鞍鋼東部尾礦資源特征及磁選預富集工藝研究

周立波 李文博， 徐瑞清 韓躍新

（1.東北大學資源與土木工程學院，遼寧沈陽110819；2.礦物加工科學與技術(shù)國家重點實驗室，北京102628）

我國鞍山式鐵礦石資源總儲量超過200億t，占全國鐵礦石總儲量的30%以上［1-2］。這類礦石具有品位低、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復雜、有用礦物嵌布粒度細的特點，在選別過程中，有相當數(shù)量的鐵礦物流失到尾礦中，造成資源的較大浪費，也增大了環(huán)境壓力。目前，鞍鋼礦業(yè)公司總尾礦堆存量超過6億t，且每年新增約4 000萬t［3-4］。如此巨量的尾礦資源中蘊藏著大量的微細粒或弱磁性的鐵礦物，因此，高效回收其中的鐵礦物對我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

針對復雜難選鐵礦石直接磨選難以獲得高品質(zhì)鐵精礦的問題，東北大學相關(guān)課題組在大量基礎(chǔ)研究和裝備開發(fā)研究的基礎(chǔ)上，提出了新的高效加工工藝——磁選預富集—懸浮磁化焙燒—磁選工藝，為國內(nèi)外復雜難選鐵礦石資源的高效開發(fā)利用提供了新的思路和方法［5-7］。該工藝中的預富集作業(yè)的意義在于提高入爐鐵品位、減少后續(xù)作業(yè)處理量、提高焙燒效率、改善物料在焙燒爐中的焙燒效果。因此，對于鐵尾礦來說，合適的預富集工藝非常重要［8-9］。

1 鞍鋼東部尾礦資源的工藝礦物學特征

鞍鋼東部鐵尾礦資源是指齊大山選礦廠、齊大山選礦分廠和鞍千礦業(yè)選礦廠尾礦的總稱，按各選廠目前年產(chǎn)尾礦量之比配制試驗樣。

1.1 主要化學成分分析

試樣主要化學成分分析結(jié)果見表1。

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由表1可看出，試樣Fe品位為10.60%，其中FeO含量為2.71%，主要成分SiO2含量為76.22%，有害元素S、P含量很低。

1.2 鐵物相分析

試樣鐵物相分析結(jié)果見表2。

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由表2可看出，試樣中的鐵主要以赤褐鐵礦形式存在，其次以磁鐵礦形式存在，其他鐵含量較低。

1.3 鐵礦物組成及含量

試樣中主要鐵礦物組成及含量見表3。

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由表3可看出，試樣中赤鐵礦含量較高，其次為磁鐵礦和褐鐵礦，其他鐵礦物含量很低。

1.4 主要礦物的賦存狀態(tài)

赤鐵礦和磁鐵礦是試樣中的主要回收對象，這2種礦物的解離情況見表4。

注：H—赤鐵礦；M—磁鐵礦；L—褐鐵礦；G—脈石礦物。

由表4可看出，赤鐵礦的單體解離度為57.55%，從赤鐵礦角度計算的赤鐵礦與磁鐵礦連生體含量為5.19%，由于二者同為回收礦物，因此赤鐵礦與磁鐵礦的連生體可計為鐵礦物單體，則從赤鐵礦角度計算的鐵礦物單體解離度為62.74%（57.55%+5.19%）；磁鐵礦的單體解離度為42.05%，從磁鐵礦角度計算的磁鐵礦與赤鐵礦連生體含量為21.59%，由于二者同為回收礦物，因此磁鐵礦與赤鐵礦的連生體可計為鐵礦物單體，則從磁鐵礦角度計算的鐵礦物單體解離度為63.64%（42.05%+21.59%）；脈石礦物的單體解離度較高，為73.79%，26.21%的脈石礦物與赤鐵礦、磁鐵礦結(jié)合形成連生體。由此可見，脈石礦物在試樣中主要呈單體形式存在，具備了較好的與鐵礦物分離的條件。

赤鐵礦連生體、磁鐵礦連生體（不含赤鐵礦與磁鐵礦的連生體）的結(jié)合類型見表5。

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由表5可看出，赤鐵礦-脈石礦物連生體的主要結(jié)合類型為毗連型，其次為反包裹型和包裹型，細脈型極少；磁鐵礦-脈石礦物連生體的主要結(jié)合類型為毗連型，其次為包裹型，細脈型微量。反包裹型、包裹型和細脈型鐵礦物連生體單體解離非常困難，常流失在常規(guī)選礦工藝的尾礦中。

