不同磨礦形式對柏泉鐵礦石鐵、磷選別效果的影響試驗

李金朋　呂小煥　張　斌　張成龍　董麥亭

(1.河北鋼鐵集團礦山設計有限公司；2.河北鋼鐵集團礦業公司淶源有色金屬有限公司)

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不同磨礦形式對柏泉鐵礦石鐵、磷選別效果的影響試驗

李金朋1呂小煥1張斌2張成龍1董麥亭1

(1.河北鋼鐵集團礦山設計有限公司；2.河北鋼鐵集團礦業公司淶源有色金屬有限公司)

摘要柏泉鐵礦石鐵品位為12.17%，P2O5含量為2.38%，金屬礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦等，非金屬礦物有磷灰石、斜長石等。選廠原采用球磨機通過階段磨礦—階段選鐵、磁選尾礦1粗3精1掃浮選磷工藝流程處理該礦石，但磷品位及回收率明顯偏低。分別采用球磨機和棒磨機對該礦石破碎產品進行磨礦—磁選選鐵和磁選尾礦1粗1掃浮選回收磷試驗。結果表明，相比球磨機，磨礦產品達到相同磨礦細度時棒磨機所需磨礦時間更短；球磨機和棒磨機產品磨礦細度 -0.074 mm分別占35%、40%時，選鐵指標各自達到最佳，且棒磨-磁選精礦比球磨-磁選鐵精礦鐵品位增加4.66個百分點，鐵回收率減少1.66個百分點；球磨機和棒磨機產品磨礦細度均為 -0.074 mm 35%時，浮選回收磷效果最好，盡管棒磨產品最終浮選磷精礦P2O5品位降低1.49個百分點，但P2O5作業回收率增加15.91個百分點。該試驗結果可為該礦山選廠磨礦工藝的改進提供借鑒。

關鍵詞釩鈦磁鐵礦棒磨球磨磁選浮選

鐵礦石作為我國重要的戰略資源，研究其高效開發利用具有重要的意義[1-5]。對于某些多金屬鐵礦石，在回收鐵的同時綜合回收其他有價元素，有利于提高資源利用率[6-7]。柏泉鐵礦為河北鋼鐵集團礦業公司下屬礦山企業，選廠原礦處理量 600萬t/a，破碎系統采用三段兩閉路(粗碎中碎兩段一閉路—高壓輥磨篩上閉路循環—篩下干選)破碎流程，產品粒度-8 mm。磨選系統采用階段磨礦—階段選鐵(二段磨礦、三次磁選、淘洗機精選)、磁選尾礦1粗3精1掃浮選磷工藝流程。現柏泉鐵礦鐵精礦產量為42.86萬t/a，鐵精礦鐵品位63.2%、鐵回收率44.15%，磷精礦產量 13.07萬t/a、磷精礦P2O5品位33%、回收率44.29%。與同類礦山相比，磷產量、品位及回收率明顯偏低。為提高企業效益，對磨選工藝流程進行優化，以提高鐵、磷回收率。

1礦石性質

1.1礦石組成

柏泉鐵礦石鐵品位為12.17%，P2O5含量為2.38%。金屬礦物主要為磁鐵礦，赤鐵礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦少量，非金屬礦物主要為斜長石、輝石、角閃石、磷灰石等。礦石化學多元素分析結果見表1。

表1化學多元素分析結果

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由表1可知，礦石鐵品位僅為10.35%，屬于超貧鐵礦石，P2O5含量為2.38%，可作為有價組分回收，其他元素不具有工業回收價值。

1.2嵌布特征

礦石硬度在11～14，密度為2.946×103kg/m3。磁鐵礦多呈半自形晶、部分他形晶粒狀，與斜長石、角閃石等脈石礦物呈規則毗連鑲嵌,嵌布粒度粗細不等。磷灰石主要呈粒狀和柱狀，粒度粗細不等，以粗粒為主。粒狀者多呈規則六邊形，粒度一般為0.08～0.24 mm；柱狀者呈自形—半自形晶，大小一般為0.04 mm×0.16 mm～0.2 mm×1.6 mm。粗粒磷灰石多包裹于磁鐵礦中，部分包裹于已蝕變的輝石、角閃石中，少量與磁鐵礦、輝石等礦物規則毗連鑲嵌；細粒磷灰石大部分包裹于斜長石中。

2試驗結果與討論

2.1磨礦介質對磁選選鐵的影響

將該鐵礦石破碎至-2 mm，分別采用φ240 mm×90 mm的RK-ZQM系列球磨機和RK/BM三輥四筒智能棒磨機在相同給礦量和磨礦濃度條件下進行磨礦試驗，考察磨礦形式對磨礦細度的影響。

