山東某鐵礦選礦試驗

石偉麗

(山東省冶金設計院股份有限公司)

選礦試驗是選礦設計的主要依據，對選礦設計的工藝流程、設備選型、產品方案、技術經濟指標等的合理確定有直接的影響[1-2]。本文對山東以磁鐵礦為主的某鐵礦石進行了選礦試驗研究，試驗采用干式預選、階磨階選的工藝流程，并獲得了滿意的試驗指標。該研究為該類鐵礦石礦山提供了經濟合理的選礦工藝流程，為其他類似鐵礦石選礦廠起到了參考借鑒的作用。

1 礦石性質

1.1 礦石組成及嵌布特征

礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為赤鐵礦，以及少量的黃鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦；脈石礦物主要有角閃石、石英、碳酸鹽、石榴石、透輝石、黑云母、電氣石、磷灰石。原礦礦物含量見表1。

表1 原礦礦物含量 %

注：赤鐵礦中含微量褐鐵礦，黃鐵礦中含微量磁黃鐵礦、黃銅礦。

礦石結構簡單，主要為層狀構造，由磁鐵礦和石英、角閃石分別組成條帶相間嵌布，共生關系緊密。條帶中鐵礦物和脈石互有滲透，因此，鐵礦石雖然層理清楚易于破碎，但破碎后仍需要細磨才能達到單體解離。

主要金屬礦物磁鐵礦和主要脈石礦物石英、角閃石的粒度分布見表2。

表2 原礦粒度分布

由表2可知，有用鐵礦物磁鐵礦的粒度較主要脈石礦物石英、角閃石細，主要分布于-0.10mm粒級，占約77%，其中-0.05mm粒級占為52.32%；而脈石礦物石英、角閃石-0.10mm粒級含量分別為56.75%和54.40%，+0.10mm粗顆粒接近一半，這些粗顆粒中往往包裹較多細粒磁鐵礦，兩者不易解離，多數將隨尾礦流失。

1.2 原礦鐵物相組成及化學組成

原礦鐵物相分析結果見表3，化學多元素分析結果見表4。

表3 原礦鐵物相分析結果 %

表4 原礦化學多元素分析結果 %

由表3、表4可知，該礦石是以磁鐵礦為主的礦石，硅酸鐵含量較高，其他鐵礦物含量較低；礦石中磷含量很低，但硫含量相對較高。

2 選礦試驗研究

根據礦石性質進行了粗粒干式磁選，對粗粒干式磁選的精礦進行了：一段磨礦—弱磁選—二段、三段連續磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選，一段磨礦—弱磁選—二段、三段連續磨礦—弱磁選—磁選柱，一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選，一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—磁選柱的4種工藝流程的對比試驗。

2.1 粗粒干式磁選試驗

為了磨礦前預先除去采礦過程中混入的圍巖，提高入選礦石品位，減低磨機入磨量及磨礦作業能耗，進行了粗粒干選磁選試驗[3]。為了得到最佳的干式磁選工藝參數，將原礦破碎至12～0mm，進行了干式磁選磁場強度試驗、滾筒線速度和磁選擋板距離試驗。干式磁選流程見圖 1。

圖1 干式磁選試驗流程

2.1.1 干式磁選磁場強度試驗

選取滾筒線速度為1.5m/s，擋板距離為35mm，進行不同磁場強度試驗，試驗結果見表5。

由表5可知，隨著磁場強度的降低，精礦產率從87.02%下降至83.40%，精礦鐵品位略有升高，綜合考慮，選擇磁場強度為126.13kA/m較適宜。

表5 干式磁選試驗結果

2.1.2 干式磁選滾筒線速度試驗

選取磁場強度為126.13kA/m，擋板距離為35mm，進行不同滾筒線速度試驗，試驗結果見表6。

表6 干式磁選滾筒線速度試驗結果

由表6可知，隨著滾筒線速度的降低，精礦產率從81.42%上升至90.24%，精礦品位從31.39%降至29.50%，選擇線速度1.50m/s較適宜。

2.1.3 干式磁選擋板距離試驗

選取磁場強度為126.13kA/m、滾筒線速度為1.50m/s，進行不同的滾筒擋板距離試驗，試驗結果見表7。

表7 干式磁選擋板距離試驗結果

由表7可知，隨著擋板距離的減少，精礦產率從86.86%下降至82.26%，精礦品位從30.20%提高至31.45%，擋板距離選擇35mm較適宜。

在滾筒線速度為1.5m/s、擋板距離為35mm、磁場強度為126.13kA/m的最佳條件下，進行干式磁選，試驗結果見表 8，產品磁性分析結果見表 9。

表8 干式磁選試驗結果 %

表9 產品磁性分析結果 %

由表9可知，廢石中的磁性鐵含量比較低，僅為1.20%，說明通過干式磁選拋出的廢石中的鐵礦物大部分為非強磁性礦物。干式磁選精礦磁性鐵回收率達98.91%，干式磁選的效果較為理想。

2.2 全流程試驗

在干式磁選的基礎上，對精礦進行了4種工藝流程的全流程對比試驗。

2.2.1 流程1試驗

干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段、三段連續磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選數質量流程見圖2。

圖2 干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段、三段連續磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選數質量流程

2.2.2 流程2試驗

干式磁選—一段磨礦—磁選—二段、三段連續磨礦—弱磁選—磁選柱數質量流程見圖3。

圖3 干式磁選—一段磨礦—磁選—二段、三段連續磨礦—弱磁選—磁選柱數質量流程

2.2.3 流程3試驗

干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選流程數質量流程見圖4。

圖4 干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選數質量流程

2.2.4 流程4試驗

干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選柱流程數質量流程見圖5。

圖5 干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—磁選柱數質量流程

2.3 推薦流程

對比上述4種工藝流程的試驗結果，推薦采用流程3，即干式磁選—一段磨礦—弱磁選—二段磨礦—弱磁選—三段磨礦—弱磁選—脈動永磁磁選。

3 結 語

(1)山東某鐵礦通過對原礦進行干式磁選拋尾，可預先拋出產率為15.14%，鐵品位為12.50%的廢石，廢石中的磁性鐵含量較低，僅為1.20%，干式磁選精礦磁性鐵回收率達98.91%，可見干式磁選效果比較理想，工藝流程中應采用預先拋廢后進行下一段磨礦磁選。

(2)對干式磁選粗精礦磨礦至-0.076mm55%進行一段磁選后能選出產率為42.63%、鐵品位為15.30%的尾礦，說明該礦石適宜于較粗的磨礦粒度。

(3)二段、三段磨礦不論采用連續磨礦還是階段磨礦，最終精礦品位均可達到65%以上，鑒于二段磨礦磁選后可選出產率為11.35%，鐵品位為15.68%的尾礦，推薦采用二段、三段階段磨礦，利于節能降耗。

(4)由工藝礦物學研究結果可知，磁鐵礦的嵌布粒度極細，為了使鐵礦物單體充分解離必須進行細磨，選礦試驗證實，要獲得鐵品位65%以上的鐵精礦，最終磨礦細度必須達到-0.045mm85%。磁選柱的分選效果略優于磁選機，但磁選柱與磁選機相比較，需要的廠房高度較大，生產中用水量較大。因此，推薦流程為干式磁選—一段磨礦(-0.076mm55%)—弱磁選—二段磨礦(-0.076mm85%)—弱磁選—三段磨礦(-0.045mm85%)—弱磁選—脈動永磁磁選流程。