國外某赤鐵礦選礦工藝研究

王榮林 李明軍 常魯平 劉軍

（1.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)姑山礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，房地產(chǎn)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、高鐵等行業(yè)迅速崛起，極大地提升了我國對鋼鐵的需求量［1-2］，作為鋼鐵工業(yè)原材料的鐵礦石需求量也急劇增大。為有效解決鐵礦石資源的供需矛盾，各大鋼鐵企業(yè)都在全國，乃至全球范圍內(nèi)尋找新的供應(yīng)渠道，以往難選的赤鐵礦、褐鐵礦及菱鐵礦等難選弱磁性鐵礦石也成為人們競相研究的重點(diǎn)，并取得了突出成果［3-5］。國外某鐵礦石主要有用鐵礦物為赤鐵礦和磁鐵礦，結(jié)合選礦實(shí)踐，對該鐵礦石進(jìn)行原礦性質(zhì)研究及大量選礦試驗(yàn)研究，最終確定了階段磨礦—階段強(qiáng)磁選工藝，并獲得了良好的選別指標(biāo)，磨選產(chǎn)生的尾礦還可以進(jìn)行綜合利用，具有一定的開發(fā)前景。

1 礦石性質(zhì)

原礦化學(xué)多元素及鐵物相分析結(jié)果見表1、表2，原礦中赤鐵礦與脈石嵌布關(guān)系見圖1。

由表1 可知，礦石中可供回收的有價元素為鐵，全鐵含量高達(dá)49.04%，其他有價元素含量較低，不具備回收價值；有害元素（如硫、磷）含量較低，主要雜質(zhì)為硅和鋁，堿性系數(shù)為0.005，屬酸性鐵礦石。

由表2可知，原礦中的鐵礦物主要以赤鐵礦的形式存在，其鐵分布率高達(dá)91.49%，其次是磁鐵礦，鐵分布率為7.41%，其他鐵礦物含量極低，無法回收或回收價值不大。

由圖1可見，赤鐵礦粒度不均勻，以長條狀、塊狀形式存在，不規(guī)則狀脈石呈稀疏浸染狀嵌布在赤鐵礦中，赤鐵礦與脈石接觸邊界呈不規(guī)則港灣狀或鋸齒狀，需要細(xì)磨才能實(shí)現(xiàn)有用礦物單體解離。

2 選礦試驗(yàn)研究

原礦礦石性質(zhì)分析結(jié)果表明，該礦石回收的主要有用礦物為赤鐵礦和磁鐵礦。赤鐵礦屬于弱磁性礦物，采用立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)即可實(shí)現(xiàn)回收；其次，鑒于原礦中磁鐵礦含量較低，對試驗(yàn)結(jié)果影響不大，不再單獨(dú)增加弱磁選作業(yè)，直接同赤鐵礦通過強(qiáng)磁選回收。此外，赤鐵礦與脈石礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，需要細(xì)磨才能實(shí)現(xiàn)有用礦物解離，因此，為保證有用礦物的有效回收，并減少球磨機(jī)過磨現(xiàn)象，采用階段磨礦—階段強(qiáng)磁選工藝回收有用礦物。

2.1 一段磨選試驗(yàn)

2.1.1 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

將原礦破碎至2～0 mm，隨后置于?350 mm×160 mm錐形球磨機(jī)中磨至不同細(xì)度，進(jìn)行一段磨礦細(xì)度強(qiáng)磁選試驗(yàn)。強(qiáng)磁選設(shè)備為Slon-750 立環(huán)脈動高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，磁場強(qiáng)度875 kA/m，充填介質(zhì)采用4 mm 粗棒介，脈動沖次140次/min，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速2.5 r/min，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3 可知，隨著磨礦細(xì)度從-0.076 mm55%提高到-0.076 mm85%，鐵礦物的單體解離度增大，精礦鐵品位從62.03%上升至62.48%，變化不大，而精礦鐵回收率從87.09%迅速降低到85.12%，由于一段磨礦強(qiáng)磁選的主要目的是拋尾，因此，為保障精礦鐵回收率，選擇磨礦細(xì)度-0.076 mm55%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.2 一段強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

