伊朗含硫磁鐵礦選礦工藝研究

孟光棟，趙通林

（1.中冶北方工程技術有限公司，遼寧 鞍山114051；2.遼寧科技大學礦業工程學院，遼寧鞍山114051）

隨著礦產資源的開發，國內外易選礦石變得越來越少，開發利用難選礦石已經成為選礦研究的重點工作。本課題就是受伊朗委托，對高硫且含鎂類質同象礦石進行鐵礦物分選工藝研究，要求精礦中硫含量降至0.1%以下。

1 礦石性質研究

1.1 多元素化學分析

原礦多元素化學分析結果、鐵物相分析結果見表1、表2。

由表1、表2可見，原礦中可回收金屬礦以磁鐵礦為主，占全鐵的86.82%，有害雜質S含量較高。

1.2 礦石的結構、構造

偏光鏡下巖礦鑒定表明，有兩種礦石類型：浸染狀磁鐵貧礦石、稠密浸染狀磁鐵富礦石。按其磁鐵礦含量多少分為稀疏浸染狀、浸染狀、稠密浸染狀及受風化淋濾作用呈膠狀或土狀等構造。

稀疏浸染狀：磁鐵礦含量15%～30%之間，呈細粒浸染狀分布在脈石礦物集合體內。

浸染狀：磁鐵礦含量30%～45%，磁鐵礦呈單晶粒狀或多晶連生形式，呈浸染狀嵌布在脈石礦物集合體內。

稠密浸染狀：磁鐵礦含量高達45%～55%，磁鐵礦明顯富集呈不規則的團塊體，其內可見磁鐵礦晶粒緊密相連，夾雜著極少量殘晶細粒脈石礦物。

表1 原礦多元素化學分析結果

表2 鐵物相分析結果／%

膠狀及土狀：原生磁鐵礦石受風化淋濾作用形成褐鐵礦，呈疏松的土狀、多孔狀或膠狀細脈等次生礦物集合體。

礦石的結構可大致劃分為自形、半自形及它形粒狀結構、交代假象結構、纖維變晶結構。磁鐵礦及黃鐵礦在礦石中呈自形、半自形及它形粒狀；脈石礦物蛇紋石交代原生礦物橄欖石或輝石類礦物，呈粒狀假象；蛇紋石多數由細纖維狀或放射狀集合體與細粒浸染狀磁鐵礦組成纖維狀、粒狀變晶結構。

1.3 礦物組成及主要礦物賦存狀態

礦石中有十幾種礦物，礦石中主要由纖維狀蛇紋石及粒狀磁鐵礦等組成。金屬礦物主要為磁鐵礦，少量黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦。非金屬礦物主要以蛇紋石、綠泥石、滑石為主，偶見有水鎂石、金云母及碳酸鹽礦物。

磁鐵礦賦存狀態，可劃分為兩種嵌布類型：一種呈稀疏浸染狀及浸染狀嵌布的磁鐵礦；另一種呈稠密浸染狀嵌布的磁鐵礦。浸染狀磁鐵貧礦石中磁鐵礦呈自形、半自形細中粒狀結構、纖維狀變晶結構及交代假象結構。稠密浸染狀磁鐵富礦石中磁鐵礦呈中粗粒狀結構、纖維狀變晶結構。

在選礦破碎過程中，磁鐵礦與脈石礦物晶體軟硬相差懸殊，能夠較容易被單體解離。但發現有磁鐵礦晶體內包裹顯微細粒脈石礦物殘晶，會使磁鐵礦與脈石礦物難于完全解離。

1.4 礦物的嵌布粒度

磁鐵礦粒級變化范圍在0.021～0.833mm，主要集中在0.104～0.589mm之間，平均粒度為0.182mm。其中，細粒級從0.021～0.074mm占6.089%；而中粗粒級從0.074～0.833mm占93.911%，可見中粗粒級磁鐵礦占大多數。

2 選礦工藝試驗研究

2.1 原礦干選拋廢試驗

礦樣破碎粒度至0～12mm進行干選拋廢試驗，原礦粒度篩分顯示－1.00mm部分占43.98%，＋10.00mm只有5.85%。干選試驗設備為Ф800×1400CCXGY干式永磁磁選機，磁場強度399.71kA／m，選別指標見表3。

