淡水稀缺的沿海地區某鐵礦選礦用水淺析

李國洲 張宇陽 莊 磊 王美娜

(中冶北方(大連)工程技術有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引言

在秘魯太平洋沿岸,如西南伊卡省納斯卡縣，蘊藏有豐富的鐵礦資源，但是該地由于縱向山脈的阻隔，無法形成空氣的對流，該地區幾乎整年無降雨，并且蒸發率很高。10月至次年3月的平均蒸發量為136 mm/月，而4月至9月為98 mm/月，年度平均蒸發量為121 mm/月，年平均降水量為6.7 mm[1]。且該地礦石在成礦的地質過程中由于受海水影響較大，其原礦中鉀、納、氯離子含量也相對較高。因此，在此地開發礦石資源、建設選廠，如采用常規淡水選礦就需要海水淡化來獲取淡水，海水淡化系統成本為1.494美元/m3，成本較高。若采用海水選礦則海水中以及原礦中帶入的鉀、納、氯離子在環水中的富集，過濾后又會對精礦產品造成污染[2]，而當前為了生產高品質的鐵，球團作業對原料的質量要求特別高，如國內某球團廠要求原料鐵精粉中氧化鉀和氧化鈉的含量總計小于0.15%，氯離子的含量小于0.1%，這就需要對選別出來的精礦進行淡水洗礦從而滿足最終用戶的要求。如此就存在淡水選礦與海水選礦-淡水洗礦的詳細分析比較，通過以秘魯某年產鐵精礦1 000萬t/a的項目為依托，對上述方案進行詳細分析。

1 海水選礦鐵精礦指標

從表1中可以看出，采用海水選礦，在原礦為磁鐵礦的前提下，生產的鐵精礦中氧化鉀的含量為0.054%，氧化鈉的含量為0.242%、氧化鉀和氧化鈉的含量總計0.296%，氯離子的含量為0.281%，氧化鉀、氧化鈉，氯離子含量均遠超下游球團廠對原料中相應離子含量的要求，影響鐵精礦的銷售、降低鐵精礦的售價，為了提高最終鐵精礦的產品指標有必要進行淡水選礦作業或者進行海水選礦-淡水洗礦作業以降低相應離子的含量，生產高品質的鐵精礦，滿足后續球團作業對原料質量的苛刻要求。

表1 精礦多元素分析結果表(質量分數) %

2 海水選礦-淡水洗礦試驗

淡水洗礦試驗是將礦粉按照一定濃度、一定水溫攪拌一定時間，經澄清、過濾、烘干后制樣送檢化驗。試驗條件為：

濃度條件：60%和72%的濃度兩個條件；

溫度條件：常溫(約25～27 ℃)和70 ℃2個條件；

攪拌時間：為5 min、10 min、15 min共3個條件。

兩種濃度、兩個水溫洗礦效果比較表見表2。

表2 兩種濃度、兩個水溫洗礦效果比較表(質量分數) %

表2中數據顯示，兩種濃度常溫洗礦效果比高溫好。濃度為60%時，常溫條件時Na2O脫除量相對高溫條件時高出1～3個百分點，常溫條件時Cl離子脫除量相對高溫條件時高出4～8個百分點；濃度為72%時，常溫條件時Na2O脫除量相對高溫條件時高出12.8個百分點，常溫條件時Cl離子脫除量相對高溫條件時高出2～3個百分點。兩種濃度常溫洗礦效果對Na2O和Cl各不同。濃度60%時常溫水的Cl脫出量比濃度72%時常溫水多4～8個百分點；濃度72%時常溫水的Na2O脫出量比濃度60%時常溫水多7～8個百分點。

對海水選礦鐵精礦，采用濃度60%常溫淡水，不同攪拌時間進行試驗。

表3中數據顯示，經過濃度60%常溫淡水不同攪拌時間過濾試驗，大多數元素或化合物變化很小。變化比較大的是Na2O和Cl，且比較明顯、減少量比較大，3個攪拌時間條件下的減少值基本相同。Na2O減少80.6%～86.4%;Cl減少87.2%～91.5%。通過淡水洗礦，可以有效提高最終鐵精礦的質量。濃度60%常溫淡水攪拌15 min時，過濾產品中氧化鉀和氧化鈉的含量總計為0.074%，氯離子的含量為0.024%，遠低于前述球團廠對原料鐵精粉中氧化鉀和氧化鈉的含量總計小于0.15%，氯離子的含量小于0.1%的要求，獲得了高質量的鐵精礦，保障了鐵精礦的售價，擴展了鐵精礦的銷售渠道。

表3 濃度60%常溫淡水不同攪拌過濾試驗結果表(質量分數) %

3 工藝流程描述

3.1 概述

淡水選礦和海選選礦-淡水洗礦兩種工藝在精礦過濾之前的主流程均為粗破碎-中破碎-大粒度干選-篩分-高壓輥磨-3 mm篩分-濕式預先弱磁選-一段球磨旋流器閉路-一段弱磁選-二段球磨旋流器閉路-連續兩段弱磁精選-脫硫浮選，最終磨礦細度為D80=40～50 μm，精礦鐵品位為68%～70%，含硫量為0.15%，流程視為相同，不參與方案比較。

