第七章 选矿及尾矿设施之欧阳科创编.docx

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第七章选矿及尾矿设施之欧阳科创编

第七章选矿

时间：

2021.02.05

创作：

欧阳科

7.1设计依据

7.1.1设计规模和依据

1、尼勒克县松湖铁矿可行性研究是根据新疆天华矿业有限责任公司关于编制《新疆尼勒克县松湖铁矿100万吨/年采选工程设计》的委托书编制的。

2、根据采选综合技术经济比较，选矿规模为4000t/d。

3、选厂服务年限为13.4年，产品为铁精矿（TFe65％）。

7.1.2工艺流程及设计指标的依据

1、2007年11月新疆地质矿产勘查开发局第七地质大队编制的《尼勒克县松湖铁矿详查地质报告》；

2、2007年9月西北矿冶研究院编制的《松湖铁矿选矿试验研究报告》；

3、类似矿山的生产实践资料；

4、新疆天华矿业有限责任公司提供的松湖铁矿的相关资料。

7.2原矿

7.2.1矿石类型及矿物成分

主要矿物有磁铁矿，其次有磁赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、黄铜矿、铜兰等。

脉石矿物主要有透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石、石榴石、石英、方解石等。

表7-1原矿多元素分析结果（%）

元素

S

P

Tfe

Cu

Co

Mn

含量

3.86

0.07

40.37

0.13

0.022

0.09

元素

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

As

烧失量

含量

27.34

5.08

8.33

1.75

<0.05

0.25

表7-2原矿铁物相分析结果（%）

相别

磁铁矿

中铁

赤铁矿及

褐铁矿中铁

黄铁矿

中铁

菱铁矿中

铁及其他

总铁

含量

32.37

0.75

2.31

4.94

40.37

占有率

80.18

1.86

5.72

12.24

100

表7-3主要矿物的含量（%）

矿物名称

含量

矿物名称

含量

磁铁矿、赤铁矿

51.4

方解石等碳酸盐矿物

13.9

黄铁矿

6.3

石英、透闪石等硅酸盐矿物

28.0

表7-4原矿粒度分析结果

粒级

（微米）

产率

（%）

品位（%）

分布率（%）

TFe

S

TFe

S

+74

35.40

37.87

4.80

32.84

44.57

-74~+53

19.12

42.02

4.26

19.68

21.37

-53~+44

9.04

46.31

3.85

10.26

9.13

-44~+30

14.99

51.04

2.41

18.74

9.47

-30~+20

8.53

47.19

2.54

9.86

5.68

-20~+10

3.88

31.73

2.41

3.01

2.45

-10

9.04

25.27

3.09

5.61

7.33

合计

100

40.82

3.81

100

100

矿石-12mm堆比重为2.54

矿石-12mm真比重为3.6

矿石-12mm堆积角为35.25度

矿石-12mm摩擦角32.28度

7.2.2矿石的结构及构造

矿石的结构以自形－半自形晶结构、他形晶粒状结构为主，其次有交代残余结构、反应边结构、不等粒压碎结构、内部环带结构等。

矿石的构造以块状构造、浸染状构造为主，其次有脉状构造、网脉状构造、角砾状构造、胶状构造、皮壳状构造等。

7.2.3矿石中主要金属矿物的嵌布特征

⑴磁铁矿Fe3O4

矿石中磁铁矿呈黑色，半金属光泽，镜下灰带棕色。

在矿石中以等轴粒状晶体，或粒状集合体产出，集合体形态比较复杂，最常见以他形粒状、不规则粒状、浸染在脉石中，粒度大小不均匀，一般以中细粒多沿脉石矿物粒间，裂隙充填胶结，甚至还包裹细粒脉石、硫化物。

该矿区有多期构造热液活动，使磁铁矿蚀变比较常见，主要表现在局部磁铁矿遭受不同程度“赤铁矿化作用”。

观察磁铁矿相对粒度及磁铁矿蚀变程度，将磁铁矿分为粗粒、中粒及粗细混杂3个级别：

①粗粒磁铁矿粒状集合体粒径＞0.25mm，自形程度较高，其粒状集合体粒径较粗，常可见到包裹有脉石及金属硫化物如黄铁矿、黄铜矿等，金属硫化物与磁铁矿接触界线清楚平直，在选矿过程中容易解离，只须破碎粗选就可获得合格产品。