表3 擇優條件穩定試驗結果／%

干選擇優條件穩定試驗結果表明，最佳擋板位置為－20°、調速頻率50Hz，提高原礦入選TFe品位1.43%，拋廢產率僅4.12%，干選拋廢作業的優勢不明顯。

2.2 可磨度試驗

礦樣經可磨度試驗，試驗的磨礦粒度為－0.076mm占60%、－0.076mm占70%、－0.076mm占92%、－0.051mm占92%。試驗獲得相對可磨度系數分表為 K60＝0.95、K70＝0.95、K92＝0.91、K300－92＝0.76，表明伊朗高硫礦比中國大孤山鐵礦石難磨，可磨度曲線見圖1。

圖1 伊朗高硫礦樣相對可磨度曲線

2.3 不同磨礦細度磁性分析

將干選精礦磨至不同細度，用Ф50mm磁選管選別，磁場強度120kA／m，試驗結果見表4。試驗中磁場強度變化對試驗指標影響不大。

隨著磨礦細度增加鐵精礦品位提高，磨礦細度－0.076mm占60%時鐵精礦品位65.08%，表明礦樣磁鐵礦結晶粒度較粗易選，但S含量較高，需進一步選別降硫。而磨礦細度－0.051mm達92%時，磁選管鐵精礦品位可達67.12%，且S含量低于0.1%。

表4 干選精礦不同磨礦細度磁性分析結果／%

2.4 選別工藝流程試驗

設備：Ф400×300電磁磁選機，磁場強度111.41kA／m；500mL單槽浮選機，5～35mL和50～100mL掛槽浮選機。原礦磨礦細度－200目70%入選。

2.4.1 磁選－反浮選工藝試驗

先進行一粗一精兩段磁選，獲得磁鐵礦粗精礦品位66.76%，產率64.58%，精礦中S含量0.18%。由于磁選粗精礦S含量超標，進行反浮選流程脫硫試驗。經條件試驗篩選藥劑種類和用量后，最佳參數閉路反浮選部分試驗流程及條件見圖2。試驗平均結果表明，此工藝可獲得綜精鐵品位67.22%、產率64.78%、鐵回收率85.54%、S含量0.06%的指標。

圖2 反浮選脫硫試驗流程

2.4.2 細磨單一磁選試驗

采用三段磨礦，細度分別為－200目60%、－200目93%、－300目92%。階段磁選工藝，5段磁選精礦品位可達67.59%，產率63.64%，回收率84.48%，S含量0.04%。流程略。

3 最高精礦品位分析

選別過程中，精礦品位均在68%以下，遂對該礦石中磁鐵礦單礦物進行化學分析和X－射線衍射分析。分析結果顯示，本次試驗礦樣的磁鐵礦中含有鎂鐵礦，鎂和鐵呈類質同象混雜，使該磁鐵礦純礦物鐵品位低于68%。因此，用機械選礦方法不能將鐵精礦品位提到68%以上。

4 結論

1）伊朗礦樣為含硫磁鐵礦石，原礦全鐵品位50.91%，礦石結構、構造復雜，有用礦物以磁鐵礦為主，有害雜質S含量較高。12～0mm原礦拋廢石產率4.12%，不推薦預先拋廢。

2）原礦一段磨礦細度－0.076mm70%粗磨，磁選H－反浮選降硫流程，精礦產率64.78%，精礦品位67.22%，回收率85.54%；原礦三段細磨階段磁選，最終細度達－0.051mm占92%流程，精礦產率63.64%，精礦品位67.59%，回收率84.48%。

3）粗磨磁選加反浮選流程和細磨磁選流程鐵精礦含硫均在0.1%以下，但細磨能耗較高。反浮選工藝更適應未來選礦廠磁黃鐵礦品位波動帶來的對鐵精礦含硫的影響，所以推薦粗磨磁選加反浮選流程。

4）分析表明，鎂和鐵類質同象混雜，純礦物品位低于68%，用機械選礦技術精礦鐵品位不能提到68%以上。