某微細(xì)粒嵌布磁鐵礦選礦工藝研究①

李孝龍

（魯中礦業(yè)有限公司，山東 萊蕪271100）

鋼鐵是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可替代的功能性、結(jié)構(gòu)性基礎(chǔ)材料，人類使用的金屬材料中鋼鐵占90%以上［1－2］。我國雖然鐵礦石儲量豐富，但主要以貧礦為主，富礦很少，礦石稟賦差，整體呈現(xiàn)出“貧、細(xì)、雜”的特點(diǎn)［3－4］。因此，對我國貧、細(xì)、雜鐵礦資源開展高效低能、經(jīng)濟(jì)合理的選礦工藝研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦石性質(zhì)

某微細(xì)粒磁鐵礦礦石化學(xué)多元素、鐵物相以及主要礦物含量分析結(jié)果分別見表1～3。結(jié)果表明，F(xiàn)e是礦石中可供選礦回收的主要有價(jià)組分，品位39．67%；SiO2是需要通過選礦排除的主要脈石組分，含量為32．83%，其次是Al2O3。礦石中鐵主要賦存在磁鐵礦中，分布率占81．45%，這即為采用弱磁選工藝選別該礦石時(shí)可獲得的鐵最大理論回收率；其次是以碳酸鹽和硅酸鹽形式存在的鐵，二者合計(jì)分布率占13．03%，弱磁選過程中該部分鐵礦物將會排入尾礦中；而以赤（褐）鐵礦形式產(chǎn)出的高價(jià)氧化鐵含量較低，分布率僅5．37%。礦石中鐵礦物主要為磁鐵礦，其次是菱鐵礦，還含有少量的鏡鐵礦和褐鐵礦；脈石礦物以石英為主，其次是綠泥石、黑硬綠泥石和磷灰石；其他微量礦物尚見黃銅礦、鈦鐵礦、長石、角閃石、絹云母、白云石、方解石等。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 礦石中鐵物相分析結(jié)果

表3 原礦主要礦物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

礦石中磁鐵礦的產(chǎn)出形態(tài)以較為規(guī)則的自形、半自形等軸粒狀為主，部分為不規(guī)則狀，晶體表面新鮮未氧化，粒度普遍較為均勻細(xì)小，一般介于0．01～0．2 mm之間，僅個別粗者可達(dá)0．30 mm左右?？傮w來看，礦石中磁鐵礦的產(chǎn)出形式較為單一，主要呈浸染狀充填于石英、菱鐵礦、綠泥石及黑硬綠泥石等脈石礦物粒間。

礦石中磁鐵礦具有均勻微細(xì)粒嵌布的特點(diǎn)。單純從嵌布粒度分析，處理該礦石時(shí)選擇磨礦細(xì)度－0．026 mm粒級占95%，可使磁鐵礦單體解離度達(dá)到95%以上。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 試驗(yàn)方案

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，磁鐵礦作為礦石中可供選礦回收的唯一目的礦物，第一方案為常規(guī)全磁選工藝。原礦嵌布粒度微細(xì)需要多段磨礦，考慮到反浮選工藝在精選段的選別效率比弱磁選高［5－8］，往往可以在較粗的磨礦細(xì)度下優(yōu)先獲得部分合格鐵精礦，進(jìn)而降低磨礦成本，因此，第二方案為弱磁選-反浮選工藝。

在一段磨礦細(xì)度－0．075 mm粒級占55．88%、一段弱磁選磁場強(qiáng)度143．24 kA／m、二段磨礦細(xì)度－0．075 mm粒級占95．78%、二段弱磁選磁場強(qiáng)度143．24 kA／m條件下，僅可獲得TFe品位59．06%的鐵精礦，遠(yuǎn)沒有達(dá)到TFe品位65%以上的指標(biāo)要求。在此基礎(chǔ)上，對該粗精礦開展了2種工藝對比研究。

