用于超贫磁铁矿的选矿系统
阅读：312发布：2023-01-10
专利汇可以提供用于超贫磁铁矿的选矿系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及用于超贫磁 铁 矿的选矿系统。根据一 实施例 ，一种选矿包括： 破碎 系统，用于将原 矿石 材料破碎至预定粒级；第一磁干选机，设置在破碎系统下游，用于对所述预定粒级的矿石材料进行第一次磁干选；高压辊机，设置在所述第一磁干选机下游，用于对第一次磁干选之后的矿石材料进行辊压；以及第二磁干选机，设置在所述高压辊机下游，用于对辊压后的矿石材料进行第二次磁干选。本实用新型的选矿系统能够以较低的成本实现对超贫 磁铁 矿资源的采选利用，因此能够广泛用于国内矿山的磁铁矿采选领域。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是用于超贫磁铁矿的选矿系统专利的具体信息内容。
1.一种选矿系统，其特征在于，所述选矿系统包括：
破碎系统，用于将原矿石材料破碎至预定粒级；
第一磁干选机，设置在破碎系统下游，用于对所述预定粒级的矿石材料进行第一次磁干选；
高压辊机，设置在所述第一磁干选机下游，用于对第一次磁干选之后的矿石材料进行辊压；以及
第二磁干选机，设置在所述高压辊机下游，用于对辊压后的矿石材料进行第二次磁干选。
2.如权利要求1所述的选矿系统，其特征在于，所述破碎系统包括粗碎破碎机、中碎破碎机、以及细碎破碎机，从而将所述原矿石材料破碎至15mm-25mm范围内的所述预定粒级。
3.如权利要求1所述的选矿系统，其特征在于，所述第一磁干选机是将所述矿石材料中的非磁成分、强磁成分和弱磁成分分开的分级磁干选机。
4.如权利要求3所述的选矿系统，其特征在于，所述分级磁干选机的弱磁成分排料口连接到所述高压辊机的进料口。
5.如权利要求1所述的选矿系统，其特征在于，所述高压辊机包括两个对置的高压辊，所述两个对置的高压辊之间有一辊缝，所述高压辊机还包括设置在所述辊缝下方的第一分散棒，所述第一分散棒与所述辊缝平行并且对准。
6.如权利要求5所述的选矿系统，其特征在于，所述高压辊机还包括与所述第一分散棒平行地设置在所述第一分散棒下方并且在所述第一分散棒两侧的第二和第三分散棒。
7.如权利要求6所述的选矿系统，其特征在于，所述第一、第二和第三分散棒中的至少一个的长度等于或大于所述辊缝的长度。
8.如权利要求6所述的选矿系统，其特征在于，所述第一、第二和第三分散棒中的至少一个具有圆形、矩形、正方形、三角形、菱形的横截面形状。
9.如权利要求1所述的选矿系统，其特征在于，所述第二磁干选机是将所述矿石材料中的非磁成分、强磁成分和弱磁成分分开的分级磁干选机，所述分级磁干选机的弱磁成分排料口连接到所述高压辊机的进料口。
10.如权利要求1所述的选矿系统，其特征在于还包括用于对所述第一磁干选机和所述第二磁干选机选出的精矿进行精磨和湿选处理的精磨和湿选系统。
用于超贫磁铁矿的选矿系统
技术领域
背景技术
[0002] 我国是钢铁生产大国，因此也是铁矿石消耗大国。虽然我国的铁矿石资源总量丰富，超过200亿吨，占世界总储量的约14.7％，但是品位普遍不高，贫矿占90％以上，平均品位比世界平均水平低10个百分点以上，而且还包括大量品位低于20％的超贫磁铁矿。因此，国内矿山的采选作业成本很高，导致国内的铁矿石消耗主要依赖于进口，在2016和2017年，每年的铁矿石进口量都超过10亿吨，而国内的低品位铁矿石资源，尤其是超贫磁铁矿，几乎没有得到利用。
