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伊米尼矿锰矿石选矿

发布日期:2017-04-12  来源:选矿技术网  浏览次数:3930

一、概况

(一)序

由于矿床条件的不同和锰矿市场的发展,伊米尼矿锰矿石的选矿经历了几个不同的阶段。该矿矿床的特点是采出原矿的品位变化很大。

为了满足锰矿市场大幅度增长对伊米尼矿石的需要,必须根据该矿矿石的品位采用相应的选矿工艺,并根据矿石品位的变化,改进选矿工艺。

本文力图通过回顾该矿从开采初期(1939年)原矿石就是商品矿石(MnO2的含量为74%~94%)到现在的选矿厂处理的原矿石平均品位低于63%的历史变化,详细说明了现在使用的选矿设备。

(二)地理位置

伊米尼锰矿位于摩洛哥南方的瓦尔扎扎特的公路边,距马拉喀什160km。

(三)矿山开发史

伊米尼锰矿于1918年被发现。此后,曾进行了多次考察和勘探研究工作。1865年成立的Mokta公司,从1901年起对摩洛哥境内的山脉进行了勘探,寻找锰和铁矿床。

找矿工作始于1929年,探明了一个由3个邻近的水平矿层组成的锰矿床。1939年探明的原矿约600万t,锰的含量为48%。

二、矿床

(一)地质条件

伊米尼锰矿床位于前非洲褶皱区域,在北部上阿特拉斯山脉结构区和南部安底-阿特拉斯山脉结构区之间。矿带的载体层为晚白垩纪-土仑阶的白云石岩层。矿带分三层:第一、二层之间部分是分开的,有的部分仅有一个夹层隔开,几乎是叠合的。第三层在第一、二层以北,大约位于第二层上5m的位置(图1)。矿物学研究表明,软锰矿主要赋存在第三层,而硬锰矿及氧化铁主要赋存于矿床的北部边界。

图1  晓白垩纪-土仑盼岩层剂菌

(二)矿石分类

伊米尼矿石全部是锰的氧化物(软锰矿、硬锰矿、锰土、锂硬锰矿),矿床北部边界伴生有铁的氧化物(针铁矿、褐铁矿、磁铁矿)。

软锰矿:软锰矿是矿床最主要的矿石,赋存形式变化极大,并与硬锰矿或者锰土类的锰化物共生,甚至与氧化铁共生。

硬锰矿:为非晶形或隐晶形,具有不同的形状:块状、层状或凝结状,属于隐类同晶系,同晶系的主要矿物有锰钾矿、铅硬锰矿和锰钡矿。

锰土:锰土属硬锰矿的土质矿种,为棕黑色轻型矿物。

锂硬锰矿:锂硬锰矿为典型的隐晶体,在硬锰矿中很少看到零星型结核。

氧化铁:以低品位存在于锰矿石中,仅在矿床北部边缘赋存有铁的氧化物。

三、选矿工艺

(一)初级试验

目前的选矿工艺流程并不是在矿山开采的初期研究和确定的,它是随矿床的变化和锰矿市场的需要发展和演变而成的。

对于湿选和水洗工艺的试验曾经做了大量的研究工作,而且主要设施已经安装完毕。

由于矿石具有易碎性和本地区水源缺乏,试验没有取得结果。而且试验转向干选工艺。

(二)最初的选矿流程

在矿山开采初期,锰矿世界市场的形势对冶金工业的发展十分有利。伊米尼锰矿石粉末状(50%<2mm),其主要成分二氧化锰的市场需求量很小。根据这种情况,选择了如图2所示的最初选矿流程。

图2  初期的选矿流程

矿山采出的4种矿石经过分选,其中2种直接成为商品矿石,另2种经过再选。两组矿石的区别就在于软锰矿的含量不同。这两组矿石分别被称为“化学矿石”(软锰矿石含量较多)和“冶金矿石”(软锰矿石含量较少,这种定名并不准确)。为此,安装了两套选矿(或称预选)设备。一套用于直接商品矿的选矿,另一套用于富集和精选矿石。