2．2 粗精礦再磨再磁選試驗(yàn)

粗精礦品位僅為59%左右，說明磁鐵礦的單體解離度不夠，需要進(jìn)一步細(xì)磨，因此，對粗精礦進(jìn)行了再磨-再磁選試驗(yàn)。采用一粗一精磁選流程，磁場強(qiáng)度分別為119．37 kA／m和95．49 kA／m，三段磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。由圖1可見，隨著磨礦細(xì)度增加，三段磁選精礦鐵品位呈逐漸上升趨勢，作業(yè)回收率呈逐漸下降趨勢。在三段磨礦細(xì)度為－0．030 mm粒級占94．94%時(shí)，可獲得TFe品位66．90%、作業(yè)回收率96．37%的合格鐵精礦。這也驗(yàn)證了工藝礦物學(xué)對嵌布粒度的研究結(jié)果。

圖1 粗精礦再磨-再磁選試驗(yàn)結(jié)果

2．3 粗精礦反浮選試驗(yàn)

粗精礦TFe品位59%左右時(shí)，已有相當(dāng)部分磁鐵礦實(shí)現(xiàn)了單體解離，為避免這些已單體解離的磁鐵礦過磨，對粗精礦進(jìn)行了陰離子反浮選早收試驗(yàn)。

2．3．1 NaOH用量試驗(yàn)

為考查NaOH用量對反浮選分選效率的影響，在浮選溫度30℃（下同）、淀粉用量600 g／t、CaO用量200 g／t、捕收劑CY-12用量600 g／t條件下，對粗精礦進(jìn)行了粗選NaOH用量條件試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見，隨著NaOH用量增加，反浮選鐵精礦品位呈先上升后緩慢下降的趨勢，作業(yè)回收率則呈逐漸上升趨勢。綜合考慮，選擇NaOH用量600 g／t開展后續(xù)試驗(yàn)，此時(shí)獲得的反浮選鐵精礦TFe品位66．47%、作業(yè)回收率76．22%。

圖2 NaOH用量試驗(yàn)結(jié)果

2．3．2 淀粉用量試驗(yàn)

NaOH用量600 g／t、CaO用量200g／t、捕收劑CY-12用量600 g／t，對粗精礦進(jìn)行了粗選淀粉用量條件試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。由圖3可見，隨著淀粉用量增加，反浮選鐵精礦品位呈先上升后下降的趨勢，作業(yè)回收率則呈上升趨勢。綜合考慮，選擇淀粉用量400 g／t開展后續(xù)試驗(yàn)，此時(shí)獲得的反浮選鐵精礦TFe品位67．35%、作業(yè)回收率69．35%。

圖3 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

2．3．3 CaO用量試驗(yàn)

固定NaOH用量600 g／t、淀粉用量400 g／t、捕收劑CY-12用量600 g／t，對粗精礦進(jìn)行了粗選CaO用量條件試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，隨著CaO用量增加，反浮選鐵精礦品位呈先上升后下降的趨勢，作業(yè)回收率則呈逐漸下降趨勢。綜合考慮，選擇CaO用量200 g／t開展后續(xù)試驗(yàn)，此時(shí)獲得的反浮選鐵精礦TFe品位67．47%、作業(yè)回收率69．19%。

圖4 CaO用量試驗(yàn)結(jié)果

2．3．4 捕收劑CY-12用量試驗(yàn)

固定NaOH用量600 g／t、淀粉用量400 g／t、CaO用量200 g／t，對粗精礦進(jìn)行了粗選捕收劑CY-12用量條件試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。CY-12為長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司自主研發(fā)的脂肪酸類捕收劑。由圖5可見，隨著CY-12用量增加，反浮選鐵精礦品位呈逐漸上升趨勢，作業(yè)回收率則呈逐漸下降趨勢。綜合考慮，選擇CY-12用量600 g／t開展后續(xù)試驗(yàn)，此時(shí)獲得的反浮選鐵精礦TFe品位67．41%、作業(yè)回收率69．27%。

