云南某鐵礦選礦工藝研究

甘峰睿 阮丁彬

摘?要：為實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，選礦生產(chǎn)時(shí)工藝礦物學(xué)的研究是十分重要的。本課題對云南某鐵礦展開了工藝性質(zhì)學(xué)研究后，進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，確定了選礦工藝流程，獲得較好的選礦指標(biāo)。研究結(jié)果表明：礦石工藝性質(zhì)的研究對選礦生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：礦石工藝性質(zhì);選礦工藝;礦產(chǎn)資源利用

Abstract：In order to realize the efficient use of resources，the study of process mineralogy is very important in the process of mineral processing.After the research on the technological properties of the iron ore in Yunnan，this subject conducted a beneficiation test，determined the beneficiation process，and obtained better beneficiation indicators.The research results show that the research on the technological properties of ore is of guiding significance to the production of mineral processing.

Keywords：Process nature of ore;Beneficiation process;Utilization of mineral resources

隨著社會的高速發(fā)展，我國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及房地產(chǎn)項(xiàng)目方面的投入也不斷增加。這些項(xiàng)目的實(shí)施都離不開礦產(chǎn)資源[1]。由于現(xiàn)代礦業(yè)對礦產(chǎn)資源的持續(xù)開發(fā)，現(xiàn)有的礦石表現(xiàn)出：貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)[2]。國內(nèi)的一些礦山，由于生產(chǎn)時(shí)，對礦石的性質(zhì)沒有做出細(xì)致的分析，以及生產(chǎn)工藝的單一，在選礦過程中，所采用的生產(chǎn)工藝不能適應(yīng)現(xiàn)代礦石的特點(diǎn)[3]。使礦石中許多有價(jià)元素不能有效富集回收，而成為礦山固廢[4]。這些固廢含有大量的有用礦物，而這些有用礦物往往與脈石分離，但是采用了不合理的選礦方式，使有價(jià)組分不能有效的回收[5]。值得注意的是：在選礦過程中，要使有用有用礦物和脈石實(shí)現(xiàn)分離，需要大量的能耗，占到選礦工藝能耗的75%以上[6]。分離后而不能回收，是一種能源和資源的極大浪費(fèi)，這有悖于中國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策[7]。

為使礦產(chǎn)資源實(shí)現(xiàn)合理利用，以及提高能量的有效使用率，在選礦前必須對礦石的工藝性質(zhì)做出細(xì)致的分析，制定符合礦石性質(zhì)的生產(chǎn)工藝。本研究以云南省某鐵礦山鐵礦石為研究對象，分別對試樣進(jìn)行了多元素分析，有價(jià)元素物相及有價(jià)礦物的嵌布特征等性質(zhì)做出細(xì)致分析。最后給出了適合該礦產(chǎn)資源合理的選礦工藝流程。

1 試樣性質(zhì)

1.1 礦石的多元素分析

為查明礦石中的有價(jià)元素與雜質(zhì)元素，對礦石進(jìn)行了多元素分析，分析結(jié)果如表1。

由表1可知，該礦石試樣有回收價(jià)值的元素主要為鐵，其含量為28.98wt.%。

為了了解礦石試樣中鐵元素的組成形式，對鐵物相進(jìn)行了分析。結(jié)果如表2。

從表中可以看出，礦石中的主要含鐵礦物為磁鐵礦，其次是鈦鐵礦。

1.2 礦石中主要礦物的嵌布特征

通過上述多元素分析及物相分析可知，礦石中主要有價(jià)元素為鐵，鐵元素主要是以磁鐵礦、鈦鐵礦、赤（褐）鐵礦的形式賦存，另有一部分鐵元素則分布于菱鐵礦、硅酸鐵、鐵染黏土等礦物內(nèi)。

1.2.1 磁鐵礦

礦石中的鐵元素，主要是以磁鐵礦的形式分布，其產(chǎn)出率占含鐵礦物的55.75%。磁鐵礦最大嵌布粒徑為1.63mm，多數(shù)磁鐵礦結(jié)晶粒度在0.012～0.18mm之間，其最小粒度的為0.0003mm。磁鐵礦在礦石中的嵌布特征見圖1。

從圖1中可以看出：磁鐵礦呈自形晶、半自形晶粒狀與方解石毗鄰連生，與方解石毗連生的磁鐵礦最大粒徑為0.086mm，普遍粒徑在0.045～0.074mm之間;且方解石包裹呈細(xì)粒狀產(chǎn)出的鈦鐵礦，被方解石所包裹的鈦鐵礦粒徑為0.005mm左右。

