衬板实现使用寿命长寿化，开发研制的破碎机衬板已广泛应用于鞍钢矿山各选厂，衬板性能及使用寿命达到国外同类产品水平。
耐磨钢球的应用是节能降耗关键环节之一。据统计，磨机钢球的消耗成本约占磨矿成本的20%。鞍钢矿山通过采用鞍山市东泰耐磨材料有限公司采用特殊处理工艺生产出的低铬、高铬耐磨铸铁钢球，磨球磨耗降低了10%。
2.3 SLon强磁选机的应用
SLon立环脉动高梯度强磁机在鞍钢矿山得到应用前，鞍钢红铁矿选矿技术指标不高。从2001年开始，鞍钢矿山在齐大山选矿厂展开了“提铁降硅”工艺流程改造，开始在细粒抛尾部分大规模采用Slon立环脉动高梯度强磁机。由于SLon立环脉动高梯度强磁选机具有独特的磁介质结构，不易堵塞；依靠有效的脉动能使颗粒在选分过程中始终保持松散状态，有效地消除非磁性颗粒的机械夹杂；能有效地调整液位、冲程、冲次、激磁电流等可操作性强的特点，使SLon立环脉动高梯度强磁机在选别鞍山式赤铁矿时选矿效果很好。在完成Slon立环脉动高梯度强磁机在在齐大山选矿厂后，SLon立环脉动高梯度强磁机很快在齐大山铁矿选矿分厂、东鞍山烧结厂、鞍千矿业选矿分厂细粒抛尾部分得到应有。从2004年开始，鞍钢矿山开始了用Slon立环脉动高梯度中磁机控制螺旋流程尾矿品位的试验工作，效果很好。最终在齐大山选矿厂、齐大山铁矿选矿分厂、东鞍山烧结厂、鞍千矿业选矿分厂完成用SIron立环脉动高梯度中磁机控制螺旋流程尾矿品位工业应用工作。目前，鞍钢矿山共应用49台SLon立环脉动高梯度强磁机，49台Slon立环脉动高梯度中磁机。
2.4 MVS高效振网筛的应用
长期以来，鞍钢铁矿山选矿一直应用尼龙（高频）细筛。由于尼龙（高频）细筛存在筛分效率低、再磨机循环量大、容易造成不必要的过磨、金属流失严重、存在提高精矿品位与提高筛分效率不可调和的矛盾、开孔率低等问题，应用效果一直不十分理想。2003年以后，大孤山选矿厂、齐大山铁矿开始了引进MVS高效振网筛的工作。由于MVS高效振网筛具有筛分效率高、能有效控制筛下产物粒度组成、能降低二次磨矿循环量、开孔率高、节能易于操作等特点，大孤山选矿厂应用MVS高效振网筛在给矿粒度-0. 074um占91. 78%的情况下，取得了筛下产率84. 09%，分级效率74. 91%的指标；齐大山铁矿应用MVS高效振网筛在给矿粒度-0. 074um占60. 83%的情况下，取得了筛下产率85.06%，分级效率27. 49qo的指标。实践证明，MVS高效振网筛筛分效率高、提质效果好、节能效果明显。
3、高效浮选药剂的研究应用
3.1 RA -315药剂的研究应用
RA -315阴离子反浮选捕收剂是长沙矿冶研究院为完成国家“七五”攻关项目——“齐大山铁矿合理选矿工艺的研究”而开发的阴离子反浮选捕收剂，也是我国第一个大规模用于阴离子反浮选作业的捕收剂。在“齐大山铁矿合理选矿工艺的研究”项目开发中，各大科研单位在进行大量基础研究的同时，最终选取了长沙矿冶研究院开发的连续磨矿、弱磁选一强磁选一阴离子反浮选工艺、马鞍山矿山研究院开发的连续磨矿、弱磁选一强磁选一酸性正浮选工艺、鞍钢矿业公司开发的阶段磨矿、重选一磁选一酸性正浮选和连续磨矿、弱磁选一强磁选一阳离子反浮选工艺进行对比工业试验，试验结果见表3。
从表3可见，采用阴离子反浮选技术的连续磨矿、弱磁选一强磁选一阴离子反浮选工艺指标最好。最终，按此工艺建设了齐大山铁矿选矿分厂，RA -315阴离子反浮选捕收剂也率先在齐大山铁矿选矿分厂得到应有。
3.2 RA515药剂的研究应用
鞍钢矿山大规模“提铁降硅”工艺流程改造后，本着寻找选择性更好，提质效果更明显的阴离子反浮选捕收剂原则，开展了阴离子反浮选捕收剂RA- 515的研究工作。RA -515与RA - 315在齐大山选矿厂、东鞍山烧结厂、齐大山铁矿选矿分厂的对比试验结果见表4。
从表4可见，RA -515与RA - 315相比，不论是在齐大山选矿厂、东鞍山烧结厂，还是在齐大山铁矿选矿分厂，均取得了精矿品位高、尾矿品位低的理想指标。因此，阴离子反浮选捕收剂RA - 515是RA -315的很好代用品，具有较好的捕收效果。
