新疆尼勒克縣尼新塔格鐵礦礦石選礦工藝試驗研究

李新光，孫軍軍，袁 燁

（新疆地質礦產勘查開發局第九地質大隊，新疆 烏魯木齊830009）

我國查明鐵礦資源儲量中貧鐵礦石約占97%，長期以來貧礦和難選冶礦床由于礦石開采成本高，制約著我國鐵礦開發工作的進一步發展。故提高選礦工藝技術，合理開發難選冶鐵礦石是未來鐵礦開發工作的重要研究課題之一。

尼新塔格鐵礦是伊犁州近年來發現的火山巖型鐵礦資源，查明鐵礦石資源量超過7000萬t，礦石平均品位約23.00%。2011～2013年開展的選礦試驗工作確定為微細粒嵌布的難選鐵礦石，單一弱磁選工藝再磨成本高，采用多種選礦工藝聯合可獲得滿意的選礦效果。本文通過對鐵礦石嵌布粒度、賦存狀態、復雜選礦工藝的研究，為該鐵礦的開發利用合理選擇選礦工藝流程提供科學依據。

1 試驗礦樣的制備及礦樣的特點

1.1 礦樣的制備

礦床原礦品位普遍分布在20%～25%之間，屬貧磁鐵礦。礦樣按低品位礦石、工業礦石分別采集組成試驗大樣，重量520kg、25395kg。原礦經破碎、篩分、堆摻、縮分加工后制成試驗樣及備用樣。

1.2 礦石物質組成及分布特征

據礦樣多元素及物相分析結果（表1）：礦石中金屬礦物以磁鐵礦為主，含少量赤鐵礦、黃鐵礦，偶見板鈦礦，非金屬礦物以斜長石、石英為主，次有綠泥石、方解石、黑云母、絹云母、綠簾石、角閃石等。

磁鐵礦：呈浸染狀分布在脈石中，嵌布粒度非常細，－0.05mm粒級占到50.0%以上，或磁鐵礦斑晶中包含脈石（圖1（a）、圖1（b）），屬微細粒嵌布的包含結構。

赤鐵礦：多呈假象或半假象赤鐵礦，以斑狀和大

小不等的粒狀產出，磁鐵礦殘晶與赤鐵礦緊密相連（圖1（c））。

表1 原礦石分析結果表

圖1 礦石分布特征

赤鐵礦：多呈假象或半假象赤鐵礦，以斑狀和大小不等的粒狀產出，磁鐵礦殘晶與赤鐵礦緊密相連（圖1（c））。

黃鐵礦：呈星點或星散浸染狀分布在脈石中，趨向于集中分布，并與磁鐵礦連生在一起。少數細粒黃鐵礦包含在磁鐵礦中，被褐鐵礦沿邊緣交代（圖1（d））。

斜長石：斑晶中斜長石呈半自形板狀分布，部分晶形不完整，雜亂分布。粒徑較細（0.3～2.2mm±），常見絹云母、綠泥石及方解石等交代。基質中斜長石粒徑微細（0.04～0.2mm），呈板條狀交織狀或雜亂分布，間隙中充填方解石、綠泥石及細粒磁鐵礦等（圖1（e））。

石英（含玉髓）：不規則它形粒狀，常見與長石、黏土共生。其次粒狀石英與鱗片狀絹云母及少量碳酸鹽等礦物緊密交生（圖1（f））。

1.3 礦石結構構造及礦石類型

礦石結構構造：按磁鐵礦的分布形態及特點，分為它形粒狀、包含結構，浸染狀構造、脈狀構造、角礫狀構造，偶見團塊狀構造。

礦石類型：根據原礦石中磁性鐵占有率75.52%～85.41%的特征，確定為需選的混合鐵礦石。賦礦圍巖礦物成分以長英質礦物為主，成礦與成巖基本同期且共生，礦體受火山噴發韻律和巖相（特定層位）控制，屬火山沉積型鐵礦。

