某鉻鐵礦磁浮聯合回收實驗研究

（湖南有色金屬職業技術學院,湖南 株洲 412006）

鉻具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特點，在現代工業中應用非常廣泛，如冶金、鑄造、耐火材料和化學工業等行業[1-2]。自然界中已經發現含鉻礦物有50 多種，但品位比較低、分布散亂、工業利用價值較低，鉻鐵礦是一種非常重要的工業礦物[3-4]。我國鉻鐵礦儲量少、產量低，80%需要靠進口。鉻鐵礦礦石的可選性取決于多種因素，如品位、嵌布粒度、共伴生脈石礦物的組成和含量[5]。鉻鐵礦的密度大、具有弱磁性，常用的選礦方法有重磁聯合流程選、重選電選相結合、重磁電相結合、浮選和化學浸出處理等[6-7]。南斯拉夫某鉻鐵礦石礦物組成復雜，采用重選和浮選相結合的方法對鉻鐵礦石進行回收，發現礦漿中鈣鎂離子和亞鐵離子對鉻礦的回收會產生抑制作用。李銳、馬越等[8]用磁選結合重選的方法對某鉻礦進行綜合回收，獲得鉻精礦Cr2O3品位39.52%、回收率76.89%。李文軍、曹飛等[9]對菲律賓某低品位鉻礦用搖床拋尾和中礦再選工藝，獲得Cr2O3品位37.46%、回收率88.78%的鉻精礦。在礦漿pH值為6時，用磺化煤油和燃料油浮選津巴布韋鉻礦，從原礦品位Cr2O3為15%的鉻礦中得到品位Cr2O354%，回收率55%的鉻精礦[10]。有研究表明，在pH 值為5.5 的礦漿體系中，氟硅酸鈉可以較好地抑制蛇紋石，硅酸鹽類礦物可浮性較小，但鉻礦的可浮性卻較大[10]。

本文針對某鉻鐵礦，采用磁選和浮選聯合工藝來回收鉻精礦，實現該鉻鐵礦與脈石礦物的有效分離，來提高Cr2O3精礦綜合回收指標。

1 試樣性質

某鉻鐵礦礦樣中金屬礦物主要為鉻鐵礦和磁鐵礦，還含少量的赤鐵礦和黃鐵礦；脈石礦物為蛇紋石、碳酸鹽礦物、輝石、高嶺石和石英等。礦樣中鈷、鎳的含量比較低，不進行回收利用。鉻鐵礦試樣成分分析結果見表1。

表1 鉻鐵礦試樣成分分析結果/%Table 1 Component analysis of chromite samples

2 結果與討論

由于鉻鐵礦試樣中含有磁鐵礦，為了提高鉻鐵比，首先利用弱磁選將礦樣中的強磁性礦物脫除。鉻鐵礦中粒度嵌布不均，在磨礦細度-0.074 mm 47%、弱磁場場強為105 kA/m 的條件下對磁鐵礦進行回收，獲得TFe 品位53.23%、回收率57.65%的磁鐵礦精礦。通過弱磁場磁選工藝，可以降低強磁性礦物對鉻鐵礦回收的影響，同時可以減少入選礦量，提高鉻鐵比。

2.1 鉻鐵礦強磁場磁選工藝

由于鉻鐵礦有弱磁性，對弱磁選尾礦用強磁場磁選工藝回收鉻精礦。鉻鐵礦強磁場磁選工藝中，磁場強度是影響磁選的重要因素。強磁場磁選工藝見圖1，磁場強度實驗結果見圖2。

圖1 鉻鐵礦石磁浮聯合工藝流程實驗Fig.1 Test diagram of combined process of magnetic levitation for chromite ores

從圖2 可知，當場強達到760 kA/m 前，鉻精礦品位和回收率都隨磁場強度的增大而增加；當場強超過760 kA/m，鉻精礦回收指標反而下降。因此，確定強磁場磁場強度為760 kA/m，此時，鉻精礦Cr2O3品位42.37%，回收率81.34%。

圖2 強磁場磁選磁場強度實驗結果Fig.2 Test results of magnetic field intensity in high magnetic field magnetic separation

