四川某鐵礦鐵精礦制備超級鐵精礦實驗

陳宏凱，杜新，周政

（1.四川錦寧礦業有限公司，四川 涼山 615000；2.四川西冶檢測科技有限公司，四川成都 611743；3.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041）

超級鐵精礦是指鐵品位高于71.5%，二氧化硅及其他雜質（酸不溶物）含量小于0.2%的磁鐵精礦，主要應用于粉末冶金、磁性材料等領域，原礦中鐵礦物的結晶粒度、脈石礦物種類、鐵礦物和脈石礦物的共生和鑲嵌關系等礦物學基因特性，決定原礦是否具有制備超級鐵精礦的可能性[1-3]。隨著粉末冶金產品在工業生產中的廣泛應用，優質超級鐵精礦的需求量不斷增加，故需加強、加快超級鐵精礦制備技術的研究與開發，提高超級鐵礦的產品性能和生產規模，以滿足粉末冶金領域需求。

1 實驗原料

1.1 原礦多元素分析

對其進行化學多元素分析，分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

表2 鐵物相分析結果/%Table2 Analysisresultsof iron phase

從表1、2可以看出，原料中TFe品位65.50%，主要的脈石成分為SiO2，品位為4.82%。有害元素S、P含量較低，分別為0.03%和0.10%。該實驗原料為階段磨礦-階段弱磁選所得的磁鐵礦精礦，鐵物相分析結果表明，磁性鐵占有率98.74%，其他物相的鐵元素含量很低，且基本不具有磁性，通過繼續磨礦-磁選，可提升磁性鐵占有率，進而提升鐵精礦純度。

表1 原礦多元素分析結果/%Table1 Multi-element analysisresultsof run-of-mineore

1.2 粒度特性分析

為考查原料中目的礦物在各粒級中的組成及含量分布情況，對原料進行了粒度組成分析，結果見表3。從表中數據可以看出，隨著粒度的變細，有用礦物的含量也逐漸變高，其中+0.074 mm粒級TFe品位為62.32%，?0.038 mm TFe粒級品位為69.41%，均未達到超級鐵精礦對TFe品位的要求。鐵礦物主要分布在+0.074 mm粒級和?0.038 mm粒級，粒度差別較大，分布率分別為34.93%和30.16%。

表3 原料粒度組成分析結果Table 3 Analysis of grain size composition of feeder

2 選礦實驗

原料中粗粒級TFe品位較低，表明粗粒級中連生體含量多。若精礦進行全粒級磨礦選別，粗粒級磨礦選別將會增設備投資、提升磨礦和精選成本。現場建議對鐵精礦進行高頻細篩或旋流器進行分級，粗粒級產品作為鐵精礦銷售，細粒級產品作為制備超級鐵精礦的原料，實驗室采用0.074 mm篩分分級，篩上粗粒級TFe品位為62.32%，回收率34.94%，作為鐵精礦銷售；篩下細粒級TFe品位為67.34%，回收率65.06%，采用磨礦-磁選-反浮選工藝制備超級鐵精礦生產的原料。這樣可以減少超級鐵精礦生產過程中的磨機處理量，提高了超級鐵精礦原料的TFe品位，有利于獲得高品質的超級鐵精礦。

2.1 磨礦-弱磁選實驗

使用“陶瓷球塔磨-磁滾筒粗選-磁選柱精選”進行實驗。陶瓷球塔磨是東北大學朝陽東大礦冶研究院針對磨礦能耗高、介質消耗大的問題創造性的研究開發了非鐵介質（納米陶瓷球）與新型專用攪拌磨機的優化組合技術，該新型綠色磨礦技術具有大幅度節能，磨機電耗比普通塔磨機（研磨介質為鋼球）節約30%以上，球耗大幅節約，補加球球耗成本可節約50%以上，延長磨機使用壽命，提高磨機的作業率，磨機軸瓦等部件的使用壽命可提高50%以上，避免鐵離子對選礦的影響等優點[4]。磁選柱為重力與磁力復合力場的分選設施，在磁選柱內礦物顆粒可以分散充分，打破“磁團聚”，上升水流可沖散并攜帶低品位的脈石顆粒從溢流口排出，對于高品位的鐵精礦獲得效果極為顯著明顯。實驗流程見圖1，實驗結果見表4。