圖5 捕收劑CY-12用量試驗(yàn)結(jié)果

2．3．5 浮選尾礦再磨-磁選試驗(yàn)

二段弱磁精礦經(jīng)過一粗一精一掃反浮選后，所得浮選尾礦中的TFe品位仍高達(dá)46%，鐵作業(yè)損失率約為26%左右。為最大限度地降低反浮選尾礦中的磁性鐵損失，對其開展了再磨-一粗一精弱磁選試驗(yàn)，再磨細(xì)度為－0．030 mm粒級占95．08%，磁場強(qiáng)度分別為119．37 kA／m和95．49 kA／m，結(jié)果見表4。

表4 浮選尾礦再磨磁選試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，在磨礦細(xì)度－0．030 mm粒級占95．08%條件下，反浮選尾礦經(jīng)一粗一精弱磁選，可獲得作業(yè)產(chǎn)率65．24%、TFe品位62．09%、作業(yè)回收率88．15%的精礦。

2．4 流程試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上開展了流程對比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖6和圖7，結(jié)果見表5。

表5 流程試驗(yàn)結(jié)果

圖6 全磁選工藝流程

圖7 磁選-反浮選工藝流程

從表5可知，采用全磁選工藝，進(jìn)入到第三段磨礦作業(yè)產(chǎn)率為56．45%，最終磨礦細(xì)度為－0．030 mm粒級占94．94%，獲得鐵精礦TFe品位66．93%、回收率80．84%；采用磁選-浮選工藝，進(jìn)入到浮尾再磨作業(yè)產(chǎn)率為18．99%，浮尾再磨細(xì)度為－0．030 mm粒級占95．08%，獲得鐵精礦TFe品位66．52%、回收率80．99%。

對比2個工藝流程及鐵精礦指標(biāo)可知：①在最后一段磨礦細(xì)度相當(dāng)?shù)那闆r下，2種工藝獲得的最終鐵精礦指標(biāo)相近。②全磁選工藝流程結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；磁選-反浮選工藝流程雖然結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜，并有浮選藥劑的消耗，但最后一段磨礦量下降了約66．36%，磨礦能耗下降顯著。從總體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和效益上考慮，采用磁選-反浮選工藝選別該微細(xì)粒嵌布磁鐵礦的優(yōu)勢更加明顯。

3 結(jié) 論

1）原礦TFe品位39．67%，礦石中鐵礦物主要為磁鐵礦，其次是菱鐵礦，還含有少量的鏡鐵礦和褐鐵礦；脈石礦物以石英為主，其次是綠泥石、黑硬綠泥石和磷灰石。礦石中磁鐵礦具有均勻微細(xì)粒嵌布的特點(diǎn)，需要通過細(xì)磨才能使大部分磁鐵礦充分解離，單純從嵌布粒度分析，處理該礦石時(shí)選擇磨礦細(xì)度－0．026 mm粒級占95%可使磁鐵礦單體解離度達(dá)到95%以上。

2）2種工藝對比試驗(yàn)結(jié)果表明，原礦在最終磨礦細(xì)度均為－0．030 mm粒級占95%左右的情況下，可獲得產(chǎn)率48%左右、TFe品位66%左右、回收率80%左右的鐵精礦產(chǎn)品，指標(biāo)相近。

3）對比2種工藝流程，全磁選流程結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；磁選-反浮選流程雖然結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜，并有浮選藥劑的消耗，但其對礦石性質(zhì)變化的適應(yīng)性更強(qiáng)，三段細(xì)磨礦量大大減少，鐵精礦指標(biāo)也相對更易實(shí)現(xiàn)。從總體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和效益上考慮，采用磁選-反浮選工藝選別該微細(xì)粒嵌布磁鐵礦的優(yōu)勢更加明顯。