[0003] 据中国冶金矿山企业协会统计，我国铁矿石的生产成本约105美元/吨，而国际铁矿石生产成本较低，力拓、必和必拓等大型矿山的生产成本在30-40美元/吨，新兴矿山FMG公司的生产成本约在50美元/吨。因此，加上海运费用，澳大利亚铁矿石到我国港口的成本在45-65美元/吨，远低于国内矿山的生成成本，这也是目前钢企大量进口铁矿石的原因，而大量进口铁矿石又推高了国际铁矿石价格，增大了我国钢铁生产成本。随着国内经济的稳定增长，尤其是高铁、城市轨道交通、下水管线等高耗钢的基础设施建设，以及出口规模巨大等因素推动，我国的铁矿石需求量还会继续提高。因此，开发和利用国内的铁矿石资源，不仅有巨大的经济因素考虑，而且还有利于我国的经济发展安全。
[0004] 为了能够利用国内的铁矿石资源，必须针对国内铁矿石资源品位低的特点，发展新的选矿技术。传统的只靠单一的重选、磁选或浮选工艺无法满足分选要求，目前已经有学者和企业单位提出将多种选矿工艺有机组合，形成了弱磁-强磁-再磨-反浮选、强磁-脱泥-反浮选、选择絮凝-反浮选、强磁-离选矿等联合分选工艺，取得了较好的生产或试验指标，但是这些方法都需要更高的成本，因此在目前的市场环境下，其实用性不高。
[0005] 因此，仍需要一种选矿技术，其能够以较低的成本，实现对低品位铁矿石资源的采选利用。实用新型内容
[0006] 本实用新型的一个方面在于针对国内铁矿石品位低的特点，尤其是大量的超贫磁铁矿资源，提供一种选矿系统，其能够以较低的成本实现对超贫磁铁矿资源的采选利用。
[0007] 根据一示例性实施例，一种选矿系统包括：破碎系统，用于将原矿石材料破碎至预定粒级；第一磁干选机，设置在破碎系统下游，用于对所述预定粒级的矿石材料进行第一次磁干选；高压辊机，设置在所述第一磁干选机下游，用于对第一次磁干选之后的矿石材料进行辊压；以及第二磁干选机，设置在所述高压辊机下游，用于对辊压后的矿石材料进行第二次磁干选。
[0008] 在一些示例中，所述破碎系统包括粗碎破碎机、中碎破碎机、以及细碎破碎机，从而将所述原矿石材料破碎至15mm-25mm范围内的所述预定粒级。
[0009] 在一些示例中，所述第一磁干选机是将所述矿石材料中的非磁成分、强磁成分和弱磁成分分开的分级磁干选机。
[0010] 在一些示例中，所述分级磁干选机的弱磁成分排料口连接到所述高压辊机的进料口。
[0011] 在一些示例中，所述高压辊机包括两个对置的高压辊，所述两个对置的高压辊之间有一辊缝，所述高压辊机还包括设置在所述辊缝下方的第一分散棒，所述第一分散棒与所述辊缝平行并且对准。
[0012] 在一些示例中，所述高压辊机还包括与所述第一分散棒平行地设置在所述第一分散棒下方并且在所述第一分散棒两侧的第二和第三分散棒。
[0013] 在一些示例中，所述第一、第二和第三分散棒中的至少一个的长度等于或大于所述辊缝的长度。
[0014] 在一些示例中，所述第一、第二和第三分散棒中的至少一个具有圆形、矩形、正方形、三角形、菱形的横截面形状。
[0015] 在一些示例中，所述第二磁干选机是将所述矿石材料中的非磁成分、强磁成分和弱磁成分分开的分级磁干选机，所述分级磁干选机的弱磁成分排料口连接到所述高压辊机的进料口。
[0016] 在一些示例中，所述选矿系统还包括用于对所述第一磁干选机和所述第二磁干选机选出的精矿进行精磨和湿选处理的精磨和湿选系统。
[0017] 利用本实用新型的系统，通过优化工艺组合，能够以较低的成本实现对低品位尤其是超贫磁铁矿资源的采选利用，因此可以广泛应用于国内的磁铁矿采选领域。
附图说明
[0019] 图1是根据本实用新型一示例性实施例的选矿系统的结构框图。
[0020] 图2是根据本实用新型一示例性实施例的选矿过程的流程图。