这部分磁铁矿粒状集合体裂隙也比较发育，常有褐铁矿脉充填在其中。

由于结晶粗大，矿石空隙度也比较发育，表现在这部分矿体蚀变比较明显，经常表现为磁赤铁矿化，蚀变强者呈赤铁矿，蚀变弱者则为假象赤铁矿为主的磁铁矿。

②中粒磁铁矿粒度集合体粒级区间在0.25-0.025mm之间的磁铁矿。

这部分磁铁矿多呈等轴粒状集合体，部分是不规则粒状集合体，其中常包裹黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物。

包体一般粒度较粗，但还有部分较细粒金属硫化物，和磁铁矿粗粒包裹接触，界线比较圆滑，这部分粒度较粗，在磨矿过程中易解离，粒度较细（0.015～0.005mm）则难以解离。

细粒金属硫化物含量较少，但必将导致铁矿含硫，影响到铁精矿的品级。

磁赤铁矿也使这一粒级部分磁铁矿蚀变，本粒级磁铁矿蚀变较为轻微，蚀变后磁赤铁矿还保留磁铁矿原来晶形。

磁赤铁矿和磁铁矿间局部没有一个清楚界线，二者多为渐变关系。

但在磨矿过程中不必考虑磁赤铁矿和磁铁矿二者解离问题，同为铁矿石，可一并进入铁精矿。

③粗细混杂磁铁矿粒级中见到磁铁矿明显分为粗细两大类，一类磁铁矿自形程度好一点，粗一些，另一粒磁铁矿呈粒状集合体，粗细差别比较大一些，这种混杂磁铁矿中还可见混进金属硫化物黄铁矿、黄铜矿。

粗细混杂不仅局限于磁铁矿、在金属硫化物中粗细混杂也可见到粗细混杂磁铁矿这一粒级中。

⑵褐铁矿FeOOH

褐铁矿为一矿物集合体，其中包括有针铁矿、水针铁矿、纤铁矿，以针铁矿为主，水针铁矿、纤铁矿相对较少。

褐铁矿在该矿石中分布局限，但嵌布关系比较复杂，常以不规则粒状集合体，呈脉状、网脉状分布在各种类型矿石中，局部富集成片出现，结构疏松，孔洞比较发育部分呈脉状沿磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿脉石粒间分布，少量呈不规则粒状、细脉状充填在脉石、硫化物碎裂空隙中，褐铁矿形态比复杂，单体解离比较难。

