墨西哥某含硫鐵礦石提質(zhì)降雜選礦試驗(yàn)研究①

張祖剛，許繼龍，王秋林

（1.寶鋼資源南京梅山礦業(yè)公司，江蘇 南京 210041；2.長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012）

鋼鐵是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)最為重要的基礎(chǔ)材料之一，我國(guó)煉鋼每年消耗鐵礦資源超過(guò)15億噸，但自給率不足20%，過(guò)高的對(duì)外依存度給國(guó)家經(jīng)濟(jì)及安全造成嚴(yán)重威脅，鐵礦資源已成為我國(guó)戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源［1?3］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)為了降低鐵礦石進(jìn)口的采購(gòu)成本，不斷拓展外部鐵礦石資源的進(jìn)口渠道，一些非主流的高硫鐵礦石源源不斷地進(jìn)入中國(guó)，有時(shí)鐵礦石含硫高達(dá)3.0%以上。若鐵精礦含硫過(guò)高，冶煉時(shí)硫部分被還原進(jìn)入生鐵中，與鐵生成低熔點(diǎn)共晶體，含硫高的鋼在高溫時(shí)強(qiáng)度低，軋制或鍛造時(shí)共晶融化導(dǎo)致加工開(kāi)裂，易產(chǎn)生所謂的“熱脆”［4?7］。為了提高煉鋼時(shí)鋼鐵質(zhì)量，亟需對(duì)該類高硫國(guó)外鐵礦石進(jìn)行提質(zhì)降硫選礦試驗(yàn)研究，以改善煉鋼鐵精礦原料質(zhì)量。

1 礦石性質(zhì)

試樣為墨西哥某含硫鐵礦石，破碎后最大粒度5 mm，干燥粒狀，粉礦不多，肉眼觀察到礦石表面顏色呈黑色、褐色、金黃色，有較多的金黃色礦物嵌布在礦石表面。縮分取濕重約4.0 kg礦樣作為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)礦樣。試驗(yàn)礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果及鐵物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

表1 試驗(yàn)礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表2 試驗(yàn)礦樣鐵物相分析結(jié)果

表1表明，該高硫鐵礦石鐵品位62.26%，含硫3.14%，含磷0.079%，含硅5.54%，磁性率30.26%，磁性率介于28%～37%之間，屬于混合礦石。鐵礦石酸堿性為0.43，屬于酸性礦石。表2表明，鐵物相中以磁鐵礦為主。該高硫鐵礦主要有價(jià)元素為Fe和S，主要有用鐵礦物為磁鐵礦、赤（褐）鐵礦，鐵精礦選別需要去除的有害元素為S、Si等。

2 試驗(yàn)方法

為了驗(yàn)證該高硫鐵礦石與梅山自產(chǎn)原礦混合入選的可選性，試驗(yàn)流程與梅山鐵礦選礦流程基本一致，為破碎?磨礦?浮選?弱磁選?強(qiáng)磁選流程，試驗(yàn)工藝參數(shù)基本與生產(chǎn)相同。原礦用XPF?100×125A型對(duì)輥機(jī)細(xì)碎至－2 mm，取細(xì)碎產(chǎn)品700 g，選擇合適的磨礦時(shí)間，采用XMQ?240×90錐形球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦細(xì)度與現(xiàn)有生產(chǎn)基本相同，控制在－0.074 mm粒級(jí)含量62%～65%，浮選捕收劑為乙基黃藥，起泡劑為石化工業(yè)副產(chǎn)品制備的2＃油。取400 g細(xì)度合格的磨礦產(chǎn)品進(jìn)行浮選試驗(yàn)，浮選后鐵精礦進(jìn)行弱磁選、強(qiáng)磁選試驗(yàn)，分別得到硫精礦、弱磁精礦、強(qiáng)磁精礦、強(qiáng)磁尾礦。具體試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)工藝流程

3 選礦試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 選別試驗(yàn)礦樣準(zhǔn)備

根據(jù)試驗(yàn)樣品雜質(zhì)情況，硫品位高，需要浮選脫硫，必須磨礦到合適的細(xì)度，黃鐵礦等含硫礦物才能解離。墨西哥礦樣磨礦試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3看出，該原礦未磨時(shí)，粒度較粗，最大粒度5 mm，礦樣中－0.074 mm粒級(jí)含量只有5.80%；磨礦50 min，－0.074 mm粒級(jí)含量?jī)H為62.30%，說(shuō)明該礦石硬度大，礦石難磨，可磨性差。

表3 磨礦試驗(yàn)結(jié)果

3.2 浮選脫硫試驗(yàn)

結(jié)合梅山鐵礦現(xiàn)有生產(chǎn)流程，考慮采用先浮選后磁選工藝。浮選藥劑取自梅山鐵礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，捕收劑乙基黃藥用量400 g／t，起泡劑2＃油用量400 g／t。磨礦礦漿不過(guò)濾烘干，直接用于浮選。用XFG（1.5 L）型掛槽浮選機(jī)進(jìn)行一粗一掃浮選，浮選脫硫原礦含硫3.08%，－0.074 mm粒級(jí)含量62.30%，加藥攪拌后泡沫豐富，泡沫發(fā)黃發(fā)亮，浮選25 min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 脫硫浮選試驗(yàn)結(jié)果

