關于鐵精粉經濟合理品位的探討

謝毅齡

（福建馬坑礦業股份有限公司，福建 龍巖 361000）

1 引言

長期以來，我國鐵礦石對外依存率超過80%，需要依靠大量進口來滿足國內的生產需要，特別是國外幾大主要鐵礦生產商圍繞成本與價格進行了深入研究，不斷通過提高礦石產量和新科技應用來降低生產成本，達到控制鐵礦石價格的目的，對國內市場影響巨大［1-4］。而國內鐵礦石普遍存在“貧、細、雜”特點，礦石性質復雜，生產成本高，同時國內市場供需不穩定對鐵礦石價格影響巨大，因此根據市場波動及時調整生產，對礦山生產經營至關重要［5-6］。

福建馬坑鐵礦主要礦物為磁鐵礦，含鉬、鋅、鎵和鍺等多種有價金屬，其中鐵礦石儲量4.34億t，屬于特大型磁鐵礦床，平均含鐵品位37.99%，并共、伴生有鉬礦資源可綜合利用（鉬總金屬量8萬余噸），具有儲量大、埋藏深、層位穩定、可選性好等特點［7-8］。針對近年來鐵礦石價格波動情況，需要進一步調控好鐵精礦品位和成本使之與鐵精礦價格相匹配，達到降低生產經營成本的目的，為此對馬坑鐵礦礦石性質、現有選礦工藝和影響鐵精礦品位的主要因素進行了分析，并討論了超細磨工藝的經濟合理性，為提高生產效率提供參考。

2 馬坑鐵礦鐵礦石特性

依托廣東省科學院資源綜合利用研究所對福建馬坑鐵礦礦石進行了工藝礦物學研究，主要是研究原礦主要鐵礦物物相分析、嵌布粒度和嵌布狀態［9-10］。

2.1 原礦性質

原礦鐵物相分析結果見表1。可以看出，原礦中鐵主要為磁性鐵，其占有率為83.73%；硅酸鐵次之，其占有率為15.18%。其他形式的鐵含量與占有率較低。

將礦石塊礦磨制成礦石光片，在顯微鏡下測定原礦中主要鐵礦物的嵌布粒度，嵌布粒度測定結果見表2。

從測定結果來看，原礦中磁鐵礦等主要鐵礦物的粒度較粗，但分布范圍較寬，主要分布于-5.12+0.16mm的粒級范圍內，細粒級占有率較低，小于0.02mm的粒級僅占3.86%。

根據嵌布粒度分布情況：馬坑鐵礦磁鐵礦細度變化較大，磨礦細度難以控制在某一限定值內，難以確保鐵精礦品位的穩定。

2.2 磁鐵礦的嵌布狀態

磁鐵礦呈鐵黑色，或具暗藍靛色，條痕黑，半金屬光澤。不透明，無解理，斷口半貝殼狀或參差狀，莫氏硬度5.5～6.5，密度5.16～5.18g/cm3。具強磁性，性脆。采用掃描電鏡能譜儀對該磁鐵礦進行微區化學成分檢測，結果如表3所示。化學成分上，磁鐵礦的平均含鐵量為70.74%，含有少量的鋁、鈣、錳、鎂、硅等雜質。本礦石中磁鐵礦單礦物分析：含鐵為70.25%。

表3 磁鐵礦化學成分能譜分析結果 %

從顯微鏡觀察磁鐵礦，呈不規則粒狀或半自形粒狀，主要為粒狀變晶結構、交代殘余結構；粒度分布極不均勻，粗粒磁鐵礦呈半自形和他形粒狀集合體，與鈣鐵榴石、輝石等脈石礦物連生，常見粗粒磁鐵礦中包含粗粒或微細粒鈣鐵榴石、輝石等脈石礦物，或沿鈣鐵榴石同心環帶充填交代早期晶粒，保留石榴石同心環帶構造；極細小的他形粒狀磁鐵礦呈浸染狀嵌布于鈣鐵榴石、輝石等脈石礦物中。磁鐵礦中包裹微細粒脈石礦物以及脈石礦物中包裹的微細粒磁鐵礦均會造成磁鐵礦不易解離，因其磁性強，易攜帶脈石進入鐵精礦，是造成鐵精礦夾雜脈石的主要原因。

3 馬坑鐵礦磨選工藝流程

現有選礦工藝：原礦破碎干選再高壓輥磨超細碎，高壓輥磨篩下產品預磁選后經過二段磨礦三段磁選一次淘洗精選，精選中礦通過24 m濃密機濃縮磁選梳水返回一段磨機再磨。磨選系統為三個平行系列生產。磨選原則流程圖如圖1。

圖1 磨選原則流程圖

選礦廠入選原礦品位平均為28%左右，經過破碎干拋和高壓輥磨超細碎預先拋尾合計拋尾率為40%，鐵精礦產率約為35%左右。平均每天（三個系列同時生產）6200～7000t，每個系列球磨機臺時精礦產量為85～95t，平均球磨機臺時精礦產量為90t。精礦品位維持在64.5%～66%，平均鐵精礦品位大于65.3%。