2 礦石可選性試驗

2.1 試驗方案的選擇

礦石礦物以磁鐵礦為主，脈石礦物主要是斜長石、石英，可利用的主要對象是磁性鐵，屬低硫、低磷、高二氧化硅礦石。選擇以下方案進行了選礦工藝試驗：①礦樣拋尾試驗；②階段磨礦－階段磁選試驗；③階段磨礦－重選試驗；④階段磨礦－階段磁選－反浮選流程試驗；⑤連續擴大選礦試驗。

2.2 原礦干式拋尾試驗

在磁場強度2500Oe的條件下，1號礦樣干式拋尾試驗結果（圖2、表2）表明：粗精礦只在原礦石品位基礎上增高1%～2%，拋出尾礦產率極小，磁選粗精礦品位富集不明顯，沒有達到單體解離及拋廢的理想效果。

2.3 磨礦粒度試驗：

采用RK/ZQM系列球磨機對1＃礦樣進行磨礦試驗，結果如圖3、圖4所示。

磨礦時間達到3min時，磨礦細度－200目超過50%，幅度增加很快；繼續磨礦、細度緩慢增加。故選擇磨礦時間3min，效果好、效率高。

圖2 礦樣干式拋尾試驗流程

表2 原礦干式磁選拋尾試驗結果表

圖3 磨礦細度篩分試驗流程

2.4 粗選磨礦細度試驗

在磁場強度1200Oe的條件下，1＃礦樣磨礦細度試驗結果（圖5、表3）表明：磁鐵礦嵌布粒度非常細，隨磨礦細度提高，磁選精礦品位提高，尾礦品位變化較小，在原礦磨至－200目（－0.074mm）占50%以上時，精礦品位富集幅度減緩，拋尾產率增加幅度減小。選擇一段磨礦粒度－200目含量達到50%以上較合適。

圖4 磨礦時間與細度關系曲線圖

表3 原礦粗選磨礦細度試驗結果表

圖5 原礦弱磁選磨細度試驗流程圖

2.5 弱磁選試驗

1＃礦樣分別磨至－200目、－300目、－400目、－500目的粒度，在磁場強度1200Oe的條件下磁選試驗結果（圖6、表4）表明：在－200目和－300目含量達到80%以上，精礦品位基本達到C60標準［2］，產率29.92%、30.62%。在－400目的條件下，精礦品位才達到61.95%，驗證了磁鐵礦嵌布粒度非常細，單體解離度差異不大。也反映了采用單一弱磁選工藝效果不佳。

圖6 原礦弱磁選試驗流程圖

表4 原礦弱磁選試驗結果表

2.6 粗精礦再磨細度試驗

1＃礦樣粗精礦再磨細度試驗結果（圖7、表5）表明，隨著再磨細度的逐漸增加，鐵精礦品位逐漸提高。綜合精礦品位、回收率及常規磨礦能力，選擇二段磨礦細度為－200目占90.0%以上，三段磨礦細度為－325目（－0.045mm）占92.78%以上，才可獲得高于61%的鐵精粉。說明磨礦越細、礦石礦物單體解離程度越高。

2.7 粗精礦精選磁場強度試驗

1＃礦樣再磨細度為－200目占92.78%和97.83%的兩個樣品精選場強試驗表明（表6）：隨著精選磁場強度提高，鐵回收率逐漸提高，但鐵精礦品位有所下降。研究發現精選磁場強度不能高于800Oe，即強磁不利于鐵礦石選礦富集。

圖7 粗精礦精選再磨細度試驗流程圖

表5 粗精礦精選再磨細度試驗結果表

表6 粗精礦精選磁場強度試驗結果表

2.8 重選試驗

對1＃礦樣入選細度為－200目（－0.074mm）占59.21%和81.10%的兩個樣品搖床重選試驗（表7）顯示：搖床精礦品位只有50%，搖床礦泥及尾礦品位都明顯高于弱磁選尾礦。搖床重選不但得不到合格的鐵精礦，而且細粒級磁鐵礦在礦泥和尾礦中損失，導致鐵回收率偏低。故采用重選工藝回收磁鐵礦不合適。