1、直接商品矿石的选矿

冶金矿:这种矿石的质量要求首先要筛至12mm。筛上粗粒经手选台进行手选,并作为冶金商品矿贮存。筛下细粒送到卡萨布兰卡郊区的一条大型带式烧结机。该厂装有一条Dwight-Lloyd皮带运输机和所需的全套装卸没备。

矿石全部碎至4mm,然后与从热拉达运来的2mm的焦炭混和。焦炭的比例是1200kg原矿掺150kg焦炭。烧结厂产量为20t/h,可得含Mn55%~56%的烧结矿。

化学矿:在伊米尼冶炼厂采用同一选矿流程,矿石先筛至12mm。筛下细粒作为化学矿贮存。筛上粗粒先经手选台选别,然后作为商品矿贮存。

上述两种矿石,富矿块均在手选台上分选,再经一选择破碎机破碎,以获得极富的商品矿粉(92%MnO2)分别出售。

2、需要富集精选的矿石的加工

该厂还可分别选出冶金级和化学级矿石。矿石在手选台上分选后,再经过磨碎筛分至1.5mm。1.5mm以下部分全部作为商品矿,而大于1.5mm的矿石分为4层(1.5~2.5,2.5~5.5,5.5~8及8~15mm),供给4台Birtley气动重力选矿台,以获取精矿和尾矿。第一座工厂(选矿厂Ⅰ)建在布塔祖尔特中心,1951年投产。另一座同样的工厂(选矿厂Ⅱ)1961年建在蒂姆基特的市中心。

四、技术改造

正如前面所述,选矿设备是根据锰矿市场的形势和伊米尼锰矿床的变化而进行改造的。

伊米尼锰矿石最初用于冶金业,由于冶金锰价下跌,转产天然二氧化锰。

由于二氧化锰市场上出现了细粒产品,为了发展这类产品的生产,安装了数台磨矿设备。

由于几种原矿品位下降,几种商业产品(粒料、细粒料、磁选精矿)品位也随之下降,故对选矿流程作了改造,回收这些产品并进行再加工。

(一)粉矿加工

冶金矿石市场上主要表现在矿石行情下跌和烧结费用上升的世界性竞争,迫切需要进行粉矿加工试验。自1966年起,一套设备在蒂坶基特投入运行,在Birtley气动选矿台上进行粉矿加工的工业试验(选厂Ⅲ)。

由于矿石的易碎性和矿石中高湿度微粒比例很大,致使这套设备的效率不高,粉矿选矿台终被淘汰。

1967年开始研究一种新的粉矿加工方法,即干式高强度磁选法。试验室的大量研究工作是在一台Sime选矿机上完成的,通过这些工作确立了工业设备的尺寸大小和调整方面的基本参数。

粉矿磁选加工设备于1970年投入运行,其主要组成如下面的生产流程(图3)。

图3  粉矿选矿的初期流程

选矿厂Ⅱ生产的粉矿经过一个750μm的Mogensen筛选机筛分,筛上物的品位≥74%MnO2,作为散装商品。筛下物先经一个Kestner燃料干燥炉,降低温度,以利于后面2台平行的Alpine分选机进行50μm分选。

小于50μm的粉矿称作超细粉矿,含有大量的MnO2)根据原矿和设备调整的不同,MnO2为74%~94%)。

大于50μm粉矿称作粗Alpine粉矿,直接供给2台三级磁选机。锰精矿粉中MnO2的含量是72%~80%,而尾矿中MnO2的含量为35%~45%。

粉矿加工设备经历了数次技术改造,例如:1975年安装了1台第三级Alpine分选机,该分选机与另外2台原有的分选机串联,用以回收比例尚高的极细粉矿。因为第一,极细粉矿是商品矿料,其次,极细粉矿会严重妨碍磁选工序的正常进行。

