海南某難選鐵礦石磁選-浮選試驗(yàn)研究

王開揚(yáng) 顏統(tǒng)玉 周廷波 劉 杰 孫永升

(1.海南礦業(yè)股份有限公司,海南 海口 572700;2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧 沈陽 110819)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對鐵礦石需求量日趨增大[1]。目前,我國鐵礦石資源存在稟賦差、難利用的問題,長期大量依賴進(jìn)口,這已成為了制約國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”[2-3]。因而,加強(qiáng)復(fù)雜難選鐵礦石高效開發(fā)利用研究具有重要的戰(zhàn)略意義[4-5]。

海南某鐵礦石中鐵礦物主要為赤鐵礦,同時(shí)含有部分磁鐵礦;赤鐵礦中鐵的分布率約為70%,磁鐵礦中鐵的分布率約為20%,且鐵礦物結(jié)晶粒度偏細(xì);主要雜質(zhì)為SiO2和Al2O3;有害元素S含量偏高,為典型的難選鐵礦[6-8]。選廠采用磨礦-弱磁-強(qiáng)磁-離心機(jī)重選-離心機(jī)尾礦再磨-弱磁-強(qiáng)磁-離心機(jī)重選-浮選工藝流程,選別流程長而復(fù)雜[9]。且隨著礦山的不斷開采,礦石品質(zhì)下降導(dǎo)致其可選性變差[10-11]。目前選廠的工藝流程難以適應(yīng)新開采礦石的性質(zhì),生產(chǎn)指標(biāo)呈下降趨勢,造成了資源的巨大浪費(fèi)。

本文以海南某難選鐵礦石為研究對象,提出了鐵礦石分質(zhì)分選的新思路,開展了弱磁選-強(qiáng)磁選-反浮選流程試驗(yàn),旨在確定分質(zhì)分選適宜的工藝流程參數(shù)和技術(shù)指標(biāo),以期為選廠的工藝流程改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)樣品為海南某難選鐵礦石,利用XPSF-?400×250型對輥破碎機(jī)將試樣破碎至-2 mm,作為原礦使用。對原礦進(jìn)行化學(xué)成分和鐵化學(xué)物相分析,結(jié)果分別見表1、表2。

表1 原礦化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Chemical composition analysis results of the ore %

表2 原礦鐵化學(xué)物相分析結(jié)果Table 2 Iron chemical phase analysis results of the ore %

由表1可知,礦石TFe含量為33.32%,FeO含量為4.53%;主要脈石組分SiO2含量為32.51%。有害元素P含量較低,為0.03%;有害元素S含量較高,為0.92%。

由表2可知,礦石中鐵主要以赤鐵礦的形式存在,鐵分布率為67.05%。磁性鐵分布率為26.32%,碳酸鐵、硫化鐵和硅酸鐵的含量較低。

為查明礦石主要物相組成,對礦石進(jìn)行了XRD分析,結(jié)果見圖1。

圖1 原礦的XRD圖譜Fig.1 XRD pattern of the ore

由圖1可知,礦石中鐵礦物主要為赤鐵礦和磁鐵礦,主要脈石礦物為石英。

2 試驗(yàn)方法

采用XMQ-240×90型錐形球磨機(jī)、RK/CRS?400×300型滾筒弱磁選機(jī)和SSS-1-855型高梯度磁選機(jī)等選礦設(shè)備開展弱磁選工藝試驗(yàn)研究,并進(jìn)行了高梯度磁選機(jī)的磁場強(qiáng)度對一段弱磁選尾礦中鐵回收率影響的試驗(yàn)。磁選試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 磁選試驗(yàn)流程Fig.2 Flowsheet of magnetic separation experiment

高梯度磁選精礦與二段弱磁選尾礦的混合物料(簡稱混磁精礦)作為浮選給礦,采用XFD Ⅲ型實(shí)驗(yàn)室用單槽浮選機(jī)進(jìn)行反浮選試驗(yàn),流程見圖3。

圖3 反浮選條件試驗(yàn)流程Fig.3 Flowsheet of reverse flotation

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

礦石中主要回收鐵礦物為赤鐵礦和磁鐵礦,可通過弱磁選工藝富集磁鐵礦,強(qiáng)磁-反浮選工藝回收赤鐵礦。

3.1 磁選試驗(yàn)研究

3.1.1 磨礦細(xì)度對一段弱磁分選的影響

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm分別占22.55%、45.86%、54.21%、63.26%,一段弱磁選磁場強(qiáng)度為79.58 kA/m條件下,考察磨礦細(xì)度對一段弱磁精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果如圖4所示。

圖4 磨礦細(xì)度對一段弱磁精礦指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of grinding fineness on first stage low intensity magnetic separation concentrate index