表7 搖床重選試驗結果

2.9 階段磨礦－弱磁選－反浮選流程試驗

為了探索在較粗的粒度下獲得合格鐵精礦，對2＃礦樣磁選精礦（－325目90%）開展了一段磨礦－弱磁選→二段磨礦－反浮選→三段磨礦－弱磁精選試驗工作，從反浮選工藝試驗結果（圖8、表8）看出：當捕收劑MD（脂肪酸）用量達到450g/t（粗選350g/t、精選150g/t），通過反浮選一粗一精流程選別可獲得鐵品位最高63.63%的精礦，回收率高達77.54%。隨著粗選給礦濃度的提高，精礦產率及回收率降低，精礦品位稍有提高。故選擇反浮選流程為一次粗選、一次精選；粗選礦漿濃度為40%，適宜的礦漿溫度是30℃。

2.10 連續擴大選礦試驗

在上述選礦試驗的基礎上，對2＃礦樣干選粗精礦（經過干式拋尾、粒度3～0mm）開展了連續擴大選礦試驗工作。給礦量60kg/d，連選運轉時間48h，最終選礦結果為：給礦鐵品位26.21%、精礦品位63.71%、SiO2含量7.42%、回收率74.97%。確定本礦石適合采用弱磁選—反浮選聯合流程或多階段連選工藝流程，均可獲得滿意的效果。推薦的連選流程見圖9。

圖8 精礦反浮選MD用量試驗流程圖

表8 磁選精礦反浮選MD用量試驗結果表

3 結論

1）本鐵礦以原生礦石為主，金屬礦物以磁鐵礦為主，次含少量赤鐵礦、黃鐵礦，可利用的礦石礦物為磁鐵礦，多呈細粒浸染狀嵌布在脈石中，部分與黃鐵礦共生，一般粒度0.02～0.05mm。具有資源量較大、礦石品位偏低，磁鐵礦含量穩定、嵌布粒度細微的特點。礦石特點決定細粒磁鐵礦與脈石分離困難（鐵礦物單體解析難度較大），采用一般的磨礦－弱磁選工藝獲得的鐵精礦品位較低。

圖9 干選精礦連續擴大選礦試驗流程圖

2）本礦鐵礦石礦經多次選礦試驗工作得知：采用多階段磨礦－弱磁選－反浮選聯合選礦流程可以提高選礦效率，磨礦粒度－325目含量達到90.0%以上，獲得精礦品位63.49%、產率31.06%、回收率75.38%、尾礦品位9.34%；采用連選工藝流程（原礦石＋干選拋尾→干選粗精礦—階段磨礦－弱磁選），磨礦粒度－400目含量達到91.51%，最高可獲得精礦品位63.71%、產率30.84%、回收率74.97%、尾礦品位9.49%的指標。

3）依據上述選礦試驗成果確定本礦石適用弱磁選－反浮選聯合選礦工藝。選礦加工過程添加反浮選工藝能去除大量脈石礦物，使磁鐵礦相對富集，降低磨礦成本，提高選礦效率，在選礦技術發展中具有劃時代的意義，使大量的難選及貧鐵礦石進入實質性開發階段。這類選礦工藝已在西天山莫托沙拉鐵礦開采生產過程中進行推廣應用，在選礦提鐵降雜方面成效顯著，增加了難選微細粒鐵礦石的開發利用前景。因此，在尼新塔格鐵礦礦石質量較差（全鐵平均品位低于周邊火山巖型鐵礦礦石平均品位約17%）的條件下，試驗總結出的弱磁選—反浮選聯合選礦方法是本礦開發中合理有效的選礦工藝，將使礦山企業在生產過程中獲得更高的經濟效益。

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