某鐵礦礦石可選性及配礦試驗研究

何云林 徐小革 胡振宇 王 潤 董勖壯3

（1.鞍鋼集團礦業設計研究院有限公司；2.鞍鋼集團礦業有限公司齊大山分公司）

某礦山采區隨著采場掘進深度快速加深，礦石性質發生變化，對公司采選生產帶來一定影響。礦山礦石類型較復雜，有磁鐵貧礦、赤鐵貧礦、碳酸鐵型較高磁鐵貧礦等，通過先進的巖礦鑒定手段及圖像自動分析系統了解各類型礦石的礦石工藝礦物學特征。利用強磁選及陰離子反浮選試驗研究了各類型礦石的可選性。依據得出的礦石工藝礦物學性質及可選性試驗結果，為礦山合理采礦及選廠配礦選別提供了科學依據，取得了較好的經濟效益。

1 礦石性質

1.1 礦石化學成分

為詳細了解采區的礦石性質，根據采場條件及礦石性質將采區內礦石圈定為5種礦石類型，依次命名為硅酸鹽礦物含量較高的透閃礦、磁性率高的磁性礦、赤鐵礦含量高的砬子山紅礦、碳酸鐵含量高的半氧化礦和碳酸鐵含量高且礦物嵌布粒度細的難選礦5種礦石類型[1]。各類型礦石鐵物相和多元素分析結果分別見表1和表2。

由表1、表2 可知，各類型礦石為高硅、貧鐵低硫磷貧鐵礦石。礦石中硫含量均低于0.2%，遠低于鐵礦石的允許值0.5%。磷含量均低于0.1%，錳含量都低于0.1%。各類型礦石全鐵品位多在30%～32%，透閃礦、磁性礦、難選礦磁性鐵含量較高；半氧化礦磁性率居中；砬子山礦為赤鐵貧礦。透閃礦、磁性礦、砬子山礦碳酸鐵含量低，均低于1%，對礦石選別影響較小；半氧化礦與難選礦中碳酸鐵含量偏高，達4%。

1.2 礦石礦物成分分析

由表3可知，透閃礦及磁性礦是以磁鐵礦為主的磁性礦，其他含鐵礦物則較少；砬子山礦則為含少量磁鐵礦的赤鐵礦石；半氧化礦為含磁鐵礦的碳酸鹽型赤鐵礦石；難選礦為含赤鐵礦的碳酸鹽型磁鐵礦石。

2 礦石結構構造

礦石的構造以條帶狀構造為主，同時發育揉皺狀構造、角礫狀構造和塊狀構造等。從采區取樣時可以看出，條帶狀構造和隱條帶構造礦石往深部均有減少趨勢，而與構造作用有關的揉皺狀構造和角礫狀構造礦石則略有增加，細條帶狀構造、致密塊狀構造發育的巖石可磨度特性略差，如難選礦。細條帶狀構造較多的半氧化礦及難選礦對其礦物單體解離影響較大。

3 礦石嵌布特征

脈石礦物多呈半自形—自形晶，如閃石類礦物；石英則多呈集合體狀產出，為他形晶，極細粒與鐵礦物共生或呈包裹體狀態，與其他礦物呈復雜接觸關系；磁鐵礦呈中—細粒半自形到他形，半假象礦石的邊緣有赤鐵礦氧化邊，這部分赤鐵礦晶形較差，邊緣接觸關系復雜。

通過野外及顯微鏡下巖相分析，硅酸鹽礦物都是閃石類礦物和少量綠泥石。碳酸鹽礦物則以方解石為主，含少量菱鐵礦、白云石等。幾種主要含鐵礦物及對選別影響較大的礦物統計結果見表3。

透閃礦礦石中閃石類礦物略多，其礦物接觸關系較簡單。半氧化礦及難選礦礦石中礦物多為不等粒粒狀變晶結構，與石英接觸關系較復雜，對礦石可磨度及單體解離具有一定影響。各類型礦石嵌布粒度測定結果見表4。

由表4 可知，鐵礦物嵌布粒度均較好（難選礦除外），鐵礦物及脈石礦物嵌布粒度分別達到50 μm 以上，均較粗，且-15 μm 礦物含量較少，在鞍山式鐵礦中也屬嵌布粒度略粗的礦石，但難選礦粒度偏細，這將影響其礦石的可磨度及礦物單體解離。

4 各類型礦石可選性試驗

對各類型礦石進行可磨度試驗，將原礦磨至-0.074 mm 含量60%，70%，80%，90%，95%的產品進行分析和解離度測定分析。試驗結果表明：半氧化礦與難選礦相對難磨，2～0 mm 礦石磨礦15 min，-0.074 mm 粒級含量均可低于55%，比其他類型礦石低10 個百分點；磨礦30 min，-0.074 mm 粒級含量達80%左右，比其他類型礦石低5 個百分點。5 種礦石可磨性由易到難依次為磁性礦、透閃礦、砬子山礦、半氧化礦和難選礦。

為適應選廠弱磁—強磁—陰離子反浮選生產流程[2]，將各類礦石磨至-0.074 mm 粒級含量90%～92%，進行弱磁—強磁選別試驗，將弱磁精及強磁精合并為混磁精，對各混磁精進行開路浮選試驗。

一段弱磁機磁場強度0.12 T，一段強磁機磁場強度分別設為0.8，0.9，1.0 T，最佳選別條件及試驗結果見表5、表6。

由表5可知，5種類型礦石強尾鐵品位均較低；透閃礦、磁性礦比較好選，可獲得高品位混磁精精礦和低品位尾礦；砬子山礦、難選礦居中，半氧化礦中碳酸鐵含量較高，選別指標較差，屬于弱磁—強磁選別的較難選礦石。