1.5 主要礦物的嵌布粒度

注：脈石礦物-0.037 mm粒級分布率為27.24%。

試樣中赤鐵礦、磁鐵礦和脈石礦物的嵌布粒度見表6。由表6可看出，赤鐵礦+0.074 mm粒級分布率僅為4.72%，而磁鐵礦沒有+0.074 mm粒級，赤鐵礦、磁鐵礦-0.037 mm粒級分布率分布高達72.40%和77.27%，可見鐵礦物嵌布粒度微細；脈石礦物嵌布粒度顯著粗于鐵礦物，但-0.037 mm粒級分布率仍高達27.24%。

2 試驗結(jié)果及討論

由試樣的工藝礦物學研究結(jié)果可知，樣品中主要鐵礦物為赤（褐）鐵礦，磁鐵礦少量，鐵礦物單體解離度較低、存在大量包裹型和反包裹型連生體顆粒，且大部分赤鐵礦和磁鐵礦嵌布粒度小于0.037 mm，因此要提高磁選預富集精礦鐵品位，需通過再磨作業(yè)提高鐵礦物的單體解離度。為了降低再磨作業(yè)入磨量，節(jié)約生產(chǎn)成本，最終確定該尾礦的預富集流程為磁選預先拋尾—粗選精礦再磨再選的技術(shù)路線。

2.1 初級預富集流程試驗

由于試樣中的鐵礦物以微細粒赤鐵礦為主，同時含有少量磁鐵礦，因此，試驗比較了2段強磁滾筒選別流程、強磁滾筒選別+立環(huán)強磁選流程及筒式弱磁選+立環(huán)強磁選流程的初級預富集效果。試驗流程見圖1、圖2、圖3，結(jié)果見表7。

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由表7可知，采用筒式弱磁選+立環(huán)高梯度強磁選初級預富集流程可以獲得較理想的初級預富集鐵精礦，因此，后續(xù)試驗采用該流程生產(chǎn)磨礦再選給礦。

2.2 初級預富集精礦磨礦細度試驗

初級預富集精礦磨礦細度試驗流程見圖4，結(jié)果見表8。

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由表8可知，隨著磨礦細度的提高，精礦鐵品位逐漸上升，鐵回收率逐漸下降。綜合考慮，確定適宜的磨礦細度為-0.043 mm占90%，對應的混磁精礦鐵品位為32.08%、鐵回收率為62.68%。

2.3 全流程試驗

在工藝流程試驗及工藝條件試驗基礎(chǔ)上進行了全流程試驗，試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見表9。

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由表9可知，采用圖5所示的流程處理鐵品位為10.64%的試樣，最終獲得了鐵品位為32.08%、鐵回收率為62.68%的磁選預富集精礦，拋尾產(chǎn)率達79.21%。

3 結(jié)論

（1）鞍鋼東部尾礦樣鐵品位為10.64%，其中FeO含量為2.71%，試樣中的鐵主要以赤（褐）鐵礦形式存在，磁鐵礦少量，這些有用鐵礦物嵌布粒度較細，單體解離度較低，連生體顆粒主要以包裹型和反包裹型形式存在，鐵礦物的這些基本特征決定了常規(guī)選礦工藝難以獲得高品質(zhì)的鐵精礦。

（2）試樣采用筒式弱磁選—立環(huán)高梯度強磁選的初級預富集工藝處理，可獲得鐵品位為16.24%、鐵回收率為78.54%的初級預富集精礦，拋尾產(chǎn)率達49.48%，試樣的初級預富集有利于大幅度降低磨礦量、節(jié)約磨礦成本。

（3）初級預富集精礦在磨礦細度為-0.043 mm占90%的情況下，采用筒式弱磁選—立環(huán)高梯度強磁選工藝處理，能夠獲得鐵品位為32.08%、鐵回收率為62.68%的預富集精礦。

（4）試樣采用弱磁選1—立環(huán)高梯度強磁選1初級預富集—初級預富集精礦細磨—弱磁選2—立環(huán)高梯度強磁選2再富集的階段磨選流程處理，最終獲得了鐵品位32.08%、鐵回收率62.68%的磁選預富集精礦，拋尾產(chǎn)率達79.21%，這有效降低了后續(xù)焙燒—磁選系統(tǒng)處理量，從而大幅度降低了后續(xù)生產(chǎn)成本，為二次鐵礦石資源的高效利用提供了技術(shù)支持。