⑶黄铜矿CuFeS2

黄铜矿在显微镜下反射色呈亮黄色，常和磁铁矿、黄铁矿共生。

黄铜矿多沿磁铁矿、黄铁矿颗粒间隙和裂隙充填胶结，并在黄铜矿边缘形成铜兰（褐铁矿）反应边结构，在黄铁矿碎裂裂隙中，常有黄铜矿沿裂隙充填胶结。

⑷黄铁矿FeS2

黄铁矿为本矿石中主要金属硫化物，分布比较普遍，主要嵌布

磁铁矿中；部分嵌布在脉石中。

矿石中黄铁矿的颗粒状态可以划分如下几种：

①黄铁矿呈粗粒他形不规则状充填于铁矿物或脉合矿物之间间隙，粒度多为0.20～0.05mm。

②黄铁矿呈不规则状交代铁矿物或脉石矿物，粒度极不均匀。

③黄铁矿呈细小包体（5～15μm）稀疏分布于铁矿物之中，或脉石矿物之中。

表7-53～0mm主要矿物粒度测定结果（%）

粒度范围（μm）

磁铁矿等

黄铁矿等

脉石个别

个别

累计

个别

累计

个别

累计

>210.2

210.2～148.7

1.4

1.4

16.9

16.9

148.7～105.1

9.0

10.4

10.7

27.6

105.1～74.3

4.6

4.6

5.3

15.7

20.0

47.6

74.3～52.6

15.3

19.9

7.8

23.5

22.2

69.8

52.6~37.2

11.6

31.5

7.2

30.7

7.5

77.3

37.2～26.3

21.4

52.9

25.4

56.1

10.0

87.3

26.3～18.6

26.0

78.9

24.0

80.1

9.5

96.8

18.6～13.1

13.2

92.1

12.1

92.2

2.4

99.2

13.1～9.3

6.5

98.6

6.3

98.5

0.8

100.0

9.3～3.3

1.4

100.0

1.5

100.0

0.0

100.0

≤3.3

0.0

100.0

0.0

100.0

0.0

100.0

合计

100.0

100.0

100.0

7.3选矿试验

7.3.1选矿试验单位、日期、试验规模及深度

受新疆天华矿业有限责任公司的委托，西北矿冶研究院于2007年8月至2007年9月对尼勒克县松湖铁矿进行了可选性试验研究，试验样品由新疆天华矿业有限责任公司负责采取，由已完成的钻

孔ZK001孔、ZK004孔、ZK101孔和ZK401孔四个钻孔分别采取四个分样，且基本满足采样的分布要求。

矿样于2007年8月18日送至西北矿冶研究院。

矿样共485kg。

7.3.2建议的工艺流程、指标及试验结论

7.3.2.1试验内容

西北矿冶研究院通过对该矿石进行的工艺矿物学研究表明，该矿石中铁矿物以磁铁矿为主，磁铁矿与脉石矿物嵌布关系紧密，并与金属硫化矿如黄铁矿、黄铜矿的嵌布关系也较为紧密。

试验确定该矿石采用先磁选后浮选的原则工艺流程，将原矿磨至65%-200目，进行铁粗选，铁粗精矿再磨至98%-200目，两次精选，产出铁精矿，所得中矿及磁选尾矿合并作为给矿，通过添加丁基黄药和2#油进行钴硫浮选，产出钴硫精矿及尾矿的工艺流程。