圖1 “磨礦-磁選”實驗流程Fig.1“Grinding-magnetic separation”test flow

從表4可知，隨著磨礦細度的提升，精礦的品位隨之提升，回收率隨之降低，但是磨礦細度超過?0.038 mm 80%以后，尾礦1品位和產率大幅提升，精礦的產率和回收率較大幅度下降。考慮到細磨能耗高、微細顆粒磁選尾礦高、回收率低、后續反浮選不宜過細等問題，確定磨礦細度為?0.038 mm 90%。

表4 “磨礦-磁選”實驗結果/%Table 4 Test result of “grinding-magnetic separation”

2.2 反浮選實驗

目前我國鐵礦反浮選多用陰離子捕收劑進行分選，近幾年我國的選礦工作者主要對脂肪酸、石油磺酸鹽類進行改性和混合用藥，使其選擇性明顯提高，捕收能力增強[5]。陽離子反浮選藥劑制度簡單，捕收劑主要是胺類捕收劑，主要以十二碳脂肪胺和混合胺為主，但十二胺泡沫量大、粘，影響后續處理且選擇性差較差[6]。本實驗采用東北大學研制的新型陽離子捕收劑，泡沫清爽且捕收性能優越，采用廉價的玉米淀粉為抑制劑對磁選精礦使用浮選，進一步脫除磁選未脫除的脈石礦物，采用一粗兩精的開路實驗流程，經過條件實驗研究，開路浮選實驗流程見圖2，實驗結果見表5。

表5 反浮選開路實驗實驗結果Table 5 Result of reverse flotation open-circuit test

圖2 反浮選開路實驗流程Fig.2 Reverseflotation test open-circuit flow

由實驗結果可知，采用陽離子反浮選工藝對磁選鐵精礦進一步提鐵降硅，可獲得精礦產率41.48%，精礦品位71.71%的超級鐵精礦產品，鐵精礦品位提高到71.5%以上，達到超級鐵精礦對于TFe的要求。浮選尾礦品位較高，可作為鐵精礦銷售。

2.3 全流程實驗

根據反浮選開路和磨礦磁選實驗結果，對原礦進行預先分級，篩孔尺寸0.074 mm，篩下產品進入陶瓷球塔磨機進行閉路磨礦分級，磨礦細度為?0.038 mm 90%以上，磨礦產品進入磁輥筒粗選和磁選柱精選后，精礦進入連續浮選機進行一粗兩精開路浮選，擴大連選實驗數質量流程見圖3，超級鐵精礦多元素分解結果見表6。

表6 超級鐵精礦多元素分析結果/%Table6 Chemical analysisresultsof super-grade iron concentrate

圖3 擴大連選實驗數質量流程Fig.3 Quantity and quality process of expanded selection test

由實驗結果可知，“預先篩分-磨礦分級-磁選-浮選”的超級鐵精礦選別工藝，可以獲得產率24.23%，鐵品位71.71%，SiO2含量0.16%，酸不溶物0.16%的超級鐵精礦。同時，鐵精礦產品品位為65.47%，可作為鐵精礦銷售。

3 結論

（1）原料中TFe品位65.50%，主要的脈石成分為SiO2，品位為4.82%。有害元素S、P含量較低，分別為0.03%和0.10%。磁性鐵占有率98.74%。

（2）采用“預先篩分-磨礦分級-磁選-反浮選”的鐵精礦分選流程，在篩分尺寸0.074 mm，磨礦粒度?0.038 mm 90%，反浮選陽離子捕收劑分段添加量(100+50+50)g/t，玉米淀粉600 g/t的條件下獲得產率24.23%，鐵品位71.71%，SiO2含量0.16%，酸不溶物0.16%的超級鐵精礦。

（3）該工藝藥劑制度簡單，可行性高，全流程實驗生產的副產品鐵精礦產率72.25%，品位65.47%，可作為優質鐵精礦銷售。