1.2.2 鈦鐵礦

鈦鐵礦是試樣礦石中主要的含鐵礦物之一，其含鐵量占礦物含鐵總量為23.87%。試樣中的鈦鐵礦主要呈粒狀、板狀以及鱗片狀集合體存在。其顏色為鐵黑色;條痕色為黑色;金屬光澤至半金屬光澤;無解理;性脆;具弱磁性;鈦鐵礦最大結(jié)晶粒徑為0.65mm，大部分鈦鐵礦粒徑則是在0.05～0.09mm。礦石中的鈦鐵礦與石英、云母、綠泥石、方解石、磁鐵礦等礦物均形成共生嵌布關(guān)系，但主要與石英、磁鐵礦的共生關(guān)系較為密切，其結(jié)合形式主要是呈半自形、它形粒狀包裹嵌布，其次為毗連生，個(gè)別鈦鐵礦則是呈脈狀交代或定向片晶存在。鈦鐵礦在礦石中的嵌布特征見圖2。

從圖2可以看出，呈板狀、針狀產(chǎn)出的細(xì)粒、微細(xì)粒以及顯微細(xì)粒狀鈦鐵礦與石英毗鄰連生或被石英包裹。被石英包裹的鈦鐵礦呈自形晶、半自形晶、它形晶產(chǎn)出。

1.2.3 褐鐵礦

褐鐵礦是試樣的含鐵礦物之一，其含鐵量占礦物含鐵總量的16.07%。試樣中的褐鐵礦與石英、磁鐵礦、鈦鐵礦、方解石、等礦物均形成共生關(guān)系，但與石英的共生嵌布關(guān)系尤其緊密，65%左右的褐鐵礦均與石英共生。褐鐵礦在礦石中的嵌布特征見圖3。

1.2.4 石英

石英是試樣中含量最多的礦物，其占了礦物總量的59.08%。礦石中的石英主要呈粒狀、次渾圓粒狀、致密塊狀以及不規(guī)則棱角狀產(chǎn)出;石英與礦石中其他礦物均形成共生關(guān)系，尤其與磁鐵礦、鈦鐵礦的共生嵌布關(guān)系較為緊密。石英在礦石中的嵌布特征見圖4。

1.3 試樣工藝性質(zhì)的分析與討論

通過對試樣工藝性質(zhì)的分析，為后續(xù)的選礦工藝確定，得到了如下線索：

（1）從有價(jià)元素的物相分析中，不難發(fā)現(xiàn)：該礦石主要回收的含鐵礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦和褐鐵礦。其中一半以上的鐵元素是以磁鐵礦的形式產(chǎn)出，由于磁鐵礦為強(qiáng)磁性物質(zhì)，比磁化系數(shù)為8×10-2cm3/g，運(yùn)用弱磁選工藝就可對其進(jìn)行回收。另外礦石中有相當(dāng)一部分的鐵元素是以鈦鐵礦和褐鐵礦的形式產(chǎn)出，這兩種含鐵礦物的比磁化系數(shù)分別為8×10-4cm3/g和8×10-5cm3/g[8]，在弱磁場條件下無法回收。但是鈦鐵礦屬于中等磁性礦物，選礦時(shí)可以考慮用強(qiáng)磁選工藝來回收。由于褐鐵礦密度較大，因此，礦石中的褐鐵礦可以考慮用重選工藝來回收。

（2）從有用礦物的嵌布特征可以看出，有用礦物的結(jié)晶粒度較細(xì)，大部分磁鐵礦、鈦鐵礦和褐鐵礦的單體解離粒度在0.045～0.074mm之間。因此，要提高精礦的品位，必須將礦石細(xì)磨至0.074mm。但是過多的磨礦會使能耗加大，因此可以考慮通過階段磨礦—階段磁選工藝來降低磨礦的能耗。

2 選礦工藝

2.1 工藝流程

根據(jù)礦石的工藝性質(zhì)的研究，以及對每一個(gè)工藝的條件試驗(yàn)后確定該礦石的分選工藝為：一段磨礦—強(qiáng)磁粗選—二段細(xì)磨—弱磁精選—搖床掃選。流程圖及各段工藝參數(shù)見圖5，試驗(yàn)指標(biāo)見表3。