由圖4可知,磨礦細(xì)度對一段磁選精礦指標(biāo)的影響較大。隨著磨礦細(xì)度由-0.074 mm占22.55%增加至54.21%,一段弱磁精礦TFe品位由47.46%逐漸升高至56.58%,鐵回收率由29.37%逐漸下降至22.50%。磨礦細(xì)度越高,鐵礦物解離越徹底,弱磁選回收的磁鐵礦越多,品位越高。當(dāng)磨礦細(xì)度進(jìn)一步提高至-0.074 mm占63.26%時(shí),精礦TFe品位提高至58.46%,回收率小幅降低至21.93%。綜合考慮,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占54.21%。

3.1.2 再磨細(xì)度對二段弱磁分選的影響

為進(jìn)一步提高弱磁精礦品位,針對一段弱磁精礦進(jìn)行再磨-磁選。在再磨細(xì)度為-0.045 mm分別占32.70%、63.82%、77.98%和86.60%,磁場強(qiáng)度為79.58 kA/m條件下,進(jìn)行再磨細(xì)度條件試驗(yàn),結(jié)果如圖5所示。

圖5 再磨細(xì)度對二段弱磁分選精礦的影響Fig.5 Effect of regrinding fineness on second stage low intensity magnetic separation concentrate index

由圖5可知,隨著再磨細(xì)度的提高,二段弱磁精礦TFe品位逐漸升高,作業(yè)回收率總體呈逐漸降低的趨勢。在保證精礦TFe品位大于62%的條件下,盡可能提高鐵的回收率。綜合考慮,確定再磨細(xì)度為-0.045 mm占63.82%,此時(shí)可獲得精礦TFe品位62.42%、作業(yè)回收率85.68%的技術(shù)指標(biāo)。

3.1.3 一段弱磁選尾礦強(qiáng)磁分選試驗(yàn)

以一段弱磁尾礦作為研究對象進(jìn)行不同磁場強(qiáng)度強(qiáng)磁分選條件試驗(yàn),結(jié)果如圖6所示。

圖6 磁場強(qiáng)度對強(qiáng)磁精礦指標(biāo)的影響Fig.6 Effect of magnetic field intensity of high gradient magnetic separator on concentrate index

由圖6可知,隨著磁場強(qiáng)度的提高,精礦TFe品位逐漸下降,作業(yè)回收率則總體呈逐漸增大的趨勢。當(dāng)磁場強(qiáng)度為238.74 kA/m時(shí),精礦TFe品位為40.48%、作業(yè)回收率為77.37%;但進(jìn)一步提高磁場強(qiáng)度時(shí),精礦TFe品位低于40%,不利于后續(xù)的浮選提質(zhì)。綜合考慮,確定磁場強(qiáng)度為238.74kA/m。

3.1.4 弱磁精礦性質(zhì)分析

弱磁精礦產(chǎn)品的化學(xué)成分分析結(jié)果如表3所示、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果如表4所示。

表3 弱磁精礦化學(xué)成分分析結(jié)果Table 3 Chemical composition analysis results of low intensity magnetic concentrate %

表4 弱磁精礦鐵化學(xué)物相分析結(jié)果Table 4 Iron chemical phase analysis results of low intensity magnetic concentrate %

由表3和表4可知,弱磁精礦鐵品位為62.42%,鐵主要以磁鐵礦的形式存在,磁鐵礦中鐵的分布率為92.07%;主要雜質(zhì)成分為SiO2、CaO、Al2O3、MgO,含量分別為5.01%、1.21%、0.75%和0.62%;有害元素P和S的含量較低。

3.2 混磁精礦反浮選試驗(yàn)研究

將高梯度磁選獲得的精礦與二段弱磁選尾礦混合作為混磁精礦,針對混磁精礦產(chǎn)品開展反浮選提鐵試驗(yàn)。

3.2.1 磨礦細(xì)度對反浮選效果的影響

采用1粗1精開路浮選流程,在粗選礦漿pH值11.50、淀粉用量1 000 g/t、CaCl2用量1 000 g/t、Ts-2用量1 400 g/t,精選Ts-2用量1 000 g/t的條件下,考察了磨礦細(xì)度對浮選效果的影響,結(jié)果如圖7所示。

圖7 磨礦細(xì)度對浮選精礦指標(biāo)的影響Fig.7 Effect of grinding fineness on flotation concentrate index

由圖7可知:隨著磨礦細(xì)度的增加,鐵礦物解離度增加,精礦TFe品位逐漸升高,作業(yè)回收率逐漸下降。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.045 mm占85.52%時(shí),可獲得精礦TFe品位59.52%、作業(yè)回收率48.91%的較好指標(biāo)。因此,確定磨礦細(xì)度為-0.045 mm占85.52%。