[0021] 图3是根据本实用新型一示例性实施例的选矿系统包括的高压辊机的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 本发明人在研究了现有的各种选矿技术以及国内铁矿资源的低品位特点之后，提出一种选矿系统和方法，其能够以较低的成本实现对低品位磁铁矿资源，尤其是超贫磁铁矿资源的采选利用。本发明人发现，选矿过程中磁铁矿的粒级对于精矿品位、选矿处理量、能耗成本等都有影响。理论上而言，磁铁矿的粒级越细，精矿品位越高，但是处理量越低，而且能耗成本越高。如果磁铁矿的粒级较大，虽然处理量能够提高，并且能耗成本能够降低，但是精矿品位较低，不能满足钢企的要求，因此不具有实用价值。
[0023] 为了克服这些问题，本发明人对传统的选矿流程进行了改进，通过合理安排破碎和干选工艺的流程，配合适当选择的破碎粒级，显著提高了抛尾效率，从而在保证精矿品位的前提下，降低了能耗，并且实现了高的选矿效率。因此，利用本实用新型的选矿系统和方法，能够对国内巨大储量的贫矿，尤其是超贫矿，进行开发和利用。
[0024] 下面将参照附图来描述本实用新型的示例性实施例。为了使本公开清楚和完整，下面的实施例中描述了许多细节，但是应理解，本实用新型不限于这些特定细节。
[0025] 图1是根据本实用新型一示例性实施例的选矿系统100的结构框图。如图1所示，示例性选矿系统100主要包括破碎系统110、第一磁干选机120、高压辊机130和第二磁干选机140。
[0026] 破碎系统110用于对矿山开采的原矿进行破碎处理。原矿可以是30％以下低品位的磁铁矿，优选3％至20％品位的超贫磁铁矿，例如3％至15％品位的超贫磁铁矿。原矿可能包括较大体积的矿石，例如直径高达1米以上的矿石。为了将原矿破碎到期望的粒级，破碎系统110可包括串联设置的多级破碎装置，例如包括粗碎破碎机112、中碎破碎机114和细碎破碎机116。作为示例，粗碎破碎机112可包括例如旋回破碎机，其能够处理直径1米以上的矿石，将其破碎至例如直径500mm以下，优选地300mm以下。中碎破碎机114可包括例如圆锥破碎机，其可以将粗碎后的矿石进一步破碎到例如100mm以下，优选地50mm以下。细碎破碎机116也可以包括例如圆锥破碎机，其可以将中碎后的矿石进一步破碎，以达到例如10-30mm的粒级，优选地15-25mm的粒级。旋回破碎机、圆锥破碎机都是本领域常用的破碎装置，其结构都是已知的，这里不再赘述。当然，破碎系统110也可以选用其他类型的破碎机，只要能实现本实用新型的铁矿石破碎粒级要求即可，不过从成本和效率等因素考虑，上述实施例是优选的。
[0027] 破碎系统110还可以包括筛选装置例如振动筛118。振动筛118可具有例如10-30mm的网孔直径，优选地15-25mm的网孔直径，以允许期望粒级的矿石通过并且用于后续处理，而该粒级以上尺寸的矿石则返回至细碎破碎机116以执行再次细碎处理。振动筛118可以设置在细碎破碎机116下游，不过优选地，振动筛118可以设置在中碎破碎机114和细碎破碎机116之间，此时通过振动筛118的期望粒级(例如10-30mm，优选15-25mm)的铁矿石可以直接被用于后续处理，而不需要经过细碎破碎机116，从而减轻细碎破碎机116的负荷。
[0028] 通过破碎系统110获得的适当粒级的铁矿石可被提供给第一磁干选机120以执行第一磁干选操作。第一磁干选机120可以是目前使用的各种磁干选机，例如发明专利申请201610169695.5描述的分级磁干选机等，该专利申请的公开内容通过全文引用合并于此。
由于第一磁干选机120的结构和其操作原理是本领域已知的，这里不再赘述。在本实施例中，第一磁干选机120可以将原矿中的强磁成分作为精矿选择出来，将原矿中的非磁成分作为尾矿抛掉，并且将原矿中的弱磁成分作为中矿提供给后续设备进行处理。第一磁干选机
