某細(xì)粒鐵礦石磁選-選擇性絮凝脫泥研究①

蘇小瓊，陳志友，柳玉良

（宜春學(xué)院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江西 宜春 336000）

我國(guó)鐵礦資源儲(chǔ)量大、貧礦多、富礦少，礦石性質(zhì)復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)［1］，必須通過(guò)細(xì)磨使礦物解離，而細(xì)磨產(chǎn)生的礦泥會(huì)惡化反浮選［2-3］。采用選擇性絮凝脫泥處理微細(xì)赤鐵礦可以避免礦泥對(duì)反浮選作業(yè)的不利影響，同時(shí)大幅降低反浮選的礦石處理量和藥劑消耗［4-8］。本文針對(duì)微細(xì)嵌布磁-赤鐵礦石，通過(guò)查明礦石中鐵礦物的種類(lèi)、賦存狀態(tài)和嵌布關(guān)系，采用磁選預(yù)選拋廢，再對(duì)粗精礦進(jìn)行細(xì)磨-選擇性絮凝脫泥的研究，消除礦泥對(duì)后續(xù)反浮選作業(yè)帶來(lái)的不利影響，可為該類(lèi)礦石的合理開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)借鑒。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣為湖南某磁-赤鐵礦石，礦石化學(xué)成分和礦物組成結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2，礦石鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表1可見(jiàn)，該鐵礦石特點(diǎn)為高硅、低鐵，有害雜質(zhì)元素S、P含量較高。由表2可見(jiàn)，鐵礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，脈石礦物主要為石英，其次是絹云母和綠泥石，及少量陽(yáng)起石、透閃石和方解石等，有害元素S、P主要存在于硫化物和磷灰石中。由表3可見(jiàn)，鐵主要分布在磁鐵礦和赤鐵礦中，碳酸鐵、硫化鐵和硅酸鐵中鐵無(wú)法回收。

表1 礦石化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表2 礦石中主要礦物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表3 礦石鐵物相分析結(jié)果

磁鐵礦呈自形、半自形等軸粒狀，部分為不規(guī)則狀，具有中細(xì)粒嵌布的特點(diǎn)。中細(xì)粒磁鐵礦混雜交生，但以微細(xì)粒磁鐵礦為主，其中中粒磁鐵礦一般在0.1～0.4 mm之間，細(xì)粒磁鐵礦多介于0.02～0.1 mm之間。其產(chǎn)出形式一是以浸染狀分布在脈石中構(gòu)成單一的磁鐵礦礦石，二是呈稀疏浸染狀和赤鐵礦嵌布在脈石礦物中構(gòu)成磁鐵礦-赤鐵礦礦石。

赤鐵礦呈自形、半自形板片狀、針柱狀、粒狀或毛發(fā)狀、纖維狀。赤鐵礦粒度細(xì)小，在0.05 mm以下，多介于0.005～0.03 mm之間。主要以稀疏浸染狀的形式嵌布在脈石間隙中，局部呈定向分布，與磁鐵礦嵌連關(guān)系緊密。

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)選拋廢

原礦磨至－0.074 mm粒級(jí)占76.5%時(shí)，采用弱磁選和強(qiáng)磁選預(yù)先拋廢，可獲得產(chǎn)率50.60%、TFe品位40.61%、回收率82.40%的粗精礦，磁選尾礦產(chǎn)率49.40%、TFe品位7.57%。

2.2 絮凝-脫泥試驗(yàn)

對(duì)TFe品位40.61%的粗精礦進(jìn)行絮凝-脫泥試驗(yàn)，原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 脫泥試驗(yàn)原則流程

2.2.1 pH值對(duì)絮凝脫泥的影響

－0.037 mm粒級(jí)占98.64%，礦漿濃度34.6%，沉降時(shí)間10 min，絮凝劑腐殖酸鈉用量0.5 g／L，以NaOH為pH值調(diào)整劑，pH值對(duì)脫泥效果的影響見(jiàn)圖2。

圖2 pH值對(duì)絮凝脫泥效果的影響

由圖2可知，隨著礦漿pH值增加，絮凝脫泥的礦泥產(chǎn)率和TFe品位隨之下降，當(dāng)?shù)V漿pH值超過(guò)11.6后，礦泥產(chǎn)率與TFe品位基本不變。考慮藥劑成本，適宜的礦漿pH值為11.6。

2.2.2 磨礦細(xì)度對(duì)絮凝脫泥的影響

礦漿pH值11.6，礦漿濃度34.6%，沉降時(shí)間10 min，絮凝劑腐殖酸鈉用量0.5 g／L，磨礦細(xì)度對(duì)絮凝脫泥效果的影響見(jiàn)圖3。

圖3 磨礦細(xì)度對(duì)絮凝脫泥效果的影響

由圖3可知，磨礦細(xì)度增加，提高了鐵礦物與脈石礦物的解離度，絮凝脫泥的礦泥產(chǎn)率隨之大幅提高，而礦泥TFe品位變化較小。磨礦細(xì)度－0.037 mm粒級(jí)占98.64%后，絮凝脫泥的礦泥產(chǎn)率變化不大，但產(chǎn)生的微細(xì)粒鐵礦使礦泥TFe品位進(jìn)一步增加，造成鐵的損失。考慮磨礦成本，適宜的磨礦細(xì)度為－0.037 mm粒級(jí)占98.64%。

