南芬選礦廠尾礦預富集工藝試驗研究

康瑞芳 張春田

（1.遼寧冶金職業技術學院；2.本溪鋼鐵（集團）有限責任公司南芬選礦廠）

本鋼南芬選礦廠隸屬于本溪鋼鐵(集團)有限責任公司，是一所具有近百年歷史的大型國有企業，位于遼寧省本溪市南25 km，距沈丹鐵路南芬站2 km。南芬選礦廠于1915年開始籌建，1918年12月27日建成投產。

南芬選礦廠處理的礦石以磁鐵礦石為主，采用三段一閉路破碎—三段階段閉路磨礦—三段磁選—磁選柱精選—中礦濃縮再磨—高頻振網篩自循環流程，擁有27個磨礦系列，粗碎為2臺PX1400/170 mm液壓旋回破碎機，中碎為4臺φ2 100 mm標準型圓錐破碎機，細碎為16臺φ1 650 mm短頭型圓錐破碎機及3臺H6800型液壓圓錐破碎機。

為充分利用礦產資源，2009年9月南芬選礦廠增加了紅礦工藝處理赤鐵礦石，采用半自磨、弱磁、強磁、陰離子反浮選工藝流程。近年，由于處理露天礦北山部位難磨難選礦石比例增大，在2015年、2016年建成三段磨選工藝用于處理流程中篩上產品及磁選柱中礦，部分流程由振網篩自循環改造成階段磨選加篩上再磨再選工藝，產品品位調整到67%以上，給煉鐵工序生產運行創造良好條件。南芬選礦廠處理礦石來自南芬露天鐵礦，屬前震旦紀鞍山式沉積變質鐵礦床，該礦生產的鐵礦石低磷、低硫，有害元素極低。為探索尾礦回收再選工藝流程，對南芬選礦廠尾礦進行了預富集探索試驗。

1 尾礦預富集磁場強度試驗

對尾礦進行強磁預富集試驗，以提高下道選別工序給礦品位，應拋盡拋，減少磨機給礦量，選用Slon-500型脈動高梯度強磁選機［1-2］。

取5份烘干混勻試樣，每份質量3 kg，背景磁場強度分別選擇160，240，320，400，480 kA/m，試驗冷卻水壓力0.15 MPa，給礦濃度30%，給礦量3 000 mL/min，強磁拋尾磁場強度試驗結果見表1。

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由表1可知，隨著磁場強度的增加，精礦產率增加，精礦鐵品位略有下降，鐵回收率呈現較高的增加趨勢，尾礦鐵品位也隨之降低［2］；當磁場強度為400 kA/m時，磁選尾礦鐵品位為5.84%，低于6.0%，此時對應精礦鐵品位為24.99%，回收率為88.74%，尾礦拋出率為35.19%，達到了預富集鐵試驗的效果；綜合考慮，確定預富集磁場強度為400 kA/m。

2 尾礦預富集精礦篩析試驗

為更好地了解預富集后精礦產品的粒度組成以及鐵元素在每個粒級的分布情況，方便后續對鐵礦物地回收，對每個場強下的精礦進行粒度篩析試驗，結果見表2～表6。

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由表2可知，在磁場強度160 kA/m條件下的預富集精礦中+0.188 mm粒級產率最高，其次是-0.100+0.074 mm粒級，但全鐵品位最高的是-0.100+0.074mm粒級，+0.045 mm粒級金屬分布率為80.26%。

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由表3可知，在磁場強度240 kA/m條件下的預富集精礦中產率最高的為+0.188 mm粒級，為34.88%，但其全鐵品位最低，為20.63%；-0.100+0.074 mm粒級產率為24.90%，全鐵含量為31.10%，金屬占有率最高，相對表2結果而言，+0.037 mm粒級的金屬占有率略有提高。

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由表4可知，隨著磁場強度的增加，預富集精礦中的粗粒級產率相對有所增加，而較細粒級產率有所下降；仍是+0.188 mm粒級產率最高，全鐵含量最低；-0.100+0.074 mm粒級全鐵含量最高，達32.44%，且+0.037 mm粒級金屬占有率也有了明顯提高。