120的具体操作将在下面对选矿方法的描述中进一步详细说明。
由于第一磁干选机120的结构和其操作原理是本领域已知的，这里不再赘述。在本实施例中，第一磁干选机120可以将原矿中的强磁成分作为精矿选择出来，将原矿中的非磁成分作为尾矿抛掉，并且将原矿中的弱磁成分作为中矿提供给后续设备进行处理。第一磁干选机
120的具体操作将在下面对选矿方法的描述中进一步详细说明。
[0029] 本发明人发现，对于低品位磁铁矿尤其是超贫磁铁矿而言，通过破碎系统110实现适当的粒级，并且配合该粒级，紧接着破碎系统110提供和适当地设置第一磁干选机120，是非常重要的。通过实现适当的粒级，例如10-30mm，优选地15-25mm，可以在破碎成本与磁干选效率之间实现恰当的折衷，从而实现低的选矿总成本。配合该粒级，通过适当地设置第一磁干选机120的参数，例如驱动轮毂的转速、磁系的磁场强度、以及磁系与皮带之间的间隙距离等，可以实现期望的抛尾比例，并且选出预定品位以上的精矿。通过第一磁干选机120的抛尾操作，可以去除原矿中大量的无用(不含铁的)成分，从而降低后续设备的负荷和能耗，提升选矿效率，并且提高了选矿系统100的处理能力。由此，在保证精矿品位的同时，选矿成本可得到大幅度降低。而且，所抛掉的尾矿品位低，不会损害有效含铁成分的总回收率。
[0030] 第一磁干选机120的弱磁成分(即，中矿成分，其是粒级在10-30mm，优选地15-25mm的弱磁性矿石颗粒)排料口可以连接到高压辊机130的进料口，从而将弱磁成分提供给高压辊机130。高压辊机130可以是目前已有的高压辊机，或者也可以是后面详细描述的、根据本实用新型一示例性实施例的改进型高压辊机。高压辊机130包括对置的两个高压辊，通过适当地设置辊间压力、辊缝和转速，可以将矿石颗粒进一步压碎，使得矿石中直径在5mm以下，优选3mm以下的颗粒占总重量的70％以上，优选80％以上。通过高压辊的压碎处理，可以使矿石颗粒中的有效磁性成分与非磁性杂质分离，以便于后面的第二次磁干选处理。
[0031] 来自高压辊机130的矿石细粒可被提供给第二磁干选机140以进行第二次磁干选。第二磁干选机140可以是与第一磁干选机120相同的磁干选机，当然也可以是不同的磁干选机。第二磁干选机140将矿石细粒中的强磁成分作为精矿选择出来，将矿石细粒中的非磁成分作为尾矿抛掉，并且将矿石细粒中的弱磁成分作为中矿选出。同样，第二磁干选机140的弱磁成分(中矿成分)排料口可以连接到高压辊机130的进料口，以对弱磁成分进行再次辊压，将弱磁成分中的有效磁性成分与非磁杂质分开。通过这种循环处理，可以将铁矿石中的有效磁性成分与非磁杂质充分筛选分开。
[0032] 同样，通过适当地设置第二磁干选机140的参数，可以现期望的抛尾比例，并且尾矿品位低，不影响总的铁回收效率，还可有效选出预定品位以上的精矿。通过适当的抛尾操作，可以去除铁矿石中大量的无用(不含铁的)成分，从而降低后续设备的负荷和能耗，提升选矿效率，并且提高了选矿系统100的处理能力。由此，在保证精矿品位的同时，选矿成本可得到大幅度降低。
[0033] 如图1所示，选矿系统100还可以包括精磨和湿选系统150，其可以是例如多段精磨和湿选系统，例如二段系统、三段系统等。例如，精磨和湿选系统150可包括第一段精磨机例如球磨机和湿选机，其对来自第一和第二磁干选机120、140的精矿进行一段精磨和湿法磁选。精磨和湿选系统150还可包括第二段、第三段、甚至更多段精磨机和湿选机，其对上一段选出的有效磁性成分进行进一步的磨碎和筛选。一般而言，二段精磨系统可实现例如200目以上的粒级，三段精磨系统可实现300目以上的粒级。通过精磨和湿选系统150，可获得品位在50％以上，优选60％以上，例如65％的铁矿石料，其可提供给钢企供炼钢使用。由于精磨机例如球磨机和磁湿选机是本领域已经使用的，这里不再对其结构和操作进行赘述。
