SLon 立環脈動高梯度磁選機在礦山尾礦綜合利用中的應用

陳劍，張春浩

（贛州金環磁選設備有限公司，江西 贛州 341000）

改革開放40 年來，我國的經濟發展成就舉世矚目。在此期間，我國礦山行業得到了快速發展，生產能力日益提高。但是，隨之而來的環境治理和資源貧化的壓力也在不斷加大，其中尾礦的堆放和處理，已成為了制約我國眾多礦山企業發展的絆腳石。因此，如何充分利用好礦山尾礦，提高尾礦資源的綜合利用水平，對緩解我國礦產資源的瓶頸壓力，環境治理以及為礦山企業培育新的經濟增長點，具有深遠的意義[1]。

礦山尾礦，通常是指我們利用現有選礦技術對礦石中有價礦物進行不完全回收后的剩余部分。這部分礦物中，除含有未完全回收的原目的礦物外，還有一些是原生產工藝未涉及回收的其他有用礦物。通過研究發現，這部分礦物只要通過合理的回收利用，就可能實現“變廢為寶”的目的。例如，拜耳法提取氧化鋁后的尾礦，通過選礦富集提取的鐵，是很好的煉鐵原料[2-3]；黃金、銅等有色金屬選廠尾礦，通過磁選除雜提純后，就是很好的陶瓷原料等[4-5]。

近年，針對國內一些礦山尾礦，我們應用SLon立環脈動高梯度磁選機做了大量的技術開發研究和選礦試驗研究工作，取得了重要的工業應用成果。

1 SLon 立環脈動高梯度磁選機的原理與應用于尾礦處理的特點

SLon 立環脈動高梯度磁選機（簡稱SLon 磁選機）主要由磁軛、激磁線圈、分選轉環、磁介質、脈動機構和其他部件組成[6]。

工作時，分選礦物的漿體從上磁軛縫隙流經轉環，轉環內的磁介質在磁場中被磁化，在磁介質表面形成高梯度磁場，礦漿中的磁性礦物被吸附在磁介質表面，隨著轉環的順時針轉動被帶至頂部無磁場區，在沖洗水的沖洗下落入磁性物礦斗，非磁性礦物顆粒沿下磁軛縫隙流入非磁性物礦斗中排走，該設備中配置的脈動機構，不僅能有效地防止礦漿的堵塞，更能消除非磁性顆粒的機械夾雜，提高磁性礦物的品位，在非金屬提純中能顯著提高非金屬礦的產率。

與原礦比較，尾礦具有量大、品位低、粒度細和分選難度大的特點。因此，要有效開發利用尾礦資源，一方面要采用先進的選礦技術和選礦設備，二方面還需要考慮規模效益。針對尾礦資源處理的這些特征，近年SLon 立環脈動高梯度磁選機（以下簡稱SLon 磁選機）在尾礦處理方面，主要采用了以下三大技術措施：

（1）采用細棒介質提高對微細粒礦物的磁捕獲能力。近年，針對尾礦中弱磁礦呈（微）細粒分布的特征，開發了1.5 mm 和1.0 mm 磁介質，大大提升了SLon 磁選機分選尾礦的指標；如首臺SLon-2500 磁選機采用1.0 mm 棒介質[7]，用于分選海鋼公司赤鐵礦尾礦，使分選下限粒度降至10微米以下，取得了良好技術經濟效益。

（2）開發大型SLon 磁選機，提高處理能力，降低分選尾礦的噸電耗和水耗。如2014 年，開發了兩臺SLon-4000 磁選機，應用于分選攀鋼選鈦尾礦的干礦處理量達到500 噸/時，噸電耗和水耗分別為0.41 kwh和1.3 m3/h，明顯低于早期最大型SLon-2000磁選機的0.85 kwh和1.45 m3/h。當前，最大型SLon-5000 磁選機的干礦處理量達到950 t/h，其噸電耗和水耗分別進一步降低至0.28kwh和1.22m3/h，用于處理低品位尾礦將具有十分明顯的技術優勢。

（3）開發高場強SLon 磁選機，提高背景磁場強度，增強磁介質對（微）細粒弱磁性礦物的捕獲能力。當前，SLon磁選機的最高磁場強度達到1.8 T，完全能滿足尾礦工業應用的要求。

2 SLon 磁選機分選尾礦的應用

2.1 用于從赤鐵礦尾礦中回收鐵

海南鋼鐵公司所屬礦床屬于磁、赤混合鐵礦，早期采“弱磁-強磁一粗一精一掃選”工藝分選回收磁鐵礦和赤鐵礦，后期新建選廠采用“弱磁-強磁一粗一精一掃選”工藝分選回收磁鐵礦和赤鐵礦[8]。該公司每年產生約120 萬t 鐵品位30%左右的鐵尾礦，近年來尾礦庫堆存尾礦壓力愈來愈大。該尾礦中80%以上鐵分布0 ～ 19 μm，主要是赤鐵礦，且含泥量大，早期采用螺旋溜槽流程分選回收，但未得到有效開發利用。