4 影響鐵精礦品位穩定的主要因素

目前，馬坑鐵礦影響鐵精礦品位的主要影響因素是入篩的礦石品位和礦石的入磨量，制約了鐵精礦的品位和產量。

4.1 入磨量

球磨機入磨礦石量受高壓輥磨產品粒度組成和預先篩分效率的差異性影響。進入預選篩分量相等條件下，高壓輥磨產品中-3mm粒級含量越高或篩分效率變高，篩下量越大，進一段球磨機的礦石量相應大，一段磨礦產品相對就粗，一段磁選拋尾率相應減少，進入二段球磨機的礦石量變大，加大二段球磨機的負荷，二段磨礦細度難以保證；反之，則少，磨礦相對就細。篩分效率因素主要是三個生產系列對應的篩子篩分效率不同所造成的，直接影響進入磨機的-3mm以下礦石粒度分布情況，篩分效果較好，則粒度分布較為均勻，磨礦正常，篩分效果較差，只有絕大部分易篩細顆粒進入磨機，不僅影響磨機處理量，產生過磨，而且粗顆粒無法得到有效解離，直接影響最終品位。

4.2 入篩品位

入篩品位受鐵礦石類型、選礦廠干拋和預選拋尾效果等多種因素影響。品位產生變化直接影響現場調整球磨機入磨量，進而對最終產量和鐵精礦品位產生影響。

入篩品位高，一段磁選精礦產率增加，進二段球磨機的礦量變大，影響二段磨礦效果。在現場特定的入篩礦量的條件下，鐵礦嵌布粒度粗，則二段磨礦較粗，但精礦品位有可能得到保證或許達到高品位，獲得的鐵精礦品位可能小于64.5%；嵌布粒度細，通過減量，二段磨礦細度得到一定的提高，但精礦品位仍然得不到保證或許存在偏低。入篩品位低，一段磁選精礦產率低，則進二段球磨機的礦量就少，二段球磨機負荷就小，有利于細磨，細度有利于提高精礦品位，在特定的入篩礦量的條件下，球磨機的臺時精礦量則低下，可以獲得鐵精礦品位達到66%以上。

5 鐵精礦品位的合理性分析

5.1 鐵精礦品位65%以上經濟分析

根據馬坑鐵礦嵌布特點，礦石類型不同，選擇的磨礦工藝也不同。磨礦的目的是保證礦石的單體解離，選擇細磨對于礦石中粗粒磁性鐵來說會造成金屬損失，同時制約球磨機的臺時精礦產量［11-12］。磨礦細度過粗，則影響細粒及微細粒磁性鐵存在包裹其它弱磁性鐵礦石或包裹其它脈石礦物解離，包裹弱磁性鐵部分的產品對于精礦品位影響較小，包裹脈石礦物無法單體解離則影響最終精礦品位。

現有生產流程無法對入選原礦的磁鐵礦嵌布情況和磁性鐵品位隨機跟蹤檢測，無法預先判斷，因此，生產過程中鐵精礦品位波動是正常的。由于礦石中微細粒嵌布占比僅3.8%左右，根據已有的生產實際情況，影響鐵精礦品位的程度較小。因此，在當前磨礦（二段磨礦）工藝條件下進行再細磨，會降低磨機的臺時處理量，影響精礦產量。

不考慮選礦回收率的情況下，在當前礦山交貨自提價為1620元/t的銷售價格計算，臺時精礦產量為90t下降到85t，因降低產量帶來收入減少8100元/h。根據銷售合同約定鐵精礦品位64.5%與65%差價為10元/t，按臺時產量為90t計算，因品位下降造成的差價為900元/h。兩者之差為7200元/h。

因此，在現有生產工藝流程條件下，目前的生產能力和最終精礦品位（大部分79%及以上）平均為65%具有其合理性。

5.2 超細磨工藝經濟合理性分析

根據工藝礦物學研究結果顯示，要求最終鐵精礦品位達到65%，則實際生產過程控制鐵精礦平均品位不小于66%，相應的生產流程中需要增加第三段超細磨工藝［13-14］。根據馬鋼集團設計研究有限公司2020年8月份提供的《馬坑提質降雜試驗報告》，推薦流程為：“一磁精礦-球磨-高效磁選-淘洗-淘洗尾礦塔磨-弱磁選流程”，要求二段球磨機磨礦細度為-200目85%～90%，塔磨機磨礦細度為-325目95%～-400目90%，生產中保證鐵精礦品位>65%，增加塔磨功耗為24.3 kW·h/t。淘洗機精選作業的中礦產率為8%，每生產1t品位65%以上的鐵精礦需要增加8%的磨礦電耗，每年生產200萬t鐵精礦需要增加16萬t中礦再磨費用，直接電費為233萬元，而且延長選礦流程增加礦漿輸送環節，相應增加鋼球消耗、水耗。增加塔磨后超細磨再選回收率僅為75%，損失25%。中礦品位為30%，超細磨每年損失金屬量約為1.2萬t，折64.5%品位鐵精礦1.9萬t，單價為1610元/t的銷售價格計算，損失價值為2995萬元/年，合計總費用為3228萬元。根據當前65%品位鐵精礦占比為79%，64.5%品位占比21%計算，年產200萬t平均品位為65%總產值為323580萬元；增加塔磨后精礦品位100%大于65%，精礦產量只有198.1萬t，產值為320922萬元，再加上電費和損失3228萬元。對比每年減少受益為5886萬元。

結合目前生產經營情況分析，增加超細磨工藝可以實現穩定鐵精礦品位的目的，但經濟效益較差，不建議在現有流程增加超細磨工藝。

6 結論

（1）馬坑鐵礦磁鐵礦粒度分布較寬，變化大，且磁鐵礦中存在包裹微細粒脈石礦物和脈石礦物中包裹的微細粒磁鐵礦，直接影響選別回收效果。

（2）馬坑鐵礦現有流程具備生產鐵精礦平均品位不小于65%，但入磨量和鐵礦石類型對品位影響較大。

（3）現有流程符合馬坑鐵礦的選礦，所獲得的鐵精礦平均品位為65%時經濟合理。