2.2 選礦工藝流程的分析與討論

（1）該工藝流程采用弱磁粗選的意義在于：在粗選時(shí)就可以回收大部分的磁鐵礦，提高精礦質(zhì)量。與之相對應(yīng)的是，如果在粗選時(shí)用強(qiáng)磁選進(jìn)行“拋尾”的話，一部分磁鐵礦會在強(qiáng)磁場條件下被磁化，導(dǎo)致后續(xù)精選時(shí)，可能出現(xiàn)排礦困難的問題，因此該工藝采用弱磁粗選，提取精礦。

（2）從圖5可以看出，經(jīng)過弱磁粗選后，52.24%的鐵元素沒有得到回收。通過分析原礦的工藝性質(zhì)后推斷，這部分鐵主要是以褐鐵礦和鈦鐵礦的形式存在礦石中，因此在弱磁條件下無法回收，所以采用強(qiáng)磁選對其進(jìn)行掃選，以提高回收率。

（3）經(jīng)過強(qiáng)磁掃選后，回收了大部分弱磁性礦物，但是掃選精礦品位較低，僅有40.36wt.%。通過與工藝礦物學(xué)分析結(jié)果對比后推斷，掃選精礦品位不高的原因可能是，這部分含鐵礦物在磨礦細(xì)度為-200目占80%的條件下，可能沒有徹底的單體解離，還與脈石礦物連生。因此采用二段磨礦對其進(jìn)行進(jìn)一步的分離。另外，二段磨礦之所以在強(qiáng)磁掃選后進(jìn)行，而不是在掃選前的主要原因是：利用強(qiáng)磁選可以及時(shí)的拋尾，從而降低二段細(xì)磨的處理量。

（4）從圖5還可以看出，采用搖床對強(qiáng)磁精礦進(jìn)行精選后，精選精礦品位雖然得到了較大提高，但是回收率并不高，該段作業(yè)回收率僅為54.89%。這說明，經(jīng)過二段磨礦后，礦石粒度過細(xì)，搖床對過細(xì)的礦物進(jìn)行分選的效果不太好，后續(xù)應(yīng)該考慮對這部分細(xì)粒尾礦進(jìn)行回收。

結(jié)論

（1）通過對礦石的工藝礦物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)該礦石有價(jià)元素為鐵，鐵元素主要賦存于磁鐵礦、鈦鐵礦和褐鐵礦中。主要的含鐵礦物結(jié)晶粒度細(xì)，且共生嵌布關(guān)系復(fù)雜。

（2）通過選礦試驗(yàn)研究，提出針對該礦石的選礦工藝流程，得到了較好的選礦指標(biāo)：其中精礦含鐵品位為60.32wt.%，有價(jià)元素鐵的回收率為75.72%。

（3）礦石在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，制定了合理的選礦工藝流程，在生產(chǎn)出質(zhì)量較高的鐵精礦的前提下，還提高了有價(jià)元素鐵的回收率，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的高效利用。說明工藝礦物學(xué)研究對選礦生產(chǎn)有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王安建，高芯蕊.中國能源與重要礦產(chǎn)資源需求展望[J].中國科學(xué)院院刊，2020，35（3）：338-344.

[2]黃寶茅.我國礦產(chǎn)資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)[J].鈾礦冶，1999（01）：23-31.

[3]聶琪，武俊杰，劉聰，等.新疆某金礦礦石性質(zhì)研究及對選礦工藝的影響[J].云南冶金，2019，48（4）：24-27.

[4]甘峰睿.懸振錐面選礦機(jī)分選大紅山搖床鐵尾礦試驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué)，2010.

[5]彭明生，劉曉文，劉羽.工藝礦物學(xué)近十年的主要進(jìn)展[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2012，31（3）：210-217.

[6]呂方正，林震源.多碎少磨降低選礦生產(chǎn)成本實(shí)踐[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2019，35（7）：259-260.

[7]黃運(yùn)茂.湖南礦業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究[D].湖南：湖南大學(xué)，2010.

[8]牛福生，王學(xué)濤，白麗梅，等.新型比磁化系數(shù)測定儀的研制及其數(shù)值模擬研究[J].中國測試，2017，43（6）：60-64.

基金項(xiàng)目：云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目（2018 JS670）;云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金（2016ZZXA07）

作者簡介：甘峰睿（1982—?），男，碩士，講師，研究方向：礦物加工與資源綜合利用。