2.1.1磨礦形式對磨礦細度的影響

在給礦量500 g產品、磨礦濃度62.5%的條件下，考察球磨機和棒磨機產品不同磨礦時間的磨礦細度，見表2。

表2　球磨機和棒磨機產品不同磨礦時間時的磨礦細度

由表2可知，隨著磨礦時間的延長，不同磨礦介質的磨礦產品中-0.074 mm含量均呈逐漸增加的趨勢。總體來看，磨礦產品達到同一磨礦細度時，棒磨機所需時間明顯小于球磨機。

2.1.2磁選回收鐵試驗

采用φ327 mm×180 mm的GX-167型鼓式磁選機對相同磨礦細度的球磨和棒磨產品分別進行1次磁選試驗，考察不同磨礦形式對磁選指標的影響。控制磁選磁場強度為96 kA/m，球磨—磁選和棒磨—磁選試驗結果分別見表3和表4。

表3球磨—磁選試驗結果

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由表3可以看出，當球磨產品細度-0.074 mm由25%增加到35%，磁選精礦鐵品位由32.57%增加到36.14%，鐵回收率由51.45%增加到最大值55.87%；進一步增大磨礦細度到-0.074 mm 40%，磁選精礦鐵品位略微增加，為37.93%，鐵回收率減小至52.31%。主要原因是粗粒級貧連生體及超細粒的存在造成鐵金屬流失，因此球磨產品適宜的磨礦細度為-0.074 mm 35%。

表4棒磨—磁選試驗結果

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由表4可知，棒磨產品磨礦細度由-0.074 mm 25%增大到30%時，磁選精礦鐵品位由35.78%增加到41.31%，鐵回收率由53.56%減小到50.99%；進一步增大磨礦細度，磁選精礦品位略微下降，鐵回收率上升。當磨礦細度為-0.074 mm 40%時，磁選精礦鐵品位為40.8%，鐵回收率為54.21%，指標達到最佳。與球磨-磁選最佳選鐵指標相比，棒磨-磁選精礦鐵品位增加4.66個百分點，鐵回收率減小1.66個百分點。

2.2磨礦形式對浮選回收磷的影響試驗

為綜合利用礦石中的磷，對球磨-磁選尾礦和棒磨-磁選尾礦分別進行浮選回收磷試驗。礦漿pH調整劑碳酸鈉溶液(濃度10%，調節礦漿pH=9.5)、抑制劑水玻璃(用量為800 g/t)、捕收劑MES(用量為1 000 g/t)均取自柏泉浮選車間，浮選礦漿溫度為14 ℃。試驗流程見圖1，球磨—磁選尾礦和棒磨—磁選尾礦浮選結果分別見表5和表6。

圖1　浮選回收磷試驗流程

由表5可知，球磨產品磨礦細度由-0.074 mm 25%增大到35%時，浮選磷精礦P2O5品位降低0.3個百分點，作業回收率提高13.97個百分點，回收指標最好。繼續增大磨礦細度，浮選精礦P2O5品位和回收率均出現下降。因此，磨礦細度為-0.074 mm 35%時，磁選選鐵和磷的浮選回收效果均達到最佳。此時P2O5綜合回收率為50.68%。

表5球磨—磁選尾礦浮選試驗結果

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表6棒磨—磁選尾礦浮選試驗結果

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由表6可知，隨著棒磨產品磨礦細度的增大，浮選磷精礦P2O5品位和作業回收率變化趨勢與球磨產品相似。當磨礦細度為-0.074 mm占35%時，綜合選別效果最佳。此時，磷精礦P2O5品位為13.02%，綜合回收率為66.59%。與磨礦方式為球磨相比，磷精礦品位降低1.49個百分點，綜合回收率增加15.91個百分點。

3結論

(1)在相同磨礦條件下，磨礦產品達到同一磨礦細度時，棒磨機所需磨礦時間較球磨機短，說明棒磨機對該礦石磨礦更適宜；控制磁選磁場強度為96 kA/m，棒磨—磁選在磨礦細度-0.074 mm 40%時，磁選鐵精礦鐵品位為40.8%、鐵回收率為54.21%，指標達到最佳，相比球磨—磁選在最佳磨礦細度 -0.074 mm 30%時，鐵回收率減小1.66個百分點，鐵品位增加4.66個百分點。

(2)在相同浮選條件下，進行不同磨礦細度的球磨—磁選和棒磨—磁選尾礦浮選回收磷試驗。結果表明，磨礦細度在-0.074 mm 35%時，浮選回收磷效果最好。棒磨—磁選尾礦浮選磷精礦較球磨—磁選尾礦浮選磷精礦P2O5品位降低1.49個百分點，但回收率增加15.91個百分點。

(3)試驗初步說明采用棒磨機磨礦有利于提高鐵、磷的選別指標，可在進一步論證的基礎上，采用棒磨機對該選廠磨礦工藝進行優化。

參考文獻

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[7]阮書鋒，王成彥，尹飛，等．青海元石山鎳鐵礦綜合利用項目設計[J]．有色金屬工程，2015(1)：41-45．

(收稿日期2015-12-08)

李金朋(1985—)，男，助理工程師， 063700 河北省唐山市灤縣響嘡鎮。