磁鐵礦石選礦工藝的分析與研究

李煊生

（中國(guó)寶武太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)公司，山西 嵐縣 033599）

0 引言

一般而言，磁鐵礦體的規(guī)模都很大，而且其鐵質(zhì)也很穩(wěn)定，在工業(yè)上很有價(jià)值。以某種鐵礦為實(shí)例，對(duì)其選礦工藝進(jìn)行了分析，認(rèn)為這種礦石是一種富磁性的礦物，具有較高的結(jié)構(gòu)和較低的可選性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

1 磁鐵礦石礦物學(xué)分析

1.1 物質(zhì)組成

磁鐵礦石礦主要組成成分有w（TF）=34.45%、w（FeO）=2.67%、w（Al2O3）=2.64%、w（MgO）=1.56%、w（S）=30%、w（P）=27%等和其他物質(zhì)。鐵礦主要以磁鐵礦和赤鐵礦為主，礦石組成較單一，含鐵量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為86%，其他的非金屬礦物含有如石英、綠泥、硫磷等等。

1.2 構(gòu)造分析

根據(jù)磁鐵礦的特性和選礦的需要，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，應(yīng)從礦石的構(gòu)造入手。

1）形狀主要是條帶和塊狀的，還有極少數(shù)的角礫狀結(jié)構(gòu)；

2）磁性礦物成分，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，顆粒狀變晶、脈狀、網(wǎng)狀、少量滲透性結(jié)構(gòu)等等是最主要的結(jié)構(gòu)特征。

1.3 工藝粒度分析

通過(guò)對(duì)礦石的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)可回收的鐵礦粒徑大于10 μm，占38.4%～43.84%，主要是石英，黑云母微粒尺寸小于10 μm，分布比例小于10%。

1.4 礦物的嵌布特性

脈石種類主要是石英、綠泥石為主，其中的構(gòu)造成分是以磁性黃鐵礦、黃銅礦為主的；磁鐵礦的嵌布粒徑具有分布分散的特征，尺寸大小以中等為主。磁鐵礦單體對(duì)礦石的分離有很好的作用，但是由于其磁性礦物的分布不均勻性和嵌布性，很難進(jìn)行分離。0.05～0.10 mm 是磁黃鐵礦粒徑最常見(jiàn)的尺寸，并具有星形的分布特征；磁黃鐵礦、黃鐵礦中存在著與黃鐵礦混合的細(xì)小顆粒，部分磁黃鐵礦中含有乳狀液（乳液形狀的尺寸為0.007～0.014 mm）。

2 磁鐵礦石選礦測(cè)試研究

在試驗(yàn)過(guò)程中，礦石樣品的質(zhì)量固定為1 kg，首先通過(guò)XMQ-240X90 型錐形球磨機(jī)進(jìn)行初步粉碎，然后通過(guò)反浮選的磁選，使用器械是1.5L 地XFD 單槽浮選機(jī)，最終產(chǎn)品經(jīng)過(guò)濾、干燥、稱重、制樣等多個(gè)步驟后，經(jīng)化驗(yàn)中心檢測(cè)，最終計(jì)算出鐵的品位和回收率，得到最后的鐵精礦[1]。

研究發(fā)現(xiàn)，該試樣的w（TFe）為25.06%，盡管TFe的品位較低，但其鐵的物相成分中有較大的磁性成分。所以選礦工藝以單一的磁選為主。同時(shí)，磁黃鐵礦具有磁化特征，且嵌布顆粒大小分布比較分散，且以中粒徑為主，因此采用預(yù)選拋尾—分段磨研—分段磁選—反浮脫硫四個(gè)步驟的操作。先將粗顆粒脈石礦石提早拋出，極大地提高了磨礦磁選階段的鐵的品位和回收率。分段磨礦磁選是指在初步磨礦結(jié)束后，利用磁選技術(shù)將分離出的原礦進(jìn)行再磨。其既可降低下一階段磨礦的消耗，又可節(jié)省能量，降低過(guò)磨，同時(shí)提高鐵的回收率和品位。反浮選工藝就是將磁鐵中的磁黃鐵礦進(jìn)行篩選，最終完成礦石的精煉。整個(gè)過(guò)程如圖1 所示。