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由表5可知，隨著磁場強度的增加，預富集精礦中細粒級顆粒得到了一定地回收，產率有所增加，依然是-0.100+0.074 mm粒級全鐵含量最高，金屬占有率也最高，最終精礦鐵品位為25.53%，有所降低。

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由表6可知，磁場強度進一步增加到480 kA/m，預富集精礦中各個粒級產率變化略有增大，但各個粒級的全鐵含量卻有下降，說明磁場強度的增加，造成一些貧連生體或石英夾雜進入到精礦中，造成精礦鐵品位下降，最終精礦鐵品位為24.99%。

綜上對比各個不同磁場強度下精礦篩析結果表明，隨著磁場強度的增加，回收的鐵礦物顆粒越來越多，并呈現粗顆粒先被回收，再增加磁場強度，細顆粒被回收的幾率增加；當增加到一定場強（＞400 kA/m）貧連生體或石英雜質也會被選入，造成鐵品位下降；綜合選別指標及對樣品的要求，確定預富集磁場強度400 kA/m為宜［3］。

在磁場強度為400 kA/m、給礦濃度約30%、給礦量約3 000 mL/min，對所取尾礦樣品進行全部預選，所得精礦進行過濾、烘干、混勻、縮分、制備化驗分析樣和試驗用樣。

3 預富集精礦多元素與鐵物相分析

為查清預富集精礦的有價組分和可回收礦物，進行化學多元素及鐵物相分析［4-5］，結果見表7、表8。

由表7可知，預富集后的精礦全鐵含量為25.01%，SiO2含量為54.85%。

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由表8可知，預富集后精礦中的主要鐵礦物為赤（褐）鐵礦、磁鐵礦以及少量的碳酸鐵、硅酸鐵和硫化鐵，其中磁鐵礦可以通過弱磁選法回收，磁鐵礦中鐵由于粒度微細、與脈石交生關系較為復雜，即使通過細磨也仍將存在部分與脈石以連生體的形式進入弱磁精礦中，這也將成為影響弱磁鐵精礦品位的主要因素。此外，部分磁鐵礦因發生假象赤鐵礦化，磨礦后視氧化程度和解離狀況的不同會進入弱磁精礦或尾礦。

預富集精礦鐵的賦存形式主要有2種：一是以磁鐵礦的形式存在，分布率達29.49%，即為采用弱磁選工藝分選礦石中鐵礦物時鐵的最大理論回收率；二是以赤(褐)鐵礦形式產出的高價氧化鐵，分布率為36.88%，以這種形式存在的鐵在弱磁選過程中絕大部分將會排入尾礦中，建議赤（褐）鐵礦可通過強磁選+浮選法進行回收。此外，還有少量鐵賦存于碳酸鹽和硅酸鹽礦物中，分布率分別為9.80%和16.19%。其中磁鐵礦可以通過弱磁選法回收，赤（褐）鐵礦可以通過強磁選+浮選法進行回收。

4 結 語

（1）南芬選礦廠尾礦隨著預富集磁場強度的增加，精礦產率和金屬回收率顯著提高，精礦及尾礦品位相對下降，最終確定磁場強度為400 kA/m，此時精礦全鐵品位為24.99%，鐵回收率為88.74%，尾礦鐵品位為5.84%。

（2）預富集后精礦多元素分析及鐵物相分析結果表明，主要可回收鐵礦物為磁鐵礦和赤（褐）鐵礦，鐵占有率分別為29.49%和36.88%，碳酸鐵和硅酸鐵中鐵占有率分別為9.80%和16.19%。其中磁鐵礦可以通過弱磁選法回收，赤（褐）鐵礦可通過強磁選+浮選法進行回收。

（3）預富集精礦的單體解離度分析結果表明，尾礦中的鐵礦物單體解離度低，需進行細磨。