某高碳酸鐵硅酸鐵鐵礦石可選性及配礦試驗研究

蘇興國 楊光 何云林

（1.鞍鋼集團有限公司東鞍山燒結廠；2.鞍鋼集團礦業(yè)設計研究院有限公司）

某采場鐵礦石性質(zhì)較復雜，不僅表現(xiàn)在礦石的結構構造復雜，而且表現(xiàn)在采場不同部位的鐵礦物成分差異較大，尤其是碳酸鐵礦物和硅酸鐵礦物含量變化較大。采場礦石類型復雜，既有磁鐵貧礦、赤鐵貧礦、碳酸鐵和硅酸鐵型貧礦。為了高效開發(fā)利用該礦石資源，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，在對礦石進行充分工藝礦物學研究的基礎上進行了礦石的可選性研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學成分分析

為詳細了解采區(qū)的礦石性質(zhì)，根據(jù)采場條件及礦石性質(zhì)，將采區(qū)內(nèi)礦石圈定為6 種礦石類型，即東部紅礦礦石、東部亞鐵含量較高的亞鐵礦石、東部碳酸鐵含量較高的碳酸鐵礦石、東部綠泥石及角閃石型等硅酸鹽礦物含量較高的綠泥礦石、西部混合礦石、西部磁性礦石。各類型礦石鐵物相分析結果見表1，主要化學成分分析結果見表2。

由表1 可以看出，礦石的類型復雜，多數(shù)礦石屬高硅酸鐵、碳酸鐵型貧磁性礦石或赤褐鐵礦石；碳酸鐵礦石、亞鐵礦石及混合礦石中碳酸鐵含量均較高，對礦石選別影響較大；綠泥礦石中硅酸鐵含量較高，亞鐵礦石、混合礦石及磁性礦石中硅酸鐵含量居中，東部紅礦礦石硅酸鐵含量較低。

由表2 可以看出，各類型礦石均為低硫、磷型鐵礦石，礦石全鐵品位多在30%～36%，亞鐵礦石、綠泥礦石、混合礦石及磁性礦石磁性鐵含量較高；東部紅礦礦石和碳酸鐵礦石均為赤鐵貧礦石。

1.2 礦石的礦物組成分析

礦石的硅酸鹽礦物都是閃石類礦物和少量綠泥石；碳酸鹽礦物則以方解石為主，含少量菱鐵礦、白云石等。礦石中幾種主要含鐵礦物及對選別影響較大的礦物含量見表3。

由表3可以看出，亞鐵礦石、綠泥礦石、混合礦石及磁性礦石中的鐵礦物以磁鐵礦為主；東部紅礦礦石和碳酸鐵礦石中的鐵礦物以赤鐵礦為主；碳酸鐵主要以菱鐵礦的形式存在；所有類型礦石中均含有菱鐵礦和含鐵碳酸鹽礦物。菱鐵礦及含鐵閃石含量較高時對鐵礦物選別有一定的影響。

各類型礦石中均含有一定量的碳酸鐵和綠泥石礦物，尤其是碳酸鐵礦石和綠泥礦石，混合礦石、碳酸鐵礦石和亞鐵礦石中亦含有較多菱鐵礦。

2 礦石結構構造

礦石的構造主要為條帶狀構造，同時發(fā)育揉皺狀構造、角礫狀構造和塊狀構造等。礦石的結構主要為細粒變晶結構，同時還有少量包裹體結構和浸染狀結構。細條帶狀構造、致密塊狀構造發(fā)育的礦石及浸染狀結構礦石含量較高時，可磨性略差，且礦物單體解離性能也會變差。

3 礦石的嵌布特征

閃石類礦物多呈半自形—自形晶結構；石英、碳酸鹽礦物則多呈集合體狀產(chǎn)出，為他形晶結構，以極細粒與鐵礦物共生或呈包裹體狀態(tài)，與其他礦物呈復雜接觸關系；磁鐵礦呈中—細粒半自形到他形；半假象鐵礦石的邊緣有赤鐵礦氧化邊，這部分赤鐵礦晶形較差，邊緣接觸關系復雜；硅酸鹽礦物晶形發(fā)育較好。