2006年起，我們提出并應用“SLon磁選機粗選-離心機精選”工藝處理該鐵尾礦，取得了良好的試驗指標。實驗室條件下，該尾礦鐵品位約30%，-19 μm目約占83%，應用1.0細棒介質，SLon-100磁選機獲得產率、鐵品位和鐵回收率分別為33.12%、52.23%和56.81%的鐵粗精礦；該粗精礦進一步采用SLon-400 離心機精選，最終獲得產率、鐵品位和鐵回收率分別為17.15%、64.39%和36.27%的鐵精礦。在此基礎上，我們研制首臺SLon-2500 大型磁選機和SLon-1600 離心機，在2008 年進行分選海鋼公司鐵尾礦的工業生產試驗，并實現推廣應用，取得了重要的技術效益[9]。SLon-2500 磁選機應用于分選該鐵尾礦的生產流程和指標見圖1。

圖1 SLon-2500 磁選機與SLon-1600 離心機用于分選海鋼公司鐵尾礦數質量流程Fig.1 The technical data of processing flowsheet of SLon-2500 HGMS and SLon-1600 centrifugal separator separating iIron tailings in Hainan Iron and Steel company

“SLon 磁選機粗選-離心機精選”短流程新工藝在海鋼公司的成功應用，促進了該工藝在國內其他公司的推廣應用。例如：我國分選磁鐵礦的小選廠很多，這些磁鐵礦中常含有部分赤鐵礦或鏡鐵礦，往往這些選廠在用弱磁機選完磁鐵礦后，將磁選尾礦直接排入尾礦庫，殊不知這部分尾礦還有再回收利用的價值。如，我們通過對福建某尾礦進行試驗研究，發現尾礦中鐵品位18.80%，采用SLon磁選機和離心機進行綜合回收，最終可獲得鐵精礦品位60.15%，鐵回收率49.26%的良好指標[10]。

2.2 用于從鈦鐵礦尾礦中回收鈦

攀鋼密地選廠在選別鐵精礦和鈦精礦后，產生約885t/h 的尾礦量。該尾礦中含有可回收的磁鐵礦和鈦鐵礦，為了使該鈦、鐵尾礦資源得到綜合利用，攀鋼公司于2002 年采用SLon-1500 磁選機建立了回收鈦鐵礦的生產工藝流程，使鈦回收率有效地提高了約20 個百分點。由于SLon-1500磁選機的處理量有限，因此2011 年，首臺SLon-4000 立環脈動高梯度磁選機用于取代原有粗選作業的SLon-1500 磁選機（生產流程見圖2）[11]。

圖2 SLon 磁選機應用于從鈦鐵礦尾礦回收鈦生產工藝流程Fig .2 The flowsheet of SLon HGMS to recover titanium from ilmenite tailings

該機每小時給礦量為460 t（約占總尾礦的50%）左右，一年多的工業試驗，取得的工業試驗指標為（SLon-4000 單機作業指標）：給礦品位6.41% TiO2，精礦品位13.38% TiO2，尾礦品位3.64%TiO2，TiO2作業回收率59.36%的良好指標。全流程的選鈦指標為：給礦品位6.41% TiO2, 鈦精礦品位47.02% TiO2, TiO2回收率28.16%。2013該廠又采購了一臺SLon-4000 磁選機進行擴產改造，2 臺SLon-4000 磁選機均已投入生產，該流程年處理攀鋼密地選廠700 萬t 綜合尾礦，目前2 臺SLon-4000 磁選機至今已運轉八年，各項指標穩定，已達到年產品位為47% TiO2的優質鈦精礦18 萬t 左右。

攀西地區以及河北承德很多企業均采用該工藝來回收早期尾礦庫中的鈦資源，老尾礦中還含有品位4% ～ 6%的TiO2，采用SLon 磁選機一粗一精選別后能將TiO2 提高至20%左右，再經過浮選，最終獲得TiO2品位大于47%的鈦精礦。

2. 3 用于從赤泥中回收鐵的應用

赤泥是鋁土礦在提煉氧化鋁過程中而產生的固體工業廢棄物，每生產1 噸氧化鋁，便會產生1 ～ 1.6 t 赤泥[12]。赤泥一般含有大量的鐵礦物和廢堿液，如果長期外排堆放，易造成土地堿化以及污染地下水破壞生態環境[13]。因此，為了使得赤泥中有用礦物更好的綜合回收，是選鋁礦廠的一重大難題。