3.3MZ -21药剂的研究应用
MZ -21是中钢集团马鞍山矿山研究院开发的一种主辅原材料来源广泛，药剂在浮选过程中选择性好、捕收能力强、浮选温度低、有利于节约抑制剂用量的一种新型阴离子反浮选捕收剂。该药剂在齐大山选矿厂与RA -315进行对比工业试验，取得了浮选精矿品位比RA -315提高0.49%，浮选尾矿基本持平的较好指标。同时，由于MZ -21能节约抑制剂用量和实现低温使用，对生产药剂和能源消耗考查发现：应用MZ - 21年综合效益294.9万元。
3.4 RA -715药剂的研究应用
RA - 715是长沙矿冶研究院针对东鞍山铁矿石研究的一种高效阴离子反浮选捕收剂。2003年间，东鞍山烧结厂进行了RA - 715与MZ -21的对比工业试验，结果见表5。
从表5可见，阴离子反浮选捕收剂RA715对东鞍山铁矿石具有较好的选别效果。
3.5 LKY药剂的研究应用
LKY新型捕收剂是齐大山铁矿选矿分厂为取代RA -315而研究的一种新型捕收剂。工业对比试验结果表明：应用LKY新型捕收剂取代RA - 315捕收剂，能使铁精矿品位提高0.14% ~1.15%，浮尾品位降低0. 31%一0.62%；药剂单耗：捕收剂降低8. 7%~18, 39%，抑制剂降低29. 85%一46. 160/0。目前，LKY新型捕收剂在齐大山铁矿选矿分厂得到全面应用。
3.6 LKD药剂的研究
LKD是鞍钢设计研究院针对鞍山式赤铁矿开发的一种低温阴离子反浮选捕收剂。目前，完成了小型试验研究，其结果见表6。
从表6可见．LKD阴离子反浮选捕收剂应用于鞍山式赤铁矿选矿，具有较好的应用前景。
4、选矿节水技术的应用
前些年，鞍钢矿山选矿污水没有实现“零排放”，对环境形成一定污染。近年来，鞍钢矿山选矿污水治理力度，实现了“零排放”，效果显著。目前，齐大山选矿厂、东鞍山烧结厂、齐大山铁矿选矿分厂、弓长岭选厂、鞍千矿业选矿分厂、大孤山选矿厂均采用了絮凝沉降净化技术，添加聚合硫酸铁、赤铁盐或聚丙烯酰胺净水剂，以机械加速澄清池为主要净化设备处理选矿污水，净化水悬浮物浓度低于300mg/L，满足回水利用要求，实现了污水的“零排放”及循环利用，选矿环水循环利用率平均达到90%以上，吨精矿耗水量居国内同行业先进水平。困扰东鞍山烧结厂40多年的“红水”治理问题得到圆满解决，消除了对辽河的污染，实现尾矿高浓度输送及污水的零排放和循环利用。
5、资源高效利用减排技术的研究
在大气污染控制方面，为了减少向大气中排放的粉尘量，东鞍山烧结厂在烧结机尾采用高效电除尘器；在矿石破碎机作业区采用了荷电水雾除尘技术；齐大山选矿厂等在破碎作业区设置布袋、旋风等除尘器，均取得了良好的除尘效果。锅炉系统安装丁脱硫除尘器，有效的减少了S02和烟尘的排放量。这有效支持了鞍山市区空气质量的改进。2008年，鞍山市区平均降尘比2000年减少了1/4。
在生态系统恢复方面，为改善矿山由于长年资源开采，大面积的尾矿库完全裸露，造成水土大量流失和粉尘污染的严重局面，确立了生态恢复、建设恢复、养殖恢复并举原则，使生产开发与生态恢复同步进行，并通过对系统控制，达到区域系统生态恢复良性循环。目前，已完成东鞍山烧结厂前峪尾矿库复垦造林工作，植树200万株。到2008年底，鞍钢矿山用于矿山绿化复垦的资金已达1.6亿元，共完成绿化造林面积873万m2，植树l 200万株。
在尾矿开发利用方面。目前，鞍钢矿山尾矿年排放量在3 000万t以上。在通过强化尾矿再选回收铁矿物的同时，鞍钢矿山积极加强尾矿综合利用工作。在已经开展用尾矿制砖的工业应用的同时，积极开展用尾矿代替河砂等尾矿综合利用技术研究工作，形成了技术储备。
6、结论
近些年来，鞍钢矿山认真处理好开发矿业与�；せ肪车墓叵�，坚持走矿山可持续发展之路，打造绿色矿山，实现了选矿高效节能减排技术的大发展，取得了很好的效果。今后，面临着落实科学发展观的更高要求，面对国家更加严格的环保政策，鞍钢矿山只有更加重视高效节能减排选矿技术的应用，才能在激烈的竞争中立于不败之地，才能更好地实现大企业的社会责任。