2.2.3 沉降時(shí)間對(duì)絮凝脫泥的影響

磨礦細(xì)度－0.037 mm粒級(jí)占98.64%，礦漿pH值11.6，礦漿濃度34.6%，絮凝劑腐殖酸鈉用量0.5 g／L，沉降時(shí)間對(duì)絮凝脫泥效果的影響見(jiàn)圖4。

圖4 沉降時(shí)間對(duì)絮凝脫泥效果的影響

由圖4可知，隨著沉降時(shí)間增加，絮凝脫泥的礦泥產(chǎn)率和TFe品位均下降。沉降時(shí)間達(dá)到14 min以后，絮凝脫泥的礦泥產(chǎn)率與TFe品位變化不大，而增加沉降時(shí)間會(huì)降低設(shè)備處理量，適宜的沉降時(shí)間為10 min。

2.2.4 絮凝劑用量對(duì)絮凝脫泥的影響

絮凝劑腐殖酸鈉是由多種活性較高的化學(xué)官能團(tuán)組成的具有表面活性的天然有機(jī)化合物，被廣泛應(yīng)用于礦物分離［9］。磨礦細(xì)度－0.037 mm粒級(jí)占98.64%，礦漿pH值11.6，礦漿濃度34.6%，沉降時(shí)間10 min，腐殖酸鈉用量對(duì)絮凝脫泥效果的影響見(jiàn)圖5。

圖5 腐殖酸鈉用量對(duì)絮凝脫泥效果的影響

腐殖酸鈉對(duì)石英等脈石礦物有較好的分散作用，加入腐殖酸鈉可以避免脈石礦物團(tuán)聚，有助于提高脫泥效果。由圖5可知，隨著腐殖酸鈉用量增加，礦泥產(chǎn)率隨之增加，TFe品位隨之下降。腐殖酸鈉用量超過(guò)0.5 g／L后，礦泥產(chǎn)率和品位變化不大。適宜的腐殖酸鈉用量為0.5 g／L。

2.2.5 磁鐵礦對(duì)絮凝脫泥效果的影響

礦石中磁鐵礦和赤鐵礦含量相當(dāng)，為減少絮凝脫泥的藥劑用量，磨礦細(xì)度－0.037 mm粒級(jí)占98.64%時(shí)，采用弱磁選預(yù)先分離磁鐵礦，再對(duì)弱磁尾礦進(jìn)行絮凝脫泥試驗(yàn)。絮凝脫泥pH值11.6，礦漿濃度34.6%，腐殖酸鈉用量0.5 g／L，沉降時(shí)間10 min，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 磁鐵礦對(duì)絮凝脫泥效果的影響

由表4可知，采用弱磁選可得到TFe品位64.20%、回收率32.57%的磁鐵礦精礦，而脫泥精礦品位只有50.53%，脫泥尾礦TFe品位為13.62%。研究表明［10］，磁鐵礦在赤鐵礦絮凝脫泥中起到磁種作用，有助于提高赤鐵礦的脫泥效果。因此，對(duì)于細(xì)粒磁-赤鐵礦型鐵礦石，雖然弱磁選可得到TFe品位64.20%的磁鐵礦精礦，但對(duì)赤鐵礦的絮凝脫泥不利。

2.3 全流程試驗(yàn)

在選擇性絮凝脫泥條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了磁選-選擇性絮凝脫泥全流程試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6。

圖6 全流程試驗(yàn)流程

表5 全流程試驗(yàn)結(jié)果

由表5可見(jiàn)，采用原礦粗磨-預(yù)選拋廢-粗精礦再磨-絮凝脫泥的選礦工藝流程，最終獲得了精礦產(chǎn)率34.81%、TFe品位53.32%、回收率76.55%的技術(shù)指標(biāo)。

3 結(jié) 論

1）某細(xì)粒鐵礦石特點(diǎn)是高硅、低鐵，鐵礦物以磁鐵礦和赤鐵礦為主，含一定量硅酸鐵。磁鐵礦和赤鐵礦嵌連關(guān)系緊密、嵌布粒度相差較大，其中磁鐵礦為中細(xì)粒嵌布，赤鐵礦為微細(xì)粒嵌布。

2）采用磁選預(yù)先脫除49.40%的礦泥，可將絮凝脫泥給礦品位提高至40.61%，大幅降低了絮凝脫泥的藥劑用量，減輕了藥劑對(duì)細(xì)泥沉降的不利影響。

3）磨礦細(xì)度－0.037 mm粒級(jí)占98.64%、礦漿pH值11.6、礦漿濃度34.6%、腐殖酸鈉用量0.5 g／L，進(jìn)行絮凝脫泥，可脫除TFe品位12.20%、產(chǎn)率31.20%礦泥，避免了礦泥對(duì)反浮選的影響；礦石中的磁鐵礦起到磁種的作用，提高了絮凝脫泥的效果。