山西某石英型鏡鐵礦選礦試驗(yàn)

李煊生 皇甫明柱

(1.太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

山西某石英型鏡鐵礦選礦試驗(yàn)

李煊生1皇甫明柱2，3

(1.太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

為充分利用山西某難選鐵礦石，在礦石性質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，通過采用階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選工藝流程對該礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。在原礦全鐵品位為33.03%的條件下，獲得了鐵品位為66.18%、鐵回收率為76.21%的鐵精礦。

鏡鐵礦 階段磨礦 強(qiáng)磁選 浮選

隨著我國鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對成品鐵礦石的需求量日益增加，然而可開采利用的易選鐵礦石量逐漸減少，選礦處理的對象不僅日益貧化，有用礦物的嵌布粒度也越來越細(xì)，為充分利用貧細(xì)雜等復(fù)雜難選礦產(chǎn)資源[1]，提高難選鐵礦石的開發(fā)利用效率，對山西某地區(qū)的鏡鐵礦進(jìn)行了選礦工藝試驗(yàn)，最終獲得了滿意的試驗(yàn)指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

對原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析及鐵物相分析，其結(jié)果分別見表1、表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOS含量33.031.2149.522.163.012.340.29元素PK2ONa2OMnOTiO2燒失含量0.140.190.650.110.831.25

由表1可知，礦樣中主要有用元素為鐵，主要脈石礦物為SiO2，其次是CaO、MgO和Al2O3，S、P含量較低。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果 %

鐵物相鐵含量鐵分布率磁鐵礦1.153.48赤褐鐵礦(鏡鐵礦)31.4195.10硅酸鐵0.220.67碳酸鐵0.170.51黃鐵礦0.080.24合計(jì)33.03100.00

由表2可知，鐵礦石中的鐵礦物主要以鏡鐵礦形式存在，分布率高達(dá)95.10%，其次以磁鐵礦的形式存在，分布率僅為3.48%，而硅酸鐵、黃鐵礦和碳酸鐵的含量則較少。

2 試驗(yàn)方案

從原礦性質(zhì)分析可知，礦石中主要有用鐵礦物是鏡鐵礦和少量的磁鐵礦，脈石礦物以石英為主。根據(jù)該鐵礦原礦性質(zhì)，并借鑒國內(nèi)外先進(jìn)成熟的選別工藝和設(shè)備，確定采用階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選試驗(yàn)流程。試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選試驗(yàn)流程

3 試驗(yàn)研究及結(jié)果

3.1 磨礦強(qiáng)磁選試驗(yàn)

由于該礦石鐵品位較低，具有回收價值的鐵礦物為鏡鐵礦，采用1段強(qiáng)磁選工藝可進(jìn)行大量拋尾，從而減少后續(xù)作業(yè)的給礦量，同時又可提高2段磨礦的入磨品位，為探索該礦石在不同磨礦細(xì)度下強(qiáng)磁選鐵精礦的品位及階段磨礦的可能性，對該礦石進(jìn)行了強(qiáng)磁選試驗(yàn)。

3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備采用SLon型高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，對磨至-0.074mm75%、80%、85%和90%的原礦在磁場強(qiáng)度為796kA/m的條件下對該礦石進(jìn)行不同磨礦細(xì)度的強(qiáng)磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位上升，精礦回收率下降；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm95%時，精礦鐵品位僅為47.95%；分析原因是礦石中鐵礦物嵌布粒度較細(xì)，在此磨礦細(xì)度下，鐵礦物沒有充分單體解離；同時可以看出，當(dāng)磨礦細(xì)度為 -0.074mm80%時，通過強(qiáng)磁選，可拋除產(chǎn)率為33.70%的尾礦；綜合考慮，強(qiáng)磁選磨礦細(xì)度選擇 -0.074mm80%為宜。