從表4看出，捕收劑和起泡劑用量均為400 g／t時(shí)，得到硫精礦硫品位37.22%、產(chǎn)率7.53%，硫回收率高達(dá)91.00%，脫水后可直接作為硫精礦銷售；浮選脫硫后尾礦含硫僅0.301%，產(chǎn)率92.47%，脫硫產(chǎn)品中硫分布率為9.00%。表明該礦石中硫主要以可浮性好的黃鐵礦形態(tài)賦存，結(jié)晶粒度粗且易浮。

3.3 磁選提鐵降硅試驗(yàn)

浮選脫硫的礦漿經(jīng)過(guò)濾脫水、烘干后，稱取302.5 g，采用先弱磁選回收比磁化系數(shù)大的強(qiáng)磁性礦物、后強(qiáng)磁選回收比磁化系數(shù)小的弱磁性礦物，選別后分別對(duì)弱磁精礦、強(qiáng)磁精礦和強(qiáng)磁尾礦過(guò)濾脫水、烘干后，稱重，計(jì)算各產(chǎn)品實(shí)際產(chǎn)率。弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度0.25 T，強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度0.742 T，磁選提鐵降硅試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 磁選提鐵降硅試驗(yàn)結(jié)果

由表5看出，弱磁精礦產(chǎn)率高達(dá)89.26%。該鐵礦石以磁鐵礦和假象（半假象）赤鐵礦為主，比磁化系數(shù)大易選別回收；強(qiáng)磁尾礦品位高達(dá)20.65%，說(shuō)明部分弱磁性礦物比磁化系數(shù)小，在磁場(chǎng)強(qiáng)度0.742 T條件下仍未得到回收，需要進(jìn)一步提高磁場(chǎng)強(qiáng)度方可回收該部分弱磁性礦物。

3.4 墨西哥礦與梅山自產(chǎn)原礦配入選別指標(biāo)預(yù)測(cè)

高硫鐵礦磨礦到－0.074 mm粒級(jí)占62.30%，經(jīng)浮硫?弱磁選?強(qiáng)磁選流程單獨(dú)選別，可獲得的各產(chǎn)品指標(biāo)見(jiàn)表6，數(shù)質(zhì)量流程見(jiàn)圖2。

表6 高硫鐵礦選別指標(biāo)

圖2 高硫鐵礦選別數(shù)質(zhì)量流程

隨著采場(chǎng)掘進(jìn)深度逐年加深，梅山鐵礦礦石性質(zhì)發(fā)生了較大變化，礦物組成復(fù)雜，多種鐵礦物并存，結(jié)構(gòu)構(gòu)造多樣，嵌布粒度變細(xì)，原礦中磁鐵礦含量下降，赤（褐）鐵礦、菱鐵礦比例上升，菱鐵礦與菱鎂礦完全類質(zhì)同象，純菱鐵礦品位僅40.12%，生產(chǎn)中強(qiáng)磁尾礦品位20.5%左右，尾礦以赤（褐）鐵礦和菱鐵礦等弱磁性礦物為主。墨西哥高硫鐵礦配入自產(chǎn)原礦進(jìn)入流程混合選別，生產(chǎn)中通過(guò)提高強(qiáng)磁掃選激磁電流和背景場(chǎng)強(qiáng)，可從強(qiáng)磁尾礦中多回收鐵品位32%左右的弱磁性礦物，配入該高硫鐵礦選別，得到品位65.17%的鐵精礦，使得最終鐵精礦品位控制在57%左右，則墨西哥高硫礦配入自產(chǎn)原礦混合入選，每噸墨西哥高硫礦可生產(chǎn)鐵品位57%的鐵精礦產(chǎn)率為：

4 結(jié) 論

1）墨西哥某高硫鐵礦石鐵品位62.26%，以磁鐵礦為主，含硫3.14%，含磷0.079%，含硅5.54%，磁性率30.26%，屬于混合礦石；鐵礦石酸堿性0.43，屬于酸性礦石；硫主要以可浮性好的黃鐵礦形式賦存，結(jié)晶粒度粗且易浮。

2）以乙基黃藥為捕收劑、2＃油為起泡劑，經(jīng)磨礦?浮選?弱磁選?強(qiáng)磁選流程，可獲得硫品位37.22%、產(chǎn)率7.53%的合格硫精礦；綜合鐵精礦TFe品位65.17%、S含量0.261%、SiO2含量3.86%，精礦產(chǎn)率87.12%、鐵回收率92.59%。

3）該高硫鐵礦配入梅山自產(chǎn)原礦混合進(jìn)入選礦流程生產(chǎn)，可通過(guò)提高強(qiáng)磁掃選激磁電流和磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，多回收鐵品位32%的弱磁性礦物，使得最終鐵精礦品位控制在57%左右。