3.2.2 Ts-2用量對反浮選效果的影響

在粗選礦漿pH值11.50、淀粉用量1 000 g/t、CaCl2用量1 000 g/t,精選Ts-2用量1 000 g/t的條件下,開展了粗選Ts-2用量條件試驗(yàn),結(jié)果如圖8所示。

圖8 Ts-2用量對浮選精礦的影響Fig.8 Effect of Ts-2 dosage on flotation concentrate

由圖8可知,隨著Ts-2用量的增加,精礦TFe品位逐漸增加,作業(yè)回收率整體上呈降低的趨勢。在Ts-2用量為1 400 g/t的條件下,可獲得精礦TFe品位58.78%、作業(yè)回收率46.09%的指標(biāo)。因此,確定粗選Ts-2用量為1 400 g/t。

3.2.3 淀粉用量對反浮選效果的影響

淀粉可吸附在氧化鐵礦表面形成親水薄膜,有效抑制捕收劑和氣泡附著在礦物表面,是反浮選中常用的抑制劑[12]。在粗選礦漿pH值11.50、Ts-2用量1 400 g/t、CaCl2用量1000 g/t,精選Ts-2用量1 000 g/t的條件下,開展了粗選淀粉用量條件試驗(yàn),結(jié)果如圖9所示。

圖9 淀粉用量對浮選精礦指標(biāo)的影響Fig.9 Effect of starch dosage on flotation concentrate index

由圖9可知,隨著淀粉用量由900 g/t逐漸增加至1 300 g/t,精礦TFe品位變化不大,保持在60%左右,但作業(yè)回收率呈逐漸升高的趨勢,由22.79%增加至55.72%。當(dāng)?shù)矸塾昧繛? 200 g/t時(shí),可獲得精礦TFe品位60.80%、作業(yè)回收率53.37%的技術(shù)指標(biāo);進(jìn)一步升高淀粉用量至1 300 g/t時(shí),雖然作業(yè)回收率升高至55.72%,但TFe品位降低至60.15%。因此,確定淀粉用量為1 200 g/t。

3.3 磁選-浮選閉路試驗(yàn)

3.3.1 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開展了磁選-反浮選閉路試驗(yàn),全流程數(shù)質(zhì)量流程如圖10所示。

圖10 全流程數(shù)質(zhì)量流程Fig.10 Total process quantity quality flow chart

由圖10可知,原礦經(jīng)過磨礦-兩段弱磁選-強(qiáng)磁選工藝流程,可以獲得精礦鐵品位62.42%、回收率19.28%的弱磁精礦,同時(shí)可獲得精礦鐵品位40.19%、回收率63.14%的混磁精礦。混磁精礦經(jīng)1粗1精3掃閉路流程浮選,最終可獲得產(chǎn)率19.16%、TFe品位60.60%、回收率36.23%的鐵精礦產(chǎn)品。

3.3.2 浮選精礦性質(zhì)分析

浮選精礦化學(xué)成分分析和鐵化學(xué)物相分析結(jié)果如表5、表6所示。

表5 浮選精礦化學(xué)成分分析結(jié)果Table 5 Chemical composition analysis results of flotation concentrate %

表6 浮選精礦鐵化學(xué)物相分析結(jié)果Table 6 Iron phase analysis results of flotation concentrate %

由表5和表6可知,浮選精礦鐵品位為60.60%,鐵主要以赤鐵礦形式存在,赤鐵礦中鐵的分布率為89.59%,磁鐵礦中鐵的分布率為7.13%;主要雜質(zhì)成分SiO2含量為5.13%。

4 結(jié) 論

(1)原礦TFe品位為33.32%,FeO含量為4.53%,鐵主要以赤鐵礦和磁鐵礦的形式存在;主要脈石礦物為石英,SiO2含量為32.51%;Al2O3、CaO和MgO等雜質(zhì)成分含量分別為3.74%、4.59%和2.60%。

(2)原礦經(jīng)兩段磨礦-兩段弱磁選可獲得TFe品位62.42%、回收率19.28%的弱磁精礦產(chǎn)品,其中一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm占54.21%,二段磨礦細(xì)度為-0.045 mm占63.82%。

(3)混磁精礦在磨礦細(xì)度為-0.045 mm占85.52%條件下,以淀粉為活化劑、CaCl2為抑制劑,經(jīng)1粗1精3掃的閉路浮選工藝流程,可獲得精礦TFe品位60.60%、回收率36.23%的浮選精礦產(chǎn)品。

(4)弱磁精礦中鐵主要以磁鐵礦形式存在,分布率為92.07%;浮選精礦中鐵主要以赤鐵礦形式存在,分布率為89.59%,在磁鐵礦中分布率為7.13%,主要雜質(zhì)成分SiO2含量為5.13%。