河北省承德市某超貧磁鐵礦選礦工藝研究和開發建議

王團華 ，于宏東

(1.中國礦業聯合會， 北京 100044；2.北京礦冶研究總院礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京 100070)

改革開發以來，隨著我國經濟持續快速發展，我國鐵礦石對國外市場的依賴程度已經超過50%，這對我國鋼鐵工業安全已形成重大隱患。我國95%以上鐵礦石儲量為貧礦[1]。鐵礦石主要特征是貧、細、雜，97%的鐵礦石需要選礦處理[2-3, 11]。對我國大量超貧磁鐵礦適時開展選礦工藝性能和開發可行性研究，對于保證我國鋼鐵工業健康可持續發展和國家經濟安全具有意義。

超貧磁鐵礦尚無嚴格的定義，一般是指全鐵品位低于現行規范需選鐵礦石邊界品位要求，礦石量規模較大，在當前技術經濟條件下可以開發利用的含鐵巖石的統稱[4-7]。河北省頒布的《超貧磁鐵礦勘查技術規程(暫行》，將邊界品位低于20%的鐵礦石統稱為超貧磁鐵礦[6]，而內蒙古自治區建議的超貧磁鐵礦工業指標，含鐵礦石邊界品位(mFe)為6%。

1 超貧磁鐵礦的礦石化學組成特征

對河北省承德市某超貧磁鐵礦礦石的化學分析結果顯示，礦石TFe品位為11.49%，Ti和V的含量都比較低，礦石中S、P的含量低。該礦床鐵礦石屬超貧磁鐵礦。礦石中除鐵外，其他元素無回收價值。對礦石中鐵的化學物相分析結果顯示，鐵主要賦存在硅酸鹽礦物中。有5.12%的鐵賦存在磁鐵礦礦物中(磁性鐵的分布率為5.12/11.49=44.56%)，其他的鐵主要賦存在硅酸鹽脈石礦物中，難以利用。此類超貧磁鐵礦石在河北等華北地區資源量較為豐富，對該類礦石進行詳細的工藝礦物學研究，對礦石的選礦極為重要，對合理利用我國超貧磁鐵礦資源具有重要的借鑒作用。

2 超貧磁鐵礦礦石的礦物組成

礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦，其次是赤鐵礦、鈦鐵礦及微量的硫化物；脈石礦物主要有輝石、角閃石、蛇紋石、綠泥石、滑石、黑云母及方解石，其次是長石、石榴子石及磷灰石、金紅石、榍石、獨居石、鋯石等。礦石礦物和脈石礦物的組成和相對含量見表1。

表1 河北承德某超貧磁鐵礦中的礦物含量/%

從礦石的礦物含量來看，該礦石屬單一弱磁選即可選別的鐵礦石，磁鐵礦的成分及其與脈石礦物間的嵌布關系對礦石的選礦極其重要。

3 礦石中磁鐵礦的嵌布特征

礦石中磁鐵礦的礦物相對含量為7.16%。在掃描電鏡下對礦石中磁鐵礦成分進行了研究，磁鐵礦平均含Fe 71.51%、Mn 0.19%、V 0.17%、Ti 0.45%、O 27.68%，其基本化學成分見表2。從磁鐵礦成分分析可以判斷，磁鐵礦本身含鐵接近其礦物理論值，這對生產高品位鐵精礦比較有利。

礦石結構有兩種典型的類型，其一是自形、半自形晶結構；其二是針狀、葉片狀結構。礦石構造類型主要為斑雜狀構造、浸染狀構造，其次是細脈狀構造。根據顯微鏡及掃描電鏡下對礦石中磁鐵礦的結構和嵌布特征研究，歸納起來磁鐵礦典型的嵌布特征為：

1)磁鐵礦呈中粒-粗粒不規則狀嵌布(圖1中a～d)。常見磁鐵礦沿脈石礦物粒間或裂隙中嵌布，這部分磁鐵礦不僅嵌布粒度粗，且磁鐵礦顆粒中極少包裹脈石礦物，屬于易磨易選的磁性鐵，有利于鐵的選礦回收。