[0034] 由于在之前的处理中已经基本去除了低品位原矿中的大量无效成分，仅将预定品位以上的精矿提供给精磨和湿选系统150，因此可以降低精磨和湿选系统150的负荷和成本，例如球磨机的球耗、衬垫材料损耗、以及能耗等。因此，降低了选矿过程的总成本。
[0035] 下面参照图2描述根据本实用新型一示例性实施例的选矿方法200。由于方法200的许多步骤已经在上面对系统的描述中变得显而易见，因此这里将仅简要地描述方法200。
[0036] 如图2所示，选矿方法200可始于步骤S210，对原矿进行破碎处理。例如，可以利用破碎系统110来对原矿进行破碎处理。其中，粗碎破碎机112可将直径1米以上的矿石破碎至例如直径500mm以下，优选地300mm以下。中碎破碎机114可将粗碎后的矿石进一步破碎到例如100mm以下，优选地50mm以下。细碎破碎机116可将中碎后的矿石进一步破碎，以达到例如10-30mm的粒级，优选地15-25mm的粒级。还可以利用振动筛118对破碎后的矿石进行筛选，达到预定粒级的矿石可被提供给下一步处理，大于期望粒级的矿石可以被循环回到例如细碎破碎机116以再次进行细碎处理。
[0037] 然后在步骤S220中，预定粒级的磁铁矿石，例如10-30mm粒级，优选地15-25mm粒级，可利用第一磁干选机120进行第一次磁干选。第一磁干选机120可以将原矿中的强磁成分作为精矿选择出来，将原矿中的非磁成分作为尾矿抛掉，并且将原矿中的弱磁成分作为中矿提供给后续设备进行处理。在步骤S220中，抛尾的比例可以根据原矿的品位来确定。大体上而言，原矿品位较低，则抛尾比例可以设置得较高。例如，如果原矿为品位在30％以下的贫矿，则抛尾比例可以设置为25wt.％至60wt.％的范围；如果原矿为品位在5％至20％范围内的超贫矿，则抛尾比例可以设置为30wt.％至60wt.％的范围，优选地在35wt.％至55wt.％的范围。通过配合粒级设置适当的抛尾比例，可以去除原矿中大量的无用(不含铁的)成分，从而降低后续设备的负荷和能耗，提升选矿效率，并且提高了选矿系统100的处理能力。而且，所抛掉的尾矿品位低，不会损害有效含铁成分的总回收率。在步骤S220中，可以将预定品味以上的成分，例如品味在30％以上、35％以上或者40％以上的成分，选出作为精矿。
[0038] 然后在步骤S230中，可以利用高压辊机130对来自第一磁干选机120的中矿成分进行辊压破碎，以进一步降低铁矿石的粒级。在一实施例中，步骤S230可以使铁矿石中直径在5mm以下，优选3mm以下的颗粒占总重量的70％以上，优选80％以上。通过高压辊的压碎处理，可以使矿石颗粒中的有效磁性成分与非磁性杂质分离，以便于后面的处理步骤。
[0039] 接下来在步骤S240中，可以对高压辊处理后的矿石细粒进行第二次磁干选，其可以利用例如第二磁干选机140来进行。第二磁干选步骤S240可以将矿石细粒中的强磁成分作为精矿选择出来，将矿石细粒中的非磁成分作为尾矿抛掉，并且将矿石细粒中的弱磁成分作为中矿选出，返回给步骤S230中以再次进行辊压，将弱磁成分中的有效磁性成分与非磁杂质分开，以再次进行磁干选。通过这种循环处理，可以将铁矿石中的有效磁性成分与非磁杂质充分筛选分开。
