國外某難選褐鐵礦石選礦試驗研究

王海亮 高春慶

（中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

自2003 年以來，我國一直是世界上最大的鐵礦石進口國，2021 年1—10 月，中國累計進口鐵礦石9.335 億t［1-3］。自2015 年以來，我國鐵礦石的對外依存度一直在80%以上。為有效解決我國鐵礦石資源問題，各鋼鐵企業(yè)都在尋求新的鐵礦資源，以往難選、利用率較低的赤褐鐵礦資源已成為研究人員關注的焦點［4-5］。

國外某礦區(qū)礦石中金屬礦物以褐鐵礦為主，為風化殘積淋濾型氧化礦石。前期中鋼馬礦院對該礦石進行了分級—強磁干選得精—中礦磨礦—強磁選流程試驗，獲得了較好的試驗指標［6-8］。

1 礦石性質

1.1 礦石的組成

礦石中的金屬礦物主要為褐鐵礦、其次為赤鐵礦，含量分別為64.59%和8.18%，其中褐鐵礦由針鐵礦和纖鐵礦組成；脈石礦物主要為石英（玉髓）和黏土，含量分別為16.08%和9.53%，另有少量黑云母、白云母、絹云母、碳酸鹽礦物，微量黃鉀鐵礬。礦石主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

從表1 可以看出，礦石中的主要有價元素為鐵，含量為48.04%，有害元素硫、磷含量較低，分別為0.06%和0.12%；脈石礦物主要成分為SiO2，含量為16.96%。

從表2可以看出，礦石中鐵主要以赤褐鐵礦的形式存在，占全鐵的98.15%。

1.2 主要礦物的嵌布特征及共生關系

（1）褐鐵礦。褐鐵礦由針鐵礦和纖鐵礦組成，針鐵礦呈微晶質粒狀及隱晶質集合體存在（圖1），常具膠狀結構，結晶良好者呈針狀、放射狀，在褐鐵礦皮殼及空洞邊緣尤為明顯（圖2），具明顯的反射色及非均質性，內反射呈棕色至棕紅色，尤其在隱晶質部分棕紅色內反射更強，與赤鐵礦相互嵌布，兩者間無明顯界限。

（2）赤鐵礦。赤鐵礦常被褐鐵礦交代，兩者呈過渡狀態(tài)，晶形完好者呈皮殼狀或條帶狀與褐鐵礦互嵌（圖3），部分為假鮞狀或犬牙狀與褐鐵礦連晶（圖4）。

1.3 主要礦物的解離特性

礦石中的鐵礦物解離非常困難，細磨產物中單體很少，主要呈富連生體形式，因此，選礦主要回收單體和富連生體。

2 選礦流程對比研究

試驗比較了單一強磁選工藝、強磁選—浮選工藝和磁化焙燒—弱磁選工藝的分選效果。

2.1 單一強磁選工藝

2.1.1 一段磨礦細度試驗

一段磨礦細度試驗采用2次強磁粗選流程，強磁粗選1 和強磁粗選2 背景磁感應強度分別為0.8 T 和1.0 T，試驗結果見圖5。

由圖5 可知，隨著磨礦細度的提高，強磁選綜合精礦鐵品位上升、回收率下降。當磨礦細度超過-0.076 mm 占95%才能獲得鐵品位超過55%的鐵粗精礦，說明該褐鐵礦嵌布粒度微細，需要細磨才能獲得較高品位的鐵精礦。綜合考慮，確定一段磨礦細度為-0.076 mm占60%。

2.1.2 二段磨礦細度試驗

二段磨礦細度試驗給礦為2次粗選混合精礦，試驗采用1 次精選流程，強磁選背景磁感應強度為0.5 T，試驗結果見圖6。

由圖6可知，磨礦細度提高對精礦品位提高的幅度影響較?。荒サV細度達到-0.076 mm 占95%，磁選精礦鐵品位才超過56%。綜合考慮，確定二段磨礦細度為-0.076 mm占95%。

2.1.3 階段磨選全流程試驗

在上述試驗基礎上進行了階段磨選全流程試驗，結果見圖7。

由圖7 可知，采用單一強磁選工藝，在最終磨礦細度為-0.076 mm 占95%的情況下，可獲得產率45.37%、鐵品位56.06%、鐵回收率53.04%的最終精礦，試驗結果不理想。

2.2 強磁選—浮選工藝

以圖7中的強磁精選尾礦為浮選給礦，進行提精降雜浮選試驗，確定的強磁選—浮選工藝流程見圖8。

由圖8可知，采用階段磨礦階段強磁選—強磁選中礦浮選工藝，在最終磨礦細度為-0.076 mm 占95%的情況下，可獲得產率50.14%、鐵品位55.84%、鐵回收率58.40%的最終精礦，試驗結果略好于單一強磁選工藝。

2.3 磁化焙燒—磨礦—弱磁選工藝

磁化焙燒—弱磁選是處理褐鐵礦的有效選別方法之一。在許多以褐鐵礦、菱鐵礦等為主的復合氧化鐵礦選礦中，都獲得了良好的分選技術指標【8-9】。

焙燒設備采用400 mm×200 mm 型箱式電阻爐，原礦粒度2～0 mm，還原劑為無煙煤（1～0 mm），焙燒熟料水淬冷卻后磨至-0.076 mm 占95%，然后進行1粗1精弱磁選，磁場強度為79.58 kA/m。

2.3.1 無煙煤用量試驗

無煙煤用量試驗固定焙燒溫度850 ℃，焙燒時間2 h，試驗結果見圖9。

由圖9 可知，無煙煤與礦石的質量比從3%提高至9%，精礦鐵品位由62.26%提高至64.33%、回收率由93.04%下降至46.95%。綜合考慮，確定無煙煤與礦石的質量比為5%。

2.3.2 磁化焙燒—磨礦—弱磁選全流程試驗

在上述試驗基礎上進行了磁化焙燒—磨礦—弱磁選全流程試驗，結果見圖10。

由圖10可知，采用磁化焙燒—弱磁選工藝，當最終磨礦粒度為-0.076 mm 占95%時，可以獲得產率66.70%、鐵品位63.68%、鐵回收率88.27%最終精礦，試驗指標明顯優(yōu)于方案1、方案2的指標。

3 結論

（1）國外某以褐鐵礦為主的鐵礦石鐵含量為48.04%，有害元素硫、磷含量較低，赤褐鐵占全鐵的98.15%。褐鐵礦主要呈微晶質粒狀及隱晶質集合體存在，赤鐵礦常被褐鐵礦交代，兩者呈過渡狀態(tài)，晶形完好者呈皮殼狀或條帶狀與褐鐵礦互嵌，部分為假鮞狀或犬牙狀與褐鐵礦連晶。鐵礦物解離非常困難，細磨產物中單體很少，主要呈富連生體形式。

（2）采用單一強磁選工藝，在最終磨礦細度為-0.076 mm 占95%的情況下，可獲得產率45.37%、鐵品位56.06%、鐵回收率53.04%的最終精礦。

（3）采用階段磨礦階段強磁選—強磁選中礦浮選工藝，在最終磨礦細度為-0.076 mm 占95%的情況下，可獲得產率50.14%、鐵品位55.84%、鐵回收率58.40%的最終精礦。

（4）采用磁化焙燒—弱磁選工藝，當最終磨礦粒度為-0.076 mm 占95%時，可以獲得產率66.70%、鐵品位63.68%、鐵回收率88.27%最終精礦，試驗指標明顯優(yōu)于方案1、方案2的指標。因此，磁化焙燒—弱磁選工藝是該礦石處理的適宜工藝。