表2 河北承德某超貧磁鐵礦中磁鐵礦礦物基本化學組成/%

2)細粒-中粒磁鐵礦呈半自形粒狀嵌布(圖1中e～f)。這些磁鐵礦嵌布粒度細，只有在細磨礦時可以實現單體解離。但部分粒度細的磁鐵礦與脈石礦物共生密切，磨礦時實現充分單體解離較為困難，可通過提高磁場強度提高該部分磁性鐵的回收，但所獲鐵精礦中因以連生體形式富集的脈石礦物多而降低了鐵精礦品位。若采用原礦直接細磨礦的方式以期提高細粒磁鐵礦的單體解離度，一則選礦成本大幅增加，選礦可能是不經濟的，二則脈石礦物在細磨礦時易于泥化而不利精選和過濾。對這部分磁鐵礦的回收應考慮采用創新優化干拋技術，強化磨前拋廢，粗選精礦再磨精選的流程[5, 8-9]。

3)針狀、細條狀的磁鐵礦呈細粒嵌布(圖1中g～h)，該部分磁鐵礦即使超細度磨礦，絕大多數磁鐵礦也難以充分單體解離，干選拋尾時磁性鐵也易于損失。這部分磁鐵礦在磁選過程中與脈石一起進入鐵精礦中而影響精礦品位，或者與脈石礦物在尾礦中流失。該部分鐵精礦在選礦工藝流程中，首先直接影響著鐵精礦品位的提高，同時也是影響尾礦中鐵品位和影響選礦回收率提高的根本原因之一。

總體評價，該類超貧磁鐵礦石中磁鐵礦的粒度不均勻，尤其是微細粒針狀、細粒磁鐵礦對鐵精礦的生產影響較大。要獲得較為理想的選礦指標，應該重視粗選時對磁性鐵的回收及再磨細度對精選鐵精礦品位的影響。

圖1 河北承德某超貧磁鐵礦礦石中磁鐵礦物與脈石礦物典型嵌布特征照片

4 礦石中磁鐵礦的粒度分布

礦石中磁鐵礦粒度分布在0.001～0.8mm之間，多數分布在0.02～0.3mm之間。在顯微鏡下采用線段法對-2mm選礦綜合樣中磁鐵礦的粒度進行了測量，結果見表3。

表3 礦石中磁鐵礦的粒度分布/%

從表3中可以看出，+0.295mm粒級中磁鐵礦的分布率為24.66%，+0.074mm粒級中的分布率為59.42%，微細粒磁鐵礦的分布率為3.03%。總體上看，磁鐵礦的粒度分布不均勻，以細粒嵌布為主。為保證磁鐵礦的高效回收，細磨礦是必要的。

5 選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度分析

對不同磨礦細度下選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度進行了測定，結果見表4。

表4 選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度分析/%

從表4中可以看出，隨著磨礦細度的增加，磁鐵礦的單體解離度逐漸提高，但增長的幅度不大，說明礦石中有一定量的磁鐵礦在磨礦時是不容易實現單體解離。當磨礦細度為-0.074mm占65%時，選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度為83.78%，說明大部分磁鐵礦在磨礦時容易實現單體解離。已經解離的磁鐵礦平均粒度為0.03mm，以連生體產出的磁鐵礦的平均粒度為0.012mm。當磨礦細度為-0.074mm占97%時，選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度為91.04%，磁鐵礦單體的平均粒度為0.015mm，連生體形式產出的磁鐵礦平均粒度僅為0.008mm。

從選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離情況來看，細磨礦有利于提高磁鐵礦的單體解離度，但直接用選礦綜合樣進行細磨礦作業以提高磁鐵礦單體解離效果并不是最佳的途徑。一是顯著增加磨礦成本，二是細磨礦后磁鐵礦單體解離度沒有顯著提高，離理想磨礦細度(理想狀態是指磨礦細度-0.074mm占80%時目的礦物單體解離度應該在95%以上)有一定的差距。因此，選礦工藝中不應單純提高入選礦石的磨礦細度，而是應重視粗精礦再磨細度和段數對磁選鐵精礦品位的影響。