2.1 預(yù)選拋尾測(cè)驗(yàn)

按實(shí)際生產(chǎn)中的破碎粒度，選取10 mm 以上的粒徑，也就是預(yù)拋某些粗粒度的脈石，以提高磨礦磁選階段的選礦品位，進(jìn)行預(yù)選拋尾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 磨礦及磁選測(cè)驗(yàn)（第一階段）

為使磁鐵礦、硫磺兩種單體的分離，避免過(guò)碎，必須選擇適當(dāng)?shù)哪サV細(xì)度，利用0.12 T 的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)不同的磨礦細(xì)度試驗(yàn)，探討了一段磁選過(guò)程中磨礦細(xì)度的變化，與此同時(shí)，在第一階段的磁選中，根據(jù)礦石粒徑（-0.074 mm）為40%的情況，也進(jìn)行了一系列不同的磁選實(shí)驗(yàn)，研究了不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)一段磁選的影響，因此，磨礦細(xì)度測(cè)試結(jié)果和磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果如圖2 所示。

圖2 磨礦細(xì)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度的效果圖

從圖2 可以看出，在磨礦細(xì)度上，精礦中TFe 品位隨磨礦細(xì)度的增大而變化不大，TFe 回收率有所下降。在此基礎(chǔ)上，選擇了-0.074 mm 的磨礦細(xì)度作為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。在磁場(chǎng)強(qiáng)度上，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度從0.08 T提高到0.15 T，硫的品位出現(xiàn)了一定的變化，鐵精礦的品位w（TFe）從50.48%下降到46.22%，而鐵的處理回收率從81.18%提高到86.86%；在0.12 T 的磁場(chǎng)下，鐵精礦的w（TFe）分別為48.34%和85.69%；如果持續(xù)增大磁場(chǎng)，則鐵TFe 的回收率會(huì)提高，而TFe 的品位則會(huì)大幅降低；從整體上看，最佳的磁場(chǎng)強(qiáng)度是0.12 T。

2.3 磨礦與磁選測(cè)驗(yàn)（第二階段）

2.3.1 細(xì)篩操作

在實(shí)際生產(chǎn)中，磨礦細(xì)度變化會(huì)對(duì)磁選礦的品位產(chǎn)生影響，因此，采用細(xì)篩可以很好地解決磨礦細(xì)度波動(dòng)對(duì)磁性選礦的不利影響。細(xì)篩機(jī)是一種精礦石的篩選設(shè)備，其主要功能是將粗、粗的連生石篩出，得到優(yōu)質(zhì)的篩下鐵精礦，并將粗、粗等鐵精磨成粗、低等鐵精礦，使其在重磨工藝中既能減少磨料的用量，又能降低磨礦的能源消耗，提高選礦指標(biāo)[2]。將前面第一步磁選所得的鐵精礦，再經(jīng)細(xì)篩分進(jìn)入第二階段的磁選，對(duì)品位在-0.074 mm 以上的礦石進(jìn)行再磨和磁選。

2.3.2 磨礦分析

磨礦細(xì)度單體的分解可以獲得較好的產(chǎn)品，如果磨礦細(xì)度不夠，就不能完全解離，而過(guò)磨不僅會(huì)增加磨礦的費(fèi)用，而且還會(huì)引起粉化，使浮選質(zhì)量下降。因此為了研究進(jìn)一步的磨礦細(xì)度對(duì)磁選效果的影響，把第二階段的磨礦磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度固定設(shè)置為0.10 T；為了研究不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磨礦和磁選的影響[3]，又將第二階段的磨礦細(xì)度固定為-0.074 mm（65%）時(shí)，進(jìn)行了磁場(chǎng)強(qiáng)度的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如圖3 所示。