试验结果见表7-6、试验工艺流程见图1。

表7-6全流程试验结果

产品名称

产率

（%）

品位（%）

回收率（%）

TFe

S

Co

TFe

S

Co

铁精矿

50.52

65.4

0.2

0.01

81.57

2.60

18.78

钴硫精矿

8.85

37.95

41.24

0.21

8.29

93.75

69.13

尾矿

40.63

10.11

0.35

0.008

10.14

3.65

12.09

原矿

100.00

40.51

3.89

0.03

100.00

100.00

100.00

7.3.2.2试验产品分析及流程

表7-7产品铁物相分析结果

产品名称

相别

磁铁矿

中铁

赤铁矿及褐铁矿中铁

黄铁矿中铁

菱铁矿中铁及其他

总铁

铁精矿

含量

62.43

0.35

0.30

2.32

65.40

占有率

95.46

0.53

0.46

3.55

100

磁选尾矿

含量

0.23

1.12

4.04

9.70

15.09

占有率

1.52

7.42

26.77

64.29

100

表7-8产品多元素分析结果（%）

元素

铁精矿

钴硫精矿

磁选尾矿

Fe

65.40

37.86

15.09

S

0.20

44.68

7.66

Cu

0.04

0.66

0.17

SiO2

7.81

9.9

45.93

CaO

3.66

0.97

10.46

MgO

0.52

0.69

2.55

Al2O3

0.60

1.75

9.18

Co

0.002

0.24

0.04

Mn

0.05

0.035

0.13

As

<0.05

<0.05

<0.05

P

0.018

0.032

0.11

烧失量

0.12

0.28

0.40

表7-9产品真比重测定结果

产品名称

铁精矿

磁选尾矿

比重

4.56

2.97

7.3.2.3试验结论

1、该矿石主要矿物有磁铁矿，其次有磁赤铁矿、赤铁矿、褐铁

矿、黄铁矿、黄铜矿、铜兰等。

脉石矿物主要有透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石、石榴石、石英、方解石等。

2、该矿石采用先磁选后浮选的原则工艺流程。

即将原矿磨至

65%-200目，进行铁粗选，铁粗精矿再磨至98%－200目，两次精选，

产出铁精矿，所得中矿及磁选尾矿合并作为给矿，通过添加丁基黄药和2#油进行选钴硫浮选，产出钴硫精矿及尾矿的工艺流程。

3、该矿石采用先磁后浮的工艺方案获得了较好的试验指标，产

出的铁精矿品位为65.4%，回收率为81.57%，含硫0.20%。

钴硫精

矿钴品位为0.21%，回收率为69.13%；硫品位为41.24%，回收率为

93.75%。

4、该试验流程结构简单，所采用的药剂制度合理，试验结果准确、可靠，可作为该矿山开发利用及建厂的技术设计依据。

图1数质量流程图

7.3.3对选矿试验的评价

1、西北矿冶研究院所作的尼勒克县松湖铁矿可选性试验研究，作为该矿山开发利用及建厂的技术设计依据，其工艺矿物学研究反映了该矿石的矿物特性，为工艺流程的选择仍有重要的参考价值。