[0040] 同样，在步骤S240中，也可以根据辊压处理后的矿石的品位来设置一定的抛尾比例。例如，如果矿石品位在30％以下，则抛尾比例可以设置为30wt.％至85wt.％的范围；如果矿石品位在8％至20％范围内，则抛尾比例可以设置为40wt.％至85wt.％的范围，优选地在60wt.％至80wt.％的范围。在步骤S240中，可以将预定品味以上的成分，例如品味在30％以上、35％以上或者40％以上的成分，选出作为精矿。这种，最终将原矿分为了精矿和尾矿两部分。
[0041] 接下来在步骤S250中，可以对获得的精矿，例如品位在30％以上、35％以上或者40％以上的精矿，进行多级精磨和湿选处理。例如，步骤S250可以利用精磨和湿选系统150来进行。通过多级精磨(例如球磨)和湿选，最终可以获得品位在60％以上或者65％以上的铁矿石料，以供钢企供炼钢使用。
[0042] 下面描述利用上述系统和方法执行的选矿过程的一个示例。例如，品位在3-10％的超贫磁铁矿在经粗碎后达到200-400mm以下的粒级，在经中碎后达到40-100mm以下的粒级，在经细碎后达到10-30mm以下的粒级。该原矿以300-500吨/小时的处理量进行第一次磁干选，抛尾比例为20-50wt.％，尾矿品位为1％以下，精矿比例为约2-7wt.％，品位为25-45％之间。接下来进行高压辊处理，使得4mm以下的颗粒占总重量的70％以上，优选80％以上。高压辊处理后的矿石被第二次磁干选，抛尾比例为60-85wt.％左右，尾矿品位在1％以下。精矿产量在15-40wt.％左右，精矿品位在25-45％之间。这样，总计抛掉了绝大部分的原矿总重量，仅品位为25-45％的精矿用于后续球磨和湿选。在球磨和湿选之后，得到品位在
65％以上的矿石成品，提供给钢企使用。通过设置多套本实用新型的选矿系统，可以实现
2000万吨级以上的年处理能力，通过大规模化选矿来降低矿石采选总成本。
65％以上的矿石成品，提供给钢企使用。通过设置多套本实用新型的选矿系统，可以实现
2000万吨级以上的年处理能力，通过大规模化选矿来降低矿石采选总成本。
[0043] 图3示出可在上述实施例中使用的高压辊机的结构示意图。如图3所示，高压辊机300包括两个对置的高压辊320，其间隔开一定距离，形成辊缝。铁矿石301可从进料口310进入高压辊320之间的辊缝，从而被辊压成更小的颗粒。
[0044] 本发明人发现，虽然大多数铁矿石能被辊压成更小的颗粒，但是也有部分铁矿石在辊压后形成饼状结构，其具有较大的体积，不利于后面的输运和磁干选处理。因此，在辊压机300的辊缝下面，设置有分散棒330。分散棒330可以由金属制成，其平行于辊缝设置，并且在辊缝下方与辊缝对准。分散棒330的长度可以大于或等于辊缝的长度。这样，从辊缝出来的料饼由于重力而可以撞击在分散棒330上。由于饼料本身内部具有许多裂纹，属于酥松结构，因此能够容易地由于撞击而分散开。虽然图3示出了分散棒330具有圆形横截面形状，但是其也可以具有三角形、矩形、正方形、菱形等多边形形状。当具有多边形形状时，多边形的一顶点设置为向上对准辊缝，从而能够将从辊缝落下的料饼劈开。在一些实施例中，还可以在分散棒330下方的左右两侧设置两根分散棒，从而从分散棒330左右两侧跌落的料饼可以继续砸在下面的分散棒上，起到更好的分散效果。
[0045] 上面参照示例性实施例描述了本实用新型的原理，示例性实施例中给出了许多特定细节。应理解，本实用新型不限于这些示例性实施例，而是在不脱离本实用新型的原理的情况下，本领域技术人员可以进行许多形式和细节上的变化或改进。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。
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