“之”字形分选机的安装

为限制筛上矿石粒度而采用的方法,在这里就是Mogenson筛选机。由于矿粉湿度大,加上矿石颗粒较大(750μm,而磁选规定的粒度为500μm),选矿效果并不理想。

1978年,经过多次试验,上述筛选机被上升气流分选机所代替。这种分选机称作“之”字形分选机,于1979年投产,可以进行调节,保证350~500μm的粒度的分选。筛下产品约为5%~8%。除了最佳分选效果外,这种分选机还有下列两个优点:

“之”字形分选机生产能力可达25t∕h以上,平均正常生产能力为18t/h。

分选出来的尾矿经过重力选矿作用而实现了富集(根据不同的原矿可达70%~80%MnO2)。

磁选方法的发展

在试验室里所取得的良好的试验成果,并没有运用于工业生产。最大的阻碍就是矿石的易碎性和阻塞性。是由于人们至今没能解决超细粉矿磁选供料的问题,没有能够保证供科处具有薄而均匀的料层。除此之外,还有另外一个重要的技术问题(转子的绕度),这是由于磁选精矿市场的衰落和设备长期停转所引起的问题。

1979年,设备被迫停止运转,为了重定设备的规格,1980年进行了研究工作。1981年1套包括4台二级传送带全新设备投产。1984年,由于更换转子而设备无法长期运转,磁选精矿从此不再进行商业化生产。考虑到磁选设备终被淘汰,代之而起的是下文所述的磨选方案。

(二)粒料的回收

在Birtley选矿平台上加工从MnO2高品位区运来的矿石,可生产MnO2品位≥80%的精矿,含MnO2约74%的混杂矿和MnO2含量为50%的尾矿。从MnO2低品位边缘区运来的矿石未能生产出品位84%~92%粒料精矿,品位为80%的产品产量很少。

由于安装了2套粒科二次加工设备,才使回收效率得以改善。

2~15mm粒料的磨矿

最需要解决的问题是如何回收平台上的混杂料,因为混料的品位(<74%MnO2)没有达到商业要求。1973年,安装了1套磨矿设备,其工作线路如图4所示。

图4  2~15mm粒料工艺流程

选矿平台的颗粒混料首先存入商品料平台,然后送入受料仓,该料仓供料给Dragon锤式磨矿机。磨碎产品筛至2mm,筛上料(尾矿)返回再磨,筛下产品运至“之”字形分选机的供料仓。这套设备不仅可保证收回平台上的全部混料,同时可保证全部收回精矿乃至尾料,以便用于专业生产。

小粒料(0.5~2mm)的磨矿

出于同样的考虑,在粒科循环回收的新情况下,RZZ粒料不是商品粒料(Dragon选择磨矿得到的是贫矿粒料),1台新的RZZ磨矿设备于1981年安装完毕,这台新设备的简化工作线路如图5所示。

图5  小料料工艺流程

和粒料一样,RZZ粒料一般也储存在商品料台内,或在计划允许时马上进行再循环加工。有1台PALLA50U型振动棒磨机进行选磨。磨好的矿料送入第4选矿厂。

上述2套设备可以用于下述多方面的矿料加工:

回收粒料和低品位小粒科,用于生产高品位UF;

通过选台精矿和富集RZZ料的研磨,生产92UF;

对低品位磁选精矿和在SMMI未加工的Alpine粗粒矿料进行再选。

(三)现在的流程

现在的加工流程如图6所示,该图中矿料并不是自动地进入同一加工线路,矿料所走的线路,首先取决于要生产的UF质量和要加工的原矿的质量,其次取决于要循环再加工的中间产品的质量。

图6  伊米尼选矿厂流程图

五、结果

为了说明问题,在下表中列出伊米尼锰矿的加工结果。

表  伊米尼锰矿石加工结果(%)

 
 
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