6 結論

1)礦石中TFe品位為11.49%，其中5.12%的鐵賦存在磁性鐵礦礦物中，磁性鐵分布率為44.56%；其余的鐵賦存在硅酸鹽礦物中，礦石屬超貧磁鐵礦。

2)礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦，其次是赤鐵礦、鈦鐵礦及微量的硫化物；脈石礦物主要有輝石、角閃石、蛇紋石、綠泥石、滑石、黑云母及方解石，其次是長石、石榴子石及磷灰石、金紅石、榍石、獨居石、鋯石等。

3)礦石中磁鐵礦的粒度分布不均勻，磁鐵礦以細粒嵌布為主，脈石礦物中嵌布的針狀磁鐵礦及部分細粒磁鐵礦對鐵精礦的生產影響較大。為保證磁鐵礦的高效回收，細磨礦是必要的。

4)選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度分析結果表明，-0.074mm占65%的磨礦細度下，磁鐵礦的單體解離度為83.78%，說明大部分磁鐵礦容易實現單體解離。但隨著磨礦細度的增加，磁鐵礦的單體解離度增長緩慢，選用選礦綜合樣直接細磨礦難以保證磁鐵礦具有較為理想的單體解離效果。該類型礦石選礦工藝中應重視粗精礦再磨細度、段數對磁選鐵精礦品位的影響。

7 建議

鑒于我國超貧磁鐵礦資源賦存情況和鋼鐵工業和經濟發展現實需求，可以考慮并提倡在節約集約利用和保護環境前提下，對超貧磁鐵礦資源的開發利用。由于超貧磁鐵礦的開發對選礦技術和設備以及工藝流程控制要求高，選礦拋尾量大，且露天采礦對環境影響大[10]。因此，超貧磁鐵礦的開發，對選礦技術可行、經濟合理和環境保護提出了更高的要求。建議國家在允許開發超貧磁鐵礦資源時，必須嚴格管理，提高準入門檻；礦山開發企業應注重對超貧磁鐵礦石的選礦工藝技術研究和創新，在開發中高度重視環境保護和整治，保證企業生產經濟效益和社會效益和諧共進。

[1] 孫炳泉. 超貧磁鐵礦資源化利用技術現狀及發展趨勢[J]. 金屬礦山，2009(1):9-12.

[2] 簡少芳. 提高我國貧細難選磁鐵礦選礦經濟效益的研究[J].礦產保護與利用，1990 (6): 28-32.

[3] 郭二民. 加強環境管理合理開發超貧磁鐵礦[J].中國礦業，2009,18(6): 27-28,34.

[4] 李厚民，王瑞江，肖克炎，等. 中國超貧磁鐵礦資源的特征、利用現狀及勘查開發建議——以河北和遼寧的超貧磁鐵礦資源為例[J]. 地質通報，2009,28(1):85-90.

[5] 馬淮湘. 超貧磁鐵礦選礦技術新進展與思考[J]. 現代礦業，2011 (4): 33-34,42.

[6] 陳雯. 貧細雜難選鐵礦石選礦技術進展[J]. 金屬礦山，2010(5): 55-59,80.

[7] 邵鳳俊，戴翠紅，趙禮兵. 超貧磁鐵礦選礦工藝流程優化[J].中國礦業，2010,19(9): 71-72.

[8] 李中念，張振芳，嚴國棟. 河北省超貧磁鐵礦資源與開發利用分析[J]. 河北冶金，2006 (3): 1-4.

[9] 秦煜民. 超貧磁鐵礦開發引發的環境問題及防治[J]. 金屬礦山，2008 (10): 138-140.

[10] 王世軍. 承德超貧磁鐵礦的開發與評價[J].資源·產業，2004 (5): 14-16.

[11] 選礦手冊編委會. 選礦手冊：第1卷[M].北京：冶金工業出版社，1991.