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

磨礦細(xì)度(-0.074mm)產(chǎn)品名稱產(chǎn)率全鐵品位鐵回收率75強(qiáng)磁精礦67.9343.8290.26強(qiáng)磁尾礦32.0710.029.74原礦100.0032.98100.0080強(qiáng)磁精礦66.3044.5989.53強(qiáng)磁尾礦33.7010.2610.47原礦100.0033.02100.0085強(qiáng)磁精礦64.2545.2287.88強(qiáng)磁尾礦35.7511.2112.12原礦100.0033.06100.0090強(qiáng)磁精礦61.7846.3186.54強(qiáng)磁尾礦38.2211.6413.46原礦100.0033.06100.0095強(qiáng)磁精礦57.9347.9584.00強(qiáng)磁尾礦42.0712.5816.00原礦100.0033.07100.00

3.1.2 強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074mm80%的條件下，進(jìn)行強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，隨磁場強(qiáng)度的增大，強(qiáng)磁精礦品位下降，鐵回收率增加；當(dāng)磁場強(qiáng)度達(dá)到796kA/m時，鐵回收率達(dá)到89.47%，隨磁場強(qiáng)度繼續(xù)增大，精礦鐵品位與鐵回收率變化不大，考慮到后續(xù)浮選的指標(biāo)要求，在磁選階段保證精礦鐵品位的前提下，盡可能提高鐵回收率，因此選擇磁場強(qiáng)度為796kA/m。

3.2 強(qiáng)磁精礦磨礦反浮選試驗(yàn)

在強(qiáng)磁選條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)條件進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)得到了鐵品位為46%左右的粗精礦，再對粗精礦進(jìn)行后續(xù)反浮選試驗(yàn)研究，反浮選試驗(yàn)采用XFD型單槽浮選機(jī)，以NaOH為pH調(diào)整劑、玉米淀粉為抑制劑、CaO為活化劑、RA-715為捕收劑進(jìn)行1粗1精開路陰離子反浮選試驗(yàn)。

3.2.1 粗精礦再磨—反浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.076mm80%、磁場強(qiáng)度為796kA/m的條件下獲得的強(qiáng)磁精礦分別磨至 -0.043mm占80%、85%、90%和95%不同粒級的條件下進(jìn)行反浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)，浮選溫度為30～32 ℃，礦漿濃度為30%，浮選機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為 2 000r/min、充氣量為0.6m3/h，試驗(yàn)藥劑用量為：NaOH1 000g/t、玉米淀粉1 000g/t、CaO400g/t和捕收劑RA-715粗選300g/t、精選100g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 粗精礦再磨磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

磨礦細(xì)度(-0.043mm)產(chǎn)品名稱產(chǎn)率全鐵品位鐵回收率80浮選精礦57.1462.7580.54中礦5.5250.626.28浮選尾礦37.3415.7213.18原礦100.0044.52100.0085浮選精礦54.9664.8279.90中礦4.3751.385.04浮選尾礦40.6716.5115.06原礦100.0044.58100.0090浮選精礦53.1266.7679.23中礦4.2848.264.61浮選尾礦42.6016.9816.16原礦100.0044.76100.0095浮選精礦51.5267.0277.71中礦3.1552.263.70浮選尾礦45.3318.2218.59原礦100.0044.43100.00

由表5可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位升高，鐵回收率有所下降；當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.043mm90%時，精礦鐵品位為66.76%，此時作業(yè)鐵回收率為88.27%；當(dāng)磨礦細(xì)度繼續(xù)增加至-0.043mm95%時，精礦品位提高幅度不大，鐵回收率明顯下降；因此，確定強(qiáng)磁精礦再磨反浮選合理的磨礦細(xì)度為-0.043mm90%。

3.2.2 NaOH用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.043mm90%、淀粉用量為900g/t、石灰用量為500g/t、RA-715用量為 500g/t、浮選溫度為30～32 ℃、礦漿濃度為30%、浮選機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為2 000r/min、充氣量為0.6m3/h的條件下，進(jìn)行NaOH用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知，隨著NaOH用量的增加，精礦鐵品位先增加后減??；因此，兼顧精礦鐵品位和鐵回收率，選擇NaOH用量為1 000g/t。