由表6 可知，透閃礦、磁性礦及砬子山礦浮選選別效果較好，半氧化礦及難選礦最終浮選選別指標較差，這與半氧化礦及難選礦礦石中碳酸鐵含量較高、細條帶狀構造、細粒致密構造發育及礦物接觸關系復雜有關。

5 綜合配礦試驗

因為生產入選時，不可能單獨入選某種礦石，結合各部位礦石儲量及礦石可選性，為保證生產穩定運行，對入選礦石進行了合理配礦研究。

5.1 配礦方案

現開采境界內透閃礦:磁性礦:砬子山礦:半氧化礦:難選礦剩余儲量比大致為30∶30∶20∶15∶5[3-5]。受選廠生產流程限制，難選礦與半氧化礦入選總量占比須低于15%。綜合配礦試驗各類型礦石配礦比透閃礦:磁性礦:砬子山礦:半氧化礦:難選礦定為32∶32∶21∶10∶5。綜合配礦鐵物相分析結果見表7。

由表7 可知，綜合配礦屬磁性礦石，含有1.43%的碳酸鐵和1.00%的硅酸鐵，屬含赤鐵磁鐵貧礦。

5.2 綜合配礦弱磁—強磁選別結果

將原礦磨至-0.074 mm90.5%，進行一段弱磁、一段強磁選別試驗，弱磁選機磁場強度為0.12 T，考慮半氧化礦、難選礦的強磁選別條件，一段強磁選機的最佳磁感應強度為0.9 T，選別數質量流程見圖1。

由圖1 可見，原礦磨至-0.074 mm90.5%，經一段弱磁一段強磁選別后，獲得了混磁精礦鐵品位45.24%、產率65.27%、強磁尾礦鐵品位5.63%的選別指標。

5.3 混磁精礦陰離子反浮選試驗

5.3.1 混磁精礦鐵物相分析

對混磁精礦進行鐵物相分析，結果見表8。

由表8可知，混磁精礦中碳酸鐵含量1.40%，硅酸鐵含量1.03%，磁性礦含量32.32%，占全鐵含量的71.44%，赤、褐鐵含量8.11%，占全鐵含量的17.93%，混磁精礦中磁性鐵含量較高。

5.3.2 混磁精礦開路浮選條件試驗

混磁精礦鐵品位45.24%，粒度-0.074 mm 90.5%，浮選礦漿pH 值調整劑為NaOH，抑制劑為淀粉，活化劑為CaO，捕收劑為LKY。浮選作業采用1 粗1 精3掃流程對其進行不同藥劑制度的開路反浮選試驗，結果見表9。

由表9 可知，條件2 的浮選精礦鐵品位、產率及浮選尾礦鐵品位比較理想，確定條件2為最佳藥劑制度。混磁精礦在最佳藥劑制度陰離子反浮選作業選別后，開路試驗獲得了浮選精礦鐵品位68.54%、作業產率40.87%、浮尾鐵品位13.35%的選別指標。

5.3.3 綜合配礦混磁精最佳條件閉路浮選試驗

根據開路浮選條件試驗結果，采用最佳藥劑用量進行1粗1精3掃閉路浮選試驗，結果見表10。

由表10 可知，綜合配礦混磁精礦經1 粗1 精3掃，可獲得浮精鐵品位67.86%，作業產率56.66%，浮尾品位15.67%的選別指標。

5.3.4 綜合配礦弱磁—強磁—反浮選流程選別結果

綜合配礦弱磁—強磁—反浮選數質量流程見圖2。

由圖2 可見，綜合配礦經過上述試驗選別，獲得了綜合精礦鐵品位67.86%、產率36.98%，綜合尾礦鐵品位10.14%、產率63.02%的較好指標。

6 結語

（1）某礦石各類型礦石為高硅、低硫磷貧鐵礦石，礦石中的硫含量均小于0.3%，接近鐵礦石的允許值0.5%，磷含量在合格范圍之內。透閃礦、磁性礦、難選礦磁性鐵含量較高，半氧化礦磁性率居中，砬子山礦為磁鐵赤鐵貧礦，其磁性率最低。半氧化礦與難選礦中碳酸鐵含量較高，對浮選選別影響較大。

（2）礦石以粒度中—細粒變晶結構為主，同時發育交代結構、包裹體結構等。半氧化礦、難選礦細粒變晶結構及細條帶狀構造較發育，導致半氧化礦、難選礦較難磨難選。

（3）5 種礦樣的磁選試驗及開路浮選條件試驗的選別指標對比結果表明，透閃礦、磁性礦比較好選，可獲得高品位的精礦和低品位尾礦，磁性礦居中，半氧化礦和難選礦中碳酸鐵含量較高，選別指標較差，屬于較難選礦石。

（4）根據選廠生產流程及各類型礦石可選性試驗結果，將難選礦與半氧化礦入選總量控制在15%。綜合配礦試驗，各類型礦石透閃礦∶磁性礦∶砬子山礦∶半氧化礦∶難選礦配礦比為32∶32∶21∶10∶5。

（5）將原礦磨至-0.074mm 90.5%，經一段弱磁選（0.12 T）和一段強磁選（0.9 T）試驗，拋掉部分合格尾礦，獲得混磁精礦鐵品位45.24%，給入反浮選作業，最終獲得了綜合精礦鐵品位67.86%、產率36.98%，綜合尾礦鐵品位10.14%、產率63.02%的較好指標。