山東濱州某鋁土礦原料主要來自于國外，在采用拜爾法提煉出氧化鋁精礦后，會產生大量的TFe 品位為20%的赤泥外排。為了盡可能的回收流失的含鐵礦物，選廠采用直接磁選工藝回收含鐵礦物。應用SLon 立環脈動高梯度磁選機強磁一粗一掃選的選礦工藝流程進行工業試驗后，在給礦TFe 品位20%的前提下，最終獲得鐵精礦含TFe 品位約50.47%，TFe 回收率40.19%的良好選礦指標。選礦工藝流程見圖4。

圖 3 SLon 磁選機應用于從赤泥中回收鐵工藝流程Fig .3 The flowsheet of SLon HGMS to recover iron from red mud

生產過程中，SLon 磁選機在惡劣的高溫強堿環境下，每年可以從該廠赤泥中回收鐵精礦50 多萬噸，為企業創造了顯著的經濟效益。該工藝同時也在國內其他氧化鋁選廠的赤泥處理中得到推廣應用，部分應用見表1。

表1 SLon 磁選機從赤泥中回收鐵的部分應用指標Table1 Some Application Indicators of Iron Recovery from Red Mud by SLon HGMS

2.4 用于從氰化浸金尾礦中回收鐵

云南鶴慶北衙黃金選礦廠每年產生大量的黃金尾礦，導致尾礦庫難以完全消化。該尾礦中有價成分主要為磁鐵礦和褐鐵礦，但粒度很細一直沒有得到開發利用。為了綜合利用該尾礦資源，選廠分別于2005年和2009年選用2臺SLon-2000磁選機和4 臺SLon-2500 磁選機用于回收尾礦中的褐鐵礦[14]；2010 年至2012 年，又新建了另一條年處理量150 萬t 尾礦的生產線，選用6 臺SLon-2500 型磁選機一粗一掃分選褐鐵礦，工藝流程見圖4。迄今，該選廠每年可以回收100 多萬t 的鐵精礦，并可根據市場價格安排磁鐵礦和褐鐵礦獨立銷售或合并銷售[15]。

圖4 SLon磁選機應用于從氰化浸金尾礦回收鐵工藝流程Fig .4 The technical data of processing flowsheet of SLon HGMS in recovery of iron from cyanide leaching gold tailings

該工藝流程配置簡單，易操作。山東招遠采用該工藝后，當浸金尾礦鐵品位為37.92%時，利用SLon 磁選機一次磁選，就能得到產率33.42%、鐵品位51.50%，鐵回收率45.38%的鐵精礦，技術經濟和環境效益明顯。

2.5 用于從浮選黃金尾礦回收長石

山東招遠某浮選黃金尾礦主要含SiO2、鐵/鈦礦物、Al2O3、Na2O 和K2O，這幾種成分中除鐵、鈦礦物外，其他成分都是構成陶瓷原料的主要組成部分。因此，只要通過該黃金尾礦中的鐵、鈦礦物進行去除，控制其含量在陶瓷原料允許范圍內，即可變廢為寶，將80-90%的黃金尾礦用于陶瓷原料行業。該尾礦采用直接磁選工藝除雜回收長石，選礦工藝流程見圖6。

圖5 SLon 磁選機應用于從浮選黃金尾礦回收長石工藝流程Fig.5 Application of SLon HGMS in feldspar recovery process from Flotation Gold Tailings

表2 最終產品成分分析結果 /%Table 2 Final product component analysis results

生產中，在給料白度21.4，Fe2O3含量1.07%的情況下，經過兩段SLon 立環脈動高梯度磁選機（中磁+強磁）進行工業試驗后，最終獲得長石精礦白度45.1， Fe2O3含量0.46%，綜合產率為80.15%的良好選礦指標。該精礦產品的成分分析結果見表2，完全滿足下游陶瓷行業的需求。

3 結 語

（1）SLon 立環脈動高梯度磁選機經過30 多年持續技術創新，在設備大型化、自動化和高效節能，以及在微細粒礦物回收效能方面得到了快速發展。針對礦山尾礦中的磁性礦物，無論把它作為有價礦物還是作為雜質處理，技術優勢明顯。文中列舉的部分工業應用實例，可以作為礦山尾礦綜合利用的參考。

（2）礦山尾礦的形成基本上都經歷過破碎、磨礦等高能耗和高成本的加工過程。對這些尾礦進行綜合利用時，無需重復上述操作，因此與處理原礦石相比具有投入小、回報高、見效快的優勢，可以獲得良好的技術經濟和環境效益。

（3）應用SLon 立環脈動高梯度磁選機處理礦山尾礦，不會對環境造成二次污染，還具有工藝簡潔、配置簡單，占地面積小等諸多優點。如今礦山尾礦的綜合利用和妥善治理程度已經成為衡量一個國家的經濟發達程度和科技水平的一個重要標志，應用SLon 立環脈動高梯度磁選機處理礦山尾礦具有廣泛的應用前景。