某鐵礦石在分選過程中賦存狀態研究

摘 要：某鐵礦石以鏡鐵礦為主，為查明其選礦試驗精礦品位偏低、尾礦品位偏高的原因，通過顯微鏡礦相發現，其中35%的鏡鐵礦呈針狀結構，嵌布于菱鐵礦和石英集合體中，20%的鏡鐵礦呈微晶結構，粒度在10 um以下分布在脈石中，難以解離，是精礦品位提升困難的主要原因。通過強磁選試驗研究發現，在分選過程中，粒度在400目以下與碧玉、石英的形成貧連生體的鏡鐵礦、粒度在1 000目以下鏡鐵礦單體用強磁選回收困難。通過反浮選提精降雜試驗發現，粒度在35 um左右被脈石顆粒包裹以連生體形式存在的鏡鐵礦、褐鐵礦集合體會被拋出，是浮選尾礦品位偏高的原因。

關鍵詞：強磁；礦相；鐵礦石

中圖分類號：TD951

1 引言

我國擁有較豐富的鐵礦石資源，礦石特點貧、細、雜，伴生關系復雜，鐵礦石平均鐵品位僅為 33%，選別出高品位鐵精礦難度較大[1]。從選鐵工藝上看，磨礦-磁選-反浮選工藝流程結構緊湊合理，對礦石性質變化適應性強，工業生產穩定[2] 。王強等[3]以河南某褐鐵礦為研究對象，進行磨礦-高梯度磁選-十二胺反浮選流程試驗，最終獲得鐵精礦鐵品位為 52.74%、回收率為 58.45% 的指標。夏夕雯等[4]以司家營混合磁選精礦為研究對象，進行反浮選試驗，獲得鐵品位為 65.23%、回收率為 83.55%的指標。酒鋼選礦廠主要處理鏡鐵山式鐵礦石，經過幾十年的選礦技術攻關和生產實踐，形成了塊礦（+15 mm）豎爐焙燒→弱磁→反浮選，粉礦（-15 mm）強磁選的生產工藝流程[5]。鋼鐵材料作為用量最大的結構和功能材料，在國家安全、國民經濟、人民生活等方面具有十分重要的地位，我國鐵礦資源稟賦差、利用率低[6]，鐵礦資源儲量大，品位低，按鐵礦資源的總量中國居世界第 4 位，但礦石平均品位只有34.5%，貧礦石約占全部礦石儲量的 98% ，絕大部分鐵礦石須經過選礦富集后才能使用[7]。劉長正等[8]利用轉底爐處理低品位難選鐵礦，獲得鐵品位94.39%、回收率83.34%的指標。

文章采用磨礦-磁選-反浮選工藝對某鐵礦石進行分選，研究鐵礦物在選別過程中的賦存狀態，查明鐵礦物在尾礦中流失的原因，以及有害元素S、K2O在精尾礦的富集情況。

2 原料性質

2.1 原料礦相分析

將某鐵礦-3 mm礦樣用加溫膠熔法制成光片，在顯微鏡下觀測各種鐵礦物和脈石礦物的賦存方式，礦相照片如圖1、圖2所示。

某鐵礦主要鐵礦物為鏡鐵礦，其次為菱鐵礦和褐鐵礦，偶見黃鐵礦，脈石礦物有石英、碧玉、重晶石，少見鐵質千枚巖。

鏡鐵礦：多呈鱗片狀、針狀、短小柱狀結構，大多數分布在50～75 um，無包裹體存在，與脈石礦物連生邊界清晰，二者易于解離，這種形式存在的鏡鐵礦約占總數的45%。

另外一部分鏡鐵礦呈針狀結構，粒度大約為5×55 um，嵌布于菱鐵礦和石英集合體中，含有少量的石英、碧玉顆粒，這部分鏡鐵礦占總數的35%左右 。

還有部分鏡鐵礦呈微晶結構，粒度在10 um以下，分布在脈石中，難以解離，這部分鏡鐵礦含量大約占總數的20%。

脈石礦物主要有石英、碧玉、重晶石，少見鐵質千枚巖、鐵白云石。單體石英、碧玉粒度為20～35 um，與鏡鐵礦和菱鐵礦共生，邊界較為清晰，少數石英顆粒粒度較小分布在菱鐵礦集合體中，還有部分石英和碧玉顆粒較大，其中包裹有針狀鏡鐵礦，二者難以解離。

2.2 原料化學多元素分析

化學多元素分析結果見表1。

從表1可以看出，某鐵礦鐵品位33.8%，主要雜質為SiO2，含量達到23.3%，有害元素S，含量0.97%偏高，K2O含量0.66%偏高。與礦相分析結合，提高精礦品位，降低雜質含量，主要需脫除石英、碧玉、重晶石，以及鐵質千枚巖。

3 強磁選拋尾試驗

某鐵礦在實驗室進行磨礦強磁選拋尾試驗，試驗流程為一段粗選一段掃選，試驗條件：粒度-200目62.7%，入選濃度為35%，磁感應強度粗選為1.0 T，掃選為1.3 T，粗選、掃選沖洗水量均為2.5 L/min。強磁選拋尾流程如圖3所示。