東部紅礦礦石、綠泥礦石、碳酸鐵礦石、亞鐵礦石中細粒鐵礦物含量較高，且礦物間接觸關系復雜，對礦石可磨性及單體解離具有一定影響，其他類型礦石中礦物間接觸關系相對簡單。各類型礦石嵌布粒度［1］測定結果見表4。

由表4 可知，礦石中鐵礦物嵌布粒度屬中到細粒類型，細粒鐵礦物含量較多，相對來說鐵礦物嵌布粒度由中到細依次為磁性礦石、亞鐵礦石、東部紅礦礦石、混合礦石、綠泥礦石、碳酸鐵礦石，碳酸鐵礦石在磨礦時礦物單體解離尤其困難。

4 各類型礦石可選性試驗

各類型礦石的可磨度試驗表明，東部紅礦礦石相對難磨；碳酸鐵礦石及綠泥礦石粗磨較容易，但細磨較難，這與碳酸鹽礦物及硅酸鹽類礦物含量較高有關；其他類型礦石則較易磨。

各類型礦石各磨礦粒度的解離度分析表明，綠泥礦石及碳酸鐵礦石磨至-74 μm 含量占95%時，鐵礦物單體解離度才接近80%，其他礦石相對好磨。

為適應選廠弱磁選—強磁選—陰離子反浮選生產(chǎn)工藝流程［2］，將各類礦石磨至-74 μm含量占94%～95%后開展弱磁選—強磁選—混磁精開路浮選流程試驗。

4.1 弱磁選—強磁選試驗

試驗采用一段弱磁選+一段強磁選流程，條件試驗確定的弱磁選磁場強度為95.54 kA/m，強磁選背景磁感應強度為0.9 T，弱磁選+強磁選試驗結果見表5～表10，各精礦鐵物相分析結果見表11。

由表5～表10 可以看出，6 種類型礦石中東部紅礦礦石及碳酸鐵礦石尾礦品位較高，這與微細粒鐵礦物及含鐵方解石、鐵白云石含量較高有關；其他類型礦石的強磁尾鐵品位均較低；碳酸鐵礦石及綠泥礦石混磁精品位較低。

由表11 并結合表3 可以看出，原礦在菱鐵礦及含鐵閃石較多時，對應的混磁精中硅酸鐵及碳酸鐵含量也較高。

4.2 混磁精反浮選試驗

因大部分礦石中的鐵礦物嵌布特征不理想，導致混磁精中鐵礦物解離狀態(tài)較差，貧連生體較多，為提高各混磁精的解離度，將各混磁精細磨至-74 μm含量占94%～95%，此時，除碳酸鐵礦石物外，其他鐵礦物解離度均在80%以上。此條件下的開路陰離子反浮選［3］試驗固定NaOH 用量為1 250 g/t，淀粉用量為1 650 g/t，CaO用量為500 g/t，試驗結果見表12。

由表12 可以看出，東部紅礦礦石、亞鐵礦石及磁性礦石反浮選精礦品位明顯較高，達66.5%以上；碳酸鐵礦石反浮選精礦指標較差，不到60%，這與礦石的細粒致密構造發(fā)育及礦物接觸關系復雜有關。

5 綜合配礦試驗

因為大工業(yè)生產(chǎn)無法實現(xiàn)單一類型礦石入選，為保證生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性，生產(chǎn)中必須結合各部位礦石的儲量及礦石的可選性，進行配礦生產(chǎn)。