淡水選礦方案，當地幾無降雨，蒸發量卻很大，尾礦庫回水率低，選廠的新水補充可以視作等于尾礦庫蒸發的水加上鐵精礦帶走的水減去原礦帶入的水，所以為了最大程度的降低選廠的新水消耗，需要最大限度的提高尾礦濃縮池的底流濃度，以最大程度降低給入尾礦庫的尾礦中蒸發損失的水。為此，結合該項目3 μm大粒度濕式預選的流程，將3 mm-0的大粒度濕式預選的尾礦和后面一段弱磁選、二段弱磁選和脫硫浮選的尾礦一并給入尾礦濃縮池，如此尾礦濃縮池的綜合給礦粒度較粗，有利于高濃度濃縮，最終尾礦濃縮底流濃度為65%，尾礦帶走的淡水較少，最大限度的降低了尾礦庫的水損耗量，降低了新水消耗。經計算，尾礦濃縮底流濃度為65%時，淡水選礦的新淡水總消耗量與需要補加淡水攪拌后進行洗礦的海水選礦-淡水洗礦方案相當。

淡水選礦和海選選礦-淡水洗礦兩種工藝流程只針對過濾作業和濃縮作業進行方案比較。

3.2 淡水選礦

采用淡水為選礦介質，工藝為：鐵精礦-濃縮-過濾，尾礦-濃縮。

采用淡水作為選礦介質，最終脫硫浮選的鐵精礦給入精礦濃縮機，濃縮機的65%質量濃度的底流泵送至設置于過濾車間的每個系列的10管礦漿分配器后(共2個系列)，礦漿自流給入每個系列的9工1備的真空盤式過濾機，真空盤式過濾機的產品經每個系列的集料帶式輸送機(共2個系列)給入轉運帶式輸送機輸送至精礦堆場儲存，最終精礦產品水分9.5%，兩個系列的過濾機的濾液和溢流自流至各自的泵池后經泵輸送至每個系列各自的精礦濃縮池，精礦濃縮池的溢流作為環水使用。選別作業的尾礦自流給入每個系列各自的尾礦濃縮池后(共2個系列)，尾礦濃縮池的溢流作為環水使用，尾礦濃縮的濃度為65%的底流給入尾礦攪拌槽后經泵輸送至尾礦庫，較高濃度的底流濃度可以減少尾礦庫蒸發損失的淡水量，從而降低新淡水的用量。

3.3 海水選礦-淡水洗礦

采用海水作為選礦介質，其中尾礦濃縮的底流濃度為38%。工藝為：精礦濃縮-一次過濾-淡水攪拌-二次過濾，尾礦-濃縮，減半時間為15 min。

最終脫硫浮選的鐵精礦給入精礦濃縮機，濃縮機的65%質量濃度的底流泵送至設置于過濾車間的10管礦漿分配器后(共2個系列)，礦漿自流給入每個系列的9工1備的一次過濾的真空盤式過濾機，真空盤式過濾機的產品經每個系列的集料帶式輸送機給入各自的攪拌槽，攪拌槽中添加淡水將鐵精粉配置成60%～65%的礦漿濃度后泵送至洗礦車間的的每個系列的10管礦漿分配器后，礦漿自流給入每個系列(共2個系列)的9工1備的二次過濾的真空盤式過濾機進行脫水，洗礦脫水后的真空盤式過濾機的產品經各自集料帶式輸送機給至轉運帶式輸送機輸送至精礦堆場儲存，最終精礦產品水分9.5%，所有過濾機的濾液和溢流自流至各自系列的泵池后經泵輸送至精礦濃縮池，精礦濃縮池的溢流作為環水使用。選別作業的尾礦自流給入每個系列的尾礦濃縮池后(共2個系列)，尾礦濃縮池的溢流作為環水使用，尾礦濃縮的濃度為38%的底流給入各自系列的泵輸送至尾礦庫。

4 方案比較

4.1 職工定員

職工定員明細表見表4、5。

表4 淡水選礦職工定員

表5 海水選礦-淡水洗礦職工定員

4.2 可比經營費

可比經營費計算表見表6、7。

表6 淡水選礦方案可比經營費計算表

續表

表7 海水選礦-淡水洗礦方案可比經營費計算表

4.3 可比投資

可比投資明細見表8、9。

表8 淡水選礦可比投資 美元

表9 海水選礦-淡水洗礦可比投資 美元

4.4 比較結果

從表10中可比經營費按照10年合計，由上表方案比較可知，淡水選礦方案的可比投資投資現值比海水選礦-淡水洗礦方案少2 202萬美元，且淡水選礦方案的可比經營費現值比淡水洗礦方案少8 302萬美元，淡水選礦方案可比投資經營費現值合計比淡水洗礦方案少10 503萬美元，差額百分比為63.66%，從經濟上比較，可認為，淡水選礦方案優于海水選礦-淡水洗礦方案。

表10 比較結果 萬美元

5 結語

1)采用淡水選礦，海水選礦-淡水洗礦都能獲得優秀的鐵精礦指標。

2)從投資及經營費用上看，淡水選礦方案優于海水選礦-淡水洗礦方案。

3)從職工定員上看，淡水選礦方案相對于海水選礦-淡水洗礦方案可減少12人。

4)淡水選礦相對于海水選礦-淡水洗礦方案省去了第二次淡水過濾的車間，減少了占地。

5)綜合考慮，選擇淡水選礦方案。