某鐵礦在-200目62.7%粒度條件下，經過兩段強磁選，可獲得強磁粗精礦鐵品位40.80%，回收率89.39%的指標，尾礦品位為12.85%。對強磁尾礦進行多元素分析，見表2。

通過表2可以看出，強磁選尾礦中SiO2、有害元素S、K2O含量明顯富集，強磁選能有效除去大部分雜質及有害元素。

將某鐵礦的強磁選試驗尾礦用加溫膠熔法制成光片，在顯微鏡下觀測各種鐵礦物和脈石礦物的賦存方式，礦相照片如圖4、圖5所示。

圖4中亮白色礦物為針狀鏡鐵礦，粒度為5×15 um；深灰色礦物為石英顆粒；淺灰色為菱鐵礦集合體；黃白色礦物為單體黃鐵礦，粒度約25 um。

圖5中亮白色礦物為微晶質鏡鐵礦，粒度為10 um；深灰色礦物為碧玉。

從圖4、圖5可以看出，強磁選尾礦流失中的鐵礦物主要是：

（1）粒度在35 um以下細小針狀的鏡鐵礦，被包裹在脈石當中，以鏡鐵礦和碧玉、石英的貧連生體為主，400目篩網對應37 um，表明粒度在400目以下與碧玉、石英的形成貧連生體的鏡鐵礦用強磁選回收困難。

（2）粒度在10 um左右微晶質的鏡鐵礦單體，1 000目篩網對應13 um，表明粒度在1 000目以下鏡鐵礦單體強磁選回收困難。

4 強精浮選提精拋尾試驗

將品位為40.80%強磁精礦再磨，在磨礦細度-300目含量92.7%條件下，采用陽離子捕收劑反浮選提質降雜，流程為一粗一精4掃浮選閉路試驗。

試驗用水為自來水，pH為7.9左右，反浮選脫硅藥劑為酒鋼選礦廠現場使用藥劑、淀粉。試驗用品為電子天平、2 000 mL量筒、秒表、實驗室用浮選機等，粗選捕收劑用量110 g/t，淀粉用量2 000 g/t，精選捕收劑用量50 g/t。

每次浮選試驗礦量為250 g，礦漿濃度為35%，浮選時間為 3 min，將250 g強磁精礦添加至浮選機中攪拌槽中加水，通過添加捕收劑攪拌后，充氣起泡，用刮板將泡沫刮出。試驗結果如圖6所示。

從圖6可以看出，強磁精礦經過反浮選脫硅，品位由40.94%提升至46.32%，浮精硅含量為3.95%，作業回收率為93.03%，浮選尾礦品位為16.06%。

對浮選精礦、尾礦進行多元素分析，具體結果見表3。

由表3可以看出，浮精燒損為21.1%，除去燒損后，品位可提升為58.4%，有益元素CaO、MgO、MnO得到富集，含量有所上升，有害元素S降至0.41%，K2O含量降至0.17%。

將浮選試驗尾礦用加溫膠熔法制成光片，在顯微鏡下觀測各種鐵礦物和脈石礦物的賦存方式，礦相照片見如圖7、圖8所示。

圖7中亮白色礦物為鱗片狀的鏡鐵礦，粒度為30 um，與脈石礦物形成富連生體，還有部分鏡鐵礦粒度僅為10 um，與脈石形成貧連生體，少見微細粒的鏡鐵礦單體顆粒。

圖8中亮白色礦物為微細粒鏡鐵礦，粒度為15 um，與脈石礦物形成貧連生體，連生體粒度為35-75 um；還有部分脈石單體顆粒，粒度為30 um左右。

浮選尾礦中的鐵礦物主要是鏡鐵礦、褐鐵礦，少見菱鐵礦。細小微晶質的鏡鐵礦主要以鐵礦物的貧連生體形式存在，被包裹在脈石顆粒當中，還有部分鏡鐵礦呈富連生體形式，多與碧玉和石英連生，粒度在35 um左右；還可見少部分鱗片狀鏡鐵礦單體顆粒，粒度在30 um左右。褐鐵礦集合體粒度較大，在35 um左右，其中包裹有石英顆粒。菱鐵礦呈不規則粒狀，與脈石連生以鐵礦貧連生體形式存在。

5 結論

（1）某鐵礦中35%左右鏡鐵礦呈針狀結構嵌布于菱鐵礦和石英集合體中，20%的鏡鐵礦呈微晶結構，粒度在10 um以下，分布在脈石中，難以解離，是精礦品位提升困難的主要原因。

（2）粒度在400目以下，與碧玉、石英的形成貧連生體的鏡鐵礦以及粒度在1 000目以下鏡鐵礦單體用強磁選回收困難，但強磁選尾礦中SiO2、有害元素S、K2O含量明顯富集，強磁選作為粗選能有效除去大部分雜質及有害元素。

（3）浮精除去燒損后，品位可提升58.4%，有益元素CaO、MgO、MnO得到富集，含量有所上升，有害元素S降至0.41%，K2O含量降至0.17%，用反浮選提精降雜時，粒度在35 um左右被脈石顆粒包裹以連生體形式存在鏡鐵礦、褐鐵礦集合體會被脫除。

參考文獻：

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[3]" 王強，蘇德生，薛嘉. 河南某褐鐵礦選礦工藝試驗[J]. 現代礦業，2020，36（11）：125-128.

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