將原礦磨至-0.076 mm55%進(jìn)行不同磁場強(qiáng)度強(qiáng)磁選試驗(yàn)，因一段強(qiáng)磁粗選的主要目的是拋尾，故該磁選在高磁場強(qiáng)度內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)同上，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4 可知，隨著磁場強(qiáng)度從637 kA/m 上升至1 114 kA/m，精礦鐵品位從62.16%下降至61.15%，精礦鐵回收率由84.55%升高至86.02%，綜合考慮，一段磨選磁場強(qiáng)度選取875 kA/m。此外，由于鐵礦物解離度較低，即便是磁場強(qiáng)度低至637 kA/m，精礦鐵品位也無法達(dá)到65%，需繼續(xù)進(jìn)行二段磨選試驗(yàn)。

2.1.3 一段磨選驗(yàn)證試驗(yàn)

將原礦磨至-0.076 mm55%進(jìn)行一段磨礦—強(qiáng)磁選驗(yàn)證試驗(yàn)，磁場強(qiáng)度875 kA/m。試驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)同上，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5 可知，原礦經(jīng)一段磨礦—強(qiáng)磁選，可獲得產(chǎn)率67.56%、鐵品位62.10%、鐵回收率85.45%的鐵精礦。

2.2 二段磨選試驗(yàn)

2.2.1 二段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

將驗(yàn)證試驗(yàn)中的一段強(qiáng)磁粗精礦磨至不同磨礦細(xì)度進(jìn)行二段強(qiáng)磁選試驗(yàn)，磁場強(qiáng)度716 kA/m。試驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)同上，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度由-0.076 mm65%上升至-0.076 mm95%時，精礦鐵品位變化不大，僅從64.35%上升至65.14%，而精礦鐵回收率由89.60%降低至85.01%，綜合考慮，選取-0.076 mm65%作為二段磨礦細(xì)度進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2.2 二段強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

將驗(yàn)證試驗(yàn)中的一段強(qiáng)磁粗精礦磨至-0.076 mm65%進(jìn)行不同磁場強(qiáng)度二段強(qiáng)磁選試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)同上，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7 可知，當(dāng)磁場強(qiáng)度為239 kA/m時，精礦鐵品位高達(dá)66.27%，遠(yuǎn)超要求的65%精礦鐵品位，而精礦鐵回收率僅為64.65%；繼續(xù)增大磁場強(qiáng)度，精礦鐵回收率迅速升高至80%以上，而精礦鐵品位降低到要求的65%以下；因此，為保證最終精礦鐵品位≥65%，并盡可能增大精礦鐵回收率，后續(xù)選取不同磁選流程進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.3 二段強(qiáng)磁選不同流程試驗(yàn)

（1）二段強(qiáng)磁選1 粗1 掃流程試驗(yàn)。將驗(yàn)證試驗(yàn)中的一段強(qiáng)磁精礦磨至-0.076 mm65%，進(jìn)行二段強(qiáng)磁1 粗1 掃試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖3。試驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)同上，粗選磁場強(qiáng)度239 kA/m，掃選磁場強(qiáng)度477 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8 可知，二段強(qiáng)磁1 粗1 掃試驗(yàn)可獲得產(chǎn)率59.39%、鐵品位66.22%、鐵回收率63.32%的粗選精礦和產(chǎn)率23.47%、鐵品位62.83%、鐵回收率23.74%的掃選精礦，精礦合計(jì)產(chǎn)率82.86%、鐵精礦品位65.26%、鐵回收率87.06%，完全達(dá)到試驗(yàn)要求。