5.1 配礦方案

開采境界內(nèi)磁性礦石、東部紅礦礦石、亞鐵礦石儲量［3］較大，碳酸鐵礦石、綠泥礦石儲量較小，配礦時將兼顧選別試驗結果，并按入選礦石碳酸鐵含量不超過3%、硅酸鐵含量盡量低的原則去組織，確定的合理配礦方案為磁性礦石、亞鐵礦石、東部紅礦礦石、混合礦石、綠泥礦石、碳酸鐵礦石分別占25%、25%、25%、10%、10%、5%，綜合配礦鐵物相分析結果見表13。

由表13 可以看出，綜合配礦屬混合礦石，碳酸鐵、硅酸鐵占有率分別為7.24%、3.30%。

5.2 綜合配礦弱磁選—強磁選試驗結果

將綜合配礦磨至-74 μm含量占94.5%，進行一段弱磁選+一段強磁選試驗，弱磁選磁場強度為95.54 kA/m，強磁選背景磁感應強度為0.9 T，弱磁選+強磁選試驗流程見圖1，混磁精鐵物相分析結果見表14。

由圖1 可以看出，綜合配礦磨至-74 μm 含量占94.5%的情況下，經(jīng)一段弱磁選+一段強磁選，獲得了鐵品位43.77%、回收率90.07%的混磁精。

由表14可以看出，混磁精中主要為磁性鐵，分布率達64.01，其次為赤褐鐵，分布率為27.95%，碳酸鐵、硅酸鐵分布率均不高，分別為5.49%和2.55%。

5.3 混磁精陰離子反浮選試驗

混磁精再磨至-74 μm 含量占90.55%情況下進行反浮選，反浮選礦漿pH 調(diào)整劑NaOH 用量為1 250 g/t，抑制劑淀粉+K6用量為1 350 g/t，活化劑CaO用量為500 g/t，捕收劑TD-Ⅱ粗選用量為1 800 g/t、精選用量為900 g/t，試驗流程見圖2。

由圖2 可以看出，綜合配礦采用圖2 所示的流程處理，獲得了鐵品位65.54%、回收率66.30%的綜合精礦。

6 結語

（1）某采場低硫、磷型鐵礦石性質(zhì)較復雜，多數(shù)礦石屬高硅酸鐵、碳酸鐵型貧磁性礦石或赤褐鐵礦石。

（2）礦石的構造主要為條帶狀構造，礦石的結構主要為細粒變晶結構。細條帶狀構造、致密塊狀構造發(fā)育的礦石及浸染狀結構礦石含量較高時，可磨性略差，且礦物單體解離性能也會變差。

（3）礦石中鐵礦物嵌布粒度屬中到細粒類型，細粒鐵礦物含量較多，相對來說鐵礦物嵌布粒度由中到細依次為磁性礦石、亞鐵礦石、東部紅礦礦石、混合礦石、綠泥礦石、碳酸鐵礦石，碳酸鐵礦石在磨礦時礦物單體解離尤其困難。

（4）6 種類型礦石中東部紅礦礦石及碳酸鐵礦石尾礦品位較高，這與微細粒鐵礦物及含鐵方解石、鐵白云石含量較高有關；其他類型礦石的強磁尾鐵品位均較低；碳酸鐵礦石及綠泥礦石混磁精品位較低。原礦在菱鐵礦及含鐵閃石較多時，對應的混磁精中硅酸鐵及碳酸鐵含量也較高。東部紅礦礦石、亞鐵礦石及磁性礦石反浮選精礦品位明顯較高，達66.5%以上；碳酸鐵礦石反浮選精礦指標較差，不到60%，這與礦石的細粒致密構造發(fā)育及礦物接觸關系復雜有關。

（5）綜合配礦（磁性礦石、亞鐵礦石、東部紅礦礦石、混合礦石、綠泥礦石、碳酸鐵礦石分別占25%、25%、25%、10%、10%、5%）磨至-74 μm 含量占94.5%的情況下，采用一次弱磁選+一次強磁選+混磁精陰離子反浮選流程處理，最終獲得鐵品位65.54%、回收率66.30%的綜合精礦。