2.2 鉻鐵礦浮選工藝

為了提高鉻精礦的綜合回收指標，對強磁場磁選尾礦進行再磨再選實驗，實驗流程見圖1，此時入選品位為20.42%。鈣鎂離子的存在會抑制鉻精礦的回收，用具有選擇性的分散劑可改善鉻礦的上浮性，氫氟酸可提高鉻鐵礦和脈石性礦物的分選性，并且能消除溶解的金屬離子的影響[10]。實驗選用氫氟酸作抑制劑，選用磷酸作調整劑。

2.2.1 磨礦細度實驗

在磷酸用量2300 g/t、氫氟酸用量1500 g/t、磺化煤油用量860 g/t 的條件下，對鉻鐵礦浮選磨礦細度進行實驗，實驗結果見圖3。

圖3 鉻鐵礦磨礦細度實驗結果Fig.3 Test results of grinding fineness of chromite

從圖3 結果可知，當磨礦細度-0.074 mm 84%時，鉻鐵礦浮選效果較佳，此時，鉻精礦Cr2O3品位30.12%，回收率65.31%。

2.2.2 磷酸用量實驗

在磨礦細度-0.074 mm 84%、氫氟酸用量1500 g/t、磺化煤油用量860 g/t 的條件下，對鉻鐵礦浮選磷酸用量進行實驗，實驗結果見圖4。

圖4 鉻鐵礦磷酸用量實驗結果Fig.4 Test results of phosphoric acid dosage of chromite

從圖4 可知，在磷酸用量少于2400g/t 時，鉻精礦Cr2O3品位和回收率隨著磷酸用量增大而升高，但當磷酸用量超過2400 g/t，浮選效果變差。在磷酸用量2400 g/t 時，鉻精礦Cr2O3品位33.39%，回收率68.37%。

2.2.3 氫氟酸用量實驗

在磨礦細度-0.074 mm 84%、磷酸用量2400 g/t、磺化煤油用量860 g/t 的條件下，對鉻鐵礦浮選氫氟酸用量進行實驗，實驗結果見圖5。

圖5 鉻鐵礦氫氟酸用量實驗結果Fig.5 Test results of hydrofluoric acid dosage of chromite

從圖5 可知，在氫氟酸用量少于1700 g/t 時，鉻精礦Cr2O3品位和回收率隨著氫氟酸用量增大而升高，但當氫氟酸用量超過1700 g/t，浮選效果變差。在氫氟酸用量1700 g/t 時，鉻精礦Cr2O3品位35.37%，回收率70.58%。

2.2.4 磺化煤油用量實驗

在磨礦細度-0.074 mm 84%、磷酸用量2400 g/t、氫氟酸用量1700 g/t 的條件下，對鉻鐵礦浮選磺化煤油用量進行實驗，實驗結果見圖6。

圖6 鉻鐵礦磺化煤油用量試驗結果Fig.6 Test results of chromite sulfonated kerosene consumption

從圖6 可知，鉻精礦Cr2O3品位和回收率在880 g/t 時，回收效果較佳。此時，Cr2O3品位35.37%，回收率70.58%。

2.2.5 強磁尾礦閉路實驗

在上述浮選條件實驗的基礎上，對強磁尾礦進行一粗兩精一掃浮選閉路實驗，最終獲得鉻精礦Cr2O3品位35.86%，作業回收率70.12%。浮選閉路實驗流程見圖7。

圖7 鉻鐵礦浮選閉路實驗流程Fig.7 Closed-circuit test flow of chromite flotation

3 結 語

(1) 某鉻鐵礦礦樣中金屬礦物主要為鉻鐵礦和磁鐵礦，含少量的赤鐵礦和黃鐵礦；脈石礦物有輝石、蛇紋石、高嶺石、石英和碳酸鹽礦物等。

(2) 由于礦樣中含有磁鐵礦，先利用弱磁選將礦樣中的強磁性礦物脫除，獲得TFe 品位53.23%、回收率57.65%的磁鐵礦精礦；再對弱磁場磁選尾礦在磁場磁場強度為760 kA/m 的條件下，進行濕式強磁場磁選實驗，獲得鉻精礦Cr2O3品位42.37%，回收率81.34%。

(3) 為了提高鉻精礦的綜合回收指標，對強磁場磁選尾礦進行再磨再選實驗，采用一粗兩精一掃浮選閉路流程，獲得鉻精礦Cr2O3品位35.86%，作業回收率為70.12%，實現了鉻鐵礦的綜合利用。