2、试验研究推荐的工艺流程及指标较有针对性，适应该矿石的处理；但对硫在流程中的走向及分布阐述不详，因此如何在磁选流程中降硫有待于进一步说明。

根据上面对试验分析认为尼勒克县松湖铁矿矿石需要的选别流程简单可靠，因此以上试验流程及指标均可作为本次设计的依据。

7.4工艺流程及指标

7.4.1设计工艺流程

1、碎矿流程：

采用三段二闭路碎矿流程，碎矿产品粒度为-12mm。

2、磨矿选别流程：

磨矿采用二段闭路阶段磨矿流程，产品细度为-200目96％。

根据试验报告及阿勒泰、哈密地区现有选矿厂的生产实践，本次设计选别流程采用阶段磁选流程。

磁选：

一段磨矿后采用二次磁选、选出粗精矿，粗精矿再磨、旋流器、细筛分级后二次磁选，产出铁精矿。

3、精矿脱水流程：

铁精矿采用浓缩过滤两段脱水流程，最终精矿含水8％。

设计数质量流程图见附图XK003XK－1

设备形象联系图见附图XK003XK－2

7.4.2设计指标

矿石由矿山供应4000t/d，供矿粒度≤500mm，入选平均品位Tfe38.81％。

设计指标见表7-10

选矿厂主要材料消耗见表7-11

表7-10设计工艺指标

产品名称

产率（%）

TFe品位（%）

TFe回收率（%）

铁精矿

48.36

65

81.00

废石

15.00

5.17

2.00

尾矿

36.64

18.01

17.00

原矿

100.00

38.81

100.00

表7-11选矿厂主要材料消耗

序号

材料名称

单位

单耗

年耗（t）

1

钢球

kg/t

5.0

5000.00

2

衬板

kg/t

0.5

500.00

3

钢材

kg/t

0.043

43.00

4

筛网

m2/t

0.005

5000.00

5

输送带

m2/t

0.0055

5500.00

6

润滑油

kg/t

0.06

60.00

7

黄油

kg/t

0.06

60.00

8

滤板

m2/t

0.0001

100.00

9

滤布

m2/t

0.0003

300.00

10

水

m3/d

12906.78

288.39

11

其中：

新水

m3/d

3500.37

53.23

12

回水

m3/d

9406.41

235.16

7.5生产能力和工作制度

各车间的工作制度及生产能力见表7-12。

表7-12各车间工作制度

作业名称

工作制度

生产能力

d/a

sh/d

h/sh

万t/a

t/d

t/h

破碎工段

250

3

5.5

100.0

4000

242.42

磨选工段

250

3

8

85.0

3400

141.67

脱水工段

250

3

7

48.36

1934.4

92.11

7.6主要工艺设备的选择

为优化投资，合理配置，增加设备运转的可靠性，选矿厂设备采用引进与国产设备相接合的原则。

7.6.1破碎筛分设备选择

破碎筛分设备如表7-13

表7-13破碎筛分设备

序号

作业名称

设备名称及规格

台数

1

粗碎

颚式破碎机PE1200×1500

1

2

中碎

圆锥破碎机H6800EC

1

3

细碎

圆锥破碎机H6800F

1

4

筛分

圆振动筛2YKR2460

2

7.6.2磨矿分级设备选择

选择的磨矿分级设备见表7-14

表7-14磨矿分级设备

序号

作业名称

设备名称及规格

台数

1

一段磨矿

溢流型球磨机MQGΦ3.2×6.0

2

2

一段分级

沉没式双螺旋分级机2FC-24（加长）

2

3

二段磨矿

溢流型球磨机MQYΦ3.2×6.0

2

4

二段分级

高效水力旋流器组GXXΦ250×10

1

5

陆凯细筛D4-MVS2418

2

7.6.3磁选设备选择

选择的磁选设备见表7-15

表7-15磁选设备

序号

作业名称

设备名称及规格

台数

1

磁力脱水槽

Φ3000Ⅰ型

4

2

磁力脱水槽

Φ3000Ⅱ型

3

3

磁选机

CTB1024（包角155°）

10

4

脱磁器

LTC-219

8

5

脱磁器

LTC-159

9

7.6.4浓缩、脱水设备选择

选择的脱水设备见表7-16

表7-16浓缩、脱水设备

序号

作业名称

设备名称及规格

台数

1

中心传动高效浓缩机

NXZ-30

1

2

浓缩磁选机

NCT1024（包角270°）

3

3

盘式过滤机

ZPG-72

3

附：

真空泵SK-85Q=85m3/min

3

鼓风机SZ-3Q=7.5m3/min

3

选矿厂主要设备见附表。

7.7厂房布置和设备配置

7.7.1厂房组成

选矿厂生产车间由破碎工段、磨选工段及脱水工段组成。

1、碎矿工段：

包括原矿仓、粗碎厂房，中细碎厂房、筛分厂房和胶带输送机通廊组成；

2、磨选工段：

包括粉矿仓、细筛厂房、磨矿厂房、磁选厂房、等组成；

3、脱水工段：

包括浓缩机、过滤厂房。

7.7.2配置特点

厂房的配置特点：

1、粗碎与中细碎、筛分厂房分别配置，有利于利用地形高差，缩短胶带输送机通廊长度。

2、细筛厂房配置在磨矿厂房上方，利于矿浆自流，节省运行费用；磨矿分级设备集中配置，有利于检修设备时共用起重设备；磁选设备配置在同一厂房内，有利于工艺流程的畅通，便于集中管理，节省投资。