（2）二段強(qiáng)磁選1 粗1 精流程試驗(yàn)。將驗(yàn)證試驗(yàn)中的一段強(qiáng)磁粗精礦磨至-0.076 mm 65%，進(jìn)行二段強(qiáng)磁1 粗1 精試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖4。試驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)同上，粗選磁場強(qiáng)度716 kA/m，精選磁場強(qiáng)度318 kA/m或477 kA/m。試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9可知，將一段強(qiáng)磁精礦磨至-0.076 mm65%后，繼續(xù)進(jìn)行二段強(qiáng)磁選（1粗1精）試驗(yàn)，當(dāng)精選磁場強(qiáng)度為318 kA/m時，可獲得產(chǎn)率63.74%、鐵品位65.85%、鐵回收率67.47%的精礦和產(chǎn)率22.94%、鐵品位60.80%、鐵回收率22.42%的中礦；當(dāng)精選磁場強(qiáng)度為477 kA/m時，可獲得產(chǎn)率74.34%、鐵品位65.14%、鐵回收率77.97% 的精礦和產(chǎn)率12.34%、鐵品位59.90%、鐵回收率11.90%的中礦，二者皆達(dá)到試驗(yàn)要求。但是，精選磁場強(qiáng)度為477 kA/m 時所得精礦產(chǎn)率、鐵回收率均高于精選磁場強(qiáng)度為318 kA/m 時所得精礦，因此強(qiáng)磁精選磁場強(qiáng)度選擇477 kA/m。

2.2.4 二段強(qiáng)磁選不同流程對比

將上述2種強(qiáng)磁選流程所得精礦進(jìn)行對比，結(jié)果見表10。

由表10 可知，一段強(qiáng)磁精礦經(jīng)磨礦—強(qiáng)磁選后所得精礦鐵品位均大于65%，滿足試驗(yàn)要求，然而1粗1 掃所得精礦的產(chǎn)率和鐵回收率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1 粗1精所得精礦，并且強(qiáng)磁選1 粗1 掃所需磁場強(qiáng)度遠(yuǎn)低于1 粗1精，其運(yùn)行成本也得到了極大的降低。因此，針對該赤鐵礦石，推薦選用階段磨礦—階段強(qiáng)磁選（二段強(qiáng)磁選1粗1掃）流程。

2.3 尾礦綜合利用試驗(yàn)

本著全資源利用化原則，對該赤鐵礦選礦過程中產(chǎn)生的尾礦進(jìn)行了分級利用試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見表11。

由表11 可知，該赤鐵礦磨選產(chǎn)生的尾礦可分離出產(chǎn)率7.71%的粗砂和33.19%的細(xì)砂，可用做混凝土骨料、路基填料和水泥砂漿等，細(xì)粒尾礦還可用于制備陶粒、水泥熟料等，基本實(shí)現(xiàn)了尾礦全資源化利用。

3 結(jié)論

（1）國外某赤鐵礦屬酸性鐵礦石，鐵品位為49.04%，礦石中的有用鐵礦物為磁鐵礦和赤鐵礦，磁鐵礦之鐵分布率為7.41%，赤鐵礦之鐵分布率為91.49%，主要雜質(zhì)為SiO2，有害元素硫、磷含量較低。

（2）試驗(yàn)研究推薦的選礦工藝流程為原礦—階段磨礦—階段強(qiáng)磁選（二段1 粗1 掃）工藝流程，全流程可獲得產(chǎn)率55.98%、鐵品位65.26%、鐵回收率74.40%的鐵精礦；實(shí)際生產(chǎn)時適當(dāng)提高磁場強(qiáng)度，可提高鐵資源回收率至80%以上。磨選產(chǎn)生的尾礦通過分級利用試驗(yàn)可基本實(shí)現(xiàn)尾礦全資源化利用。

（3）該研究未考慮原礦中磁鐵礦的選別工藝，但工業(yè)生產(chǎn)時強(qiáng)磁性礦物會堵塞高梯度介質(zhì)盒，影響選別效果，故在設(shè)計(jì)時建議考慮增加弱磁選作業(yè)。