表6 NaOH用量試驗(yàn)結(jié)果

3.2.3 淀粉用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.043 mm 90%、NaOH用量為1 000 g/t、石灰用量為500 g/t、RA-715用量為500 g/t、浮選溫度為30～32 ℃、礦漿濃度為30%、浮選機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為2 000 r/min、充氣量為0.6 m3/h的條件下，進(jìn)行玉米淀粉用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 玉米淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，隨著淀粉用量的增加，反浮選粗精礦鐵品位下降，而鐵回收率則升高；綜合考慮，確定反浮粗選淀粉用量為1 000 g/t。

3.2.4 CaO用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.043 mm 90%、NaOH用量為1 000 g/t、淀粉用量為1 000 g/t、RA-715用量為500 g/t、浮選溫度為30～32 ℃、礦漿濃度為30%、浮選機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為2 000 r/min、充氣量為0.6 m3/h的條件下進(jìn)行CaO用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 CaO用量試驗(yàn)結(jié)果

由表8可知，隨著石灰用量的增加，反浮選粗精礦鐵品位大幅增加，當(dāng)石灰用量為400 g/t時，精礦全鐵品位為66.71%,繼續(xù)CaO用量，精礦鐵品位變化不大，而鐵回收率呈下降趨勢；綜合考慮，確定反浮粗選石灰用量為400 g/t。

3.2.5 捕收劑RA-715用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.043 mm 90%、NaOH用量為1 000 g/t、淀粉用量為1 000 g/t、CaO用量為 500 g/t、浮選溫度為30～32 ℃、礦漿濃度為30%、浮選機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為2 000 r/min、充氣量為0.6 m3/h的條件下，針對粗選作業(yè)進(jìn)行捕收劑用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 RA-715用量試驗(yàn)結(jié)果

由表9可知，隨著捕收劑用量的增加，精礦鐵品位呈上升趨勢，鐵精礦產(chǎn)率下降；當(dāng)捕收劑用量為500 g/t時，反浮選指標(biāo)較好，繼續(xù)加大捕收劑用量，鐵精礦和尾礦品位繼續(xù)增加，鐵回收率大幅下降。分析其原因?yàn)?，?dāng)捕收劑RA-715用量增大到一定的程度時，使部分細(xì)粒級鐵礦物夾雜在泡沫中被浮選出來，造成鐵精礦品位下降，尾礦品位增高；綜合考慮鐵品位和鐵回收率，選擇捕收劑用量500 g/t為宜。

3.3 全流程試驗(yàn)

在以上條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選全流程試驗(yàn)。浮選作業(yè)采用1粗1精3掃、中礦按順序返回的閉路流程，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

表10 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率全鐵品位鐵回收率精礦38.1466.1876.41尾礦61.8612.7423.59原礦100.0033.03100.00

由表10可知，該貧鐵礦石采用階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選工藝流程，可獲得鐵品位為66.18%、鐵回收率為76.41%的鐵精礦。

4 結(jié) 語

(1)山西某石英型鏡鐵礦中磁鐵礦含量較少，但鏡鐵礦嵌布粒度微細(xì)，大多在脈石礦物中呈他形晶粒狀分布，需細(xì)磨方能實(shí)現(xiàn)有用礦物和脈石礦物的有效分離。

圖2 階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選試驗(yàn)流程

(2)該礦石通過試驗(yàn)研究，在最佳的試驗(yàn)條件下，采用階段磨礦—強(qiáng)磁—反浮選工藝流程可獲得全鐵品位為66.18%、鐵回收率為76.21%的鐵精礦。

[1] 劉廣學(xué)，張艷嬌，趙 平，等.華北某貧赤鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2012(5)：82-84.

2015-02-16)

李煊生(1968—)，男，部長，助理工程師，033504 山西省嵐縣梁家莊鄉(xiāng)。