选矿厂建筑物联系图见图XK003XK-03

选矿厂破碎车间设备配置简图见图XK003XK-04

7.8辅助设施

7.8.1矿仓

为保证选矿厂与外部及各作业之间生产环节的连续性，在原矿仓前设有矿石堆场、破碎前设有原矿仓，磨矿前设有粉矿仓，在脱水厂房设有精矿库。

各矿仓有效容积与贮存时间见表7-17。

表7-17矿仓有效容积与贮存时间　

矿仓名称

有效容积m3（t）

堆场面积m2（t）

贮存时间（h）

备注

原矿堆场

20000（120000）

30d

原矿仓

200（500）

2

粉矿仓

1050（2650）

16

精矿库

900（16800）

10d

7.8.2化验室

选矿厂化验室主要承担矿山、选矿厂的各种样品成分分析和检验工作。

化验室分析的样品主要是选矿厂正常生产样品，选矿快速分析、地质、采矿、外销精矿及部分生产考查和内检等样品。

7.8.3技术检查站

技术检查站通过对选矿厂主要工艺技术参数的监测，以加强选矿厂技术管理和生产管理，使选矿厂各项经济指标达到最佳水平。

为加强选矿厂生产管理和控制金属平衡，对每日的原矿及精矿进行计量。

原矿计量以安装在球磨机给矿皮带上的计量秤进行计量．精矿产品计量使用厂区地中衡。

7.8.4维修设施

选矿厂各车间内配有起重设施，以供检修用。

选矿厂内配有维修间，负责日常小修工作，而选矿厂的大，中修由矿山统一考虑。

7.9尾矿设施

7.9.1设计基础资料

7.10.1.1选矿工艺资料

尾矿量1712.8t/d

尾矿松散密度1.5t/m3

矿石密度4.02t/m3

尾矿重量浓度50.0％

尾矿粒度：

-0.074mm占96％

服务年限13.4a

选厂年工作日250天

7.10.1.2水文气象资料

矿区地处山区，总体地势西低东高，海拔在2200～2900m之间，地形切割强烈，相对高差在300～700m左右，北部多发育木本植物，南部则以草本植物为主。

矿区属大陆性高山区气候，四季不分明，冬季最低气温在-30℃至-40℃之间，夏季最高气温可达35℃，昼夜温差较大。

雨水较充沛，年降雨量在500mm左右，一般六、七月份为雨季，九月初开始降雪，九月下旬大雪封山，翌年四月份开始解冻。

区内水系发育，多为地表径流，以南北流向为主，以阿吾拉勒山脊为界分属喀什河水系和巩乃斯河水系。

7.10.2尾矿库

尾矿量1712.8t/d，尾矿松散密度1.5t/m3，服务年限13.4a，尾矿库库容利用系数选为0.60，计算得所需尾矿库总库容为618.5万m3。

尾矿库选址于选厂以南的山谷中。

尾矿坝以废石筑坝，内边坡1：

2.0，外边坡1；2.5。

初期坝顶标高2020.0m，最大坝高22m，平均坝高11m，坝长246.8m。

初期库区面积5.48万m2，初期库容40.0万m3。

尾矿坝终期坝顶标高2054.0m，最大坝高56m，平均坝高28m，坝长967.5m。

尾矿坝外边坡2020.0m标高处设通行车道，终期坝顶宽4.0m。

库区总面积42.78万m2，总库容653.8万m3。

尾矿库的等别为四级。

尾矿库防洪标准按照初期30年一遇，后期100年一遇的洪水重现期设防，调洪库容4.0万m3，安全超高0.5m，空余库容21.4万m3，蓄水库容9.9万m3。

尾矿坝内边坡设反滤层。

沿渗流方向，反滤层粒径组成分别为d≤2mm厚度0.6m的粗砂、d=3～10mm厚度0.5m的砾石、d=10～50mm厚度0.5m的卵石。

山谷中的河流上游设拦水坝，河水经引水渠汇入阿克阔拉河。

尾矿库以北的汇水面积很少，不设截洪设施。

引水渠同时拦截尾矿库以南的雨水降水。

拦水坝位于尾矿库终期区域上游约150m，浆砌块石，拦水坝顶标高2065.5m，坝顶宽2.0m，最大坝高3.5m，平均坝高2.0m高，长度70m。

引水渠位于尾矿库以南山坡上，浆砌石结构，引水渠宽底B=1.5m，深H=1.2m，边坡比m=1.0，渠底坡度i=0.005，长度约1826m。

7.10.3尾矿回水

7.10.3.1尾矿库回水

本次工程尾矿矿浆带入尾矿库的水量为1712.8m3／d，按照尾矿库回水率50％计算，尾矿库可回水至选厂的水量为856.4m3／d。

尾矿库回水经排水斜槽、排水涵洞，汇入尾矿库吸水池，由尾矿库回水泵站扬送至选厂的回水高位水池。

排水斜槽断面尺寸800mm×800mm，总长200m。

排水涵洞断面尺寸1200mm×1200mm，总长650m。

吸水池3.6m×3.6m×3.0m，钢筋混凝土结构。

尾矿库回水泵站为半地下结构，平面尺寸L×B=12.0m×5.4m，地下部分深3.0m，地上部分高4.5m。

回水水泵设为DA180×11离心泵两台，一台工作，一台备用。

回水水泵参数Q=25.2～39.6m3/h，H=140.8～96.8m，配电