圖3 磨礦細(xì)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度的效果圖

從圖3 可以看出，在磨礦細(xì)度上，65%的磨礦細(xì)度為-0.074 mm 時(shí)，可以得到63.25%的TFe 處理，TFe 處理的回收率為96.31%，此時(shí)的w（S）為0.80%；磨礦細(xì)度持續(xù)提高到-0.074 mm 70%，但TFe 回收率沒(méi)有顯著改變。因此研究表明，研磨機(jī)的粒徑以65%的-0.074 mm 為最優(yōu)質(zhì)；在磁場(chǎng)強(qiáng)度上，鐵精礦中鐵的品位會(huì)因?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度的增加而不斷減少，但鐵作業(yè)的回收率卻是先上升后下降；在磁場(chǎng)為0.10 T 時(shí)，以63.17%的w（TFe）、96.24%的TFe 回收率以及Fe處理后的w（S）為0.79%，因此，把磁場(chǎng)強(qiáng)度定為0.10 T。

2.4 反浮選測(cè)驗(yàn)

試驗(yàn)可以分為磨礦和磁選兩個(gè)步驟進(jìn)行，精礦細(xì)度為-0.074 mm（65%），通過(guò)添加反應(yīng)劑稀硫酸、丁基黃藥等其他物質(zhì)，經(jīng)過(guò)兩次粗篩、一次反浮選，才能得到最后的鐵精礦。從表2 可以看出，該實(shí)驗(yàn)得到的鐵精礦中w（TFe）為65.68%，w（S）為0.38%，鐵回收率為97.87%。

表2 反浮選結(jié)果

最終測(cè)驗(yàn)結(jié)果：w（TFe）為65.43%、w（S）為0.39%、鐵作業(yè)回收率為71.36%，這是一種合格的鐵精礦，這表明磁選的成效顯著，適合推廣此類工藝。

3 結(jié)論

1）低品位鐵礦的嵌布粒度分布不均衡，一些磁體礦物與磁黃鐵礦相連，品位分別為w（TFe）=26.05%、w（MFe）=13.33%、w（S）=1.03%，是一種低品位、弱磁性鐵礦。

2）反浮選法工作流程為：干選粗精礦經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的粉碎，然后進(jìn)行磁選，合格的礦石進(jìn)行二次粉碎，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的就是尾礦，不但要進(jìn)行上述的選礦實(shí)驗(yàn)，還要在所有流程完成之后再次對(duì)合格的磁鐵礦進(jìn)行反浮選，將反浮選質(zhì)量較低的，再次重復(fù)反浮選流程，對(duì)仍能回收的磁鐵進(jìn)行反浮選，最終得到合格的鐵精礦。該技術(shù)極大地提高了磨礦磁選階段的鐵礦分選品位和鐵的回收率，同時(shí)還可以減少各個(gè)工序的進(jìn)磨量，從而達(dá)到降低選礦能源消耗和防止鐵礦物過(guò)度損耗的目的，實(shí)現(xiàn)了礦資源的最優(yōu)利用。

3）經(jīng)測(cè)試表明，采用反浮選礦工藝，根據(jù)礦石特性，通過(guò)預(yù)選拋尾、分段磨礦、分段磁選、反浮選脫硫四個(gè)步驟的篩選，獲得了w（TFe）為65.43%、w（S）為0.39%、TFe 回收率為71.36%的標(biāo)準(zhǔn)鐵精礦。因此，從礦石的品位、精礦率、回收率分來(lái)看，反浮法效率較高，在礦業(yè)發(fā)展中，節(jié)省了大量的人力物力，生產(chǎn)效率提高了很多，從而促進(jìn)礦業(yè)持久穩(wěn)定的發(fā)展，因此，反浮選工藝是一種值得在礦業(yè)發(fā)展中大規(guī)模推廣的新技術(shù)。