黑山鐵礦選鐵工藝中的礦物基因特性分析

李金龍 ，李明彥 ，趙禮兵 ，王鑫瑀 ，曹鵬飛 ，張迪

（1.河北鋼鐵集團礦業有限公司，河北 唐山 063700；2.華北理工大學，河北 唐山 063210）

黑山鐵礦是我國北方重要的“大廟式”巖漿型鐵礦床，鈦磁鐵礦是承德地區主要的含鐵礦物之一，鈦磁鐵礦性質的特殊基因特性，對分選指標具有重要影響[1-5]。本文僅就鈦磁鐵礦的礦石礦物組成、礦物特征及其對選礦指標的影響進行闡述，為該類型鐵礦的選別工藝流程優化提供了依據，這也對該類型礦石的礦石質量評價及選礦工藝的制訂具有重要意義。

1 礦樣性質分析

原礦光譜分析結果見表1，鐵物相分析見表2。

表1 原礦光譜分析結果/%Table 1 Spectrum analysis results of raw ore

表2 礦樣鐵物相分析Table 2 Iron phase analysis of ore sample

2 選鐵實驗

2.1 原礦磨礦細度與產品精礦關系

磨礦有利于礦物的單體解離，對提高選礦指標起著關鍵性作用[6-10]。鐵、鈦品位隨磨礦細度的變化見圖1、2。

圖1 磨礦時間和精礦全鐵品位關系Fig.1 Relationship between grinding time and total iron grade of concentrate

圖2 磨礦時間和精礦TiO2 品位關系Fig.2 Relationship between grinding time and TiO2 concentrate grade

由圖1、2 可知，隨著磨礦細度的增加，弱磁精礦品位隨之增加。在磨礦細度為-0.075 mm 95%時，精礦TFe 為59.88%，精礦TiO2品位為8.40%。

對礦石中磁鐵礦、鈦磁鐵礦進行粒度測定，結果見表3。

表3 礦物粒度分析結果Table 3 Analysis results of mineral particle size

從表3 中可以看出，大部分磁鐵礦顆粒分布在-0.075 mm 粒級中，在-0.037 mm 粒級中的分布率為64.36%，可見磁鐵礦的粒度較細小。大部分鈦磁鐵礦顆粒分布在-0.075 mm 粒級中，其中在-0.037 mm 粒級中的分布率為67.94%，可見鈦磁鐵礦粒度較細小。

2.2 粗磨精礦雜質分析

對-0.075 mm 95%粗磨鐵精礦進行了雜質元素面掃見圖3。

圖3 粗磨精礦元素面掃Fig.3 Elemental surface sweep of rough grinding concentrate

掃描結果可以看出，粗精礦還含有一定量的含鎂、鋁、和硅元素的雜質礦物元素。

為了降低精礦中鈦含量，提高精礦質量，也對精礦進行了再磨實驗，查驗再磨降低精礦中鈦含量的可行性。

由圖4 和圖5 可知，隨著磨礦細度的增加，弱磁精礦品位隨之增加，在-0.037 mm 磨礦細度含量為95%時，精礦全鐵品位為64.90%，精礦TiO2品位為5.50%，說明再磨可以提高精礦品位，同時降低二氧化鈦含量。

圖4 再磨時間和精礦全鐵品位關系Fig.4 Relationship between regrinding time and total iron grade of concentrate

圖5 再磨時間和磁選TiO2 產品指標關系Fig.5 Relationship between regrinding time and magnetic separation TiO2 product indexes

2.3 再磨鐵精礦掃描電鏡分析

從圖6 可以看出，鈦元素主要以微細粒尖晶狀賦存在鐵礦物里。

2.4 實驗產品分析

2.4.1 鐵精礦礦物組成及粒度特性

通過對鐵精粉的光學顯微鏡鑒定及礦物量統計（表4）查明，鐵精粉中金屬礦物主要為磁鐵礦和鈦磁鐵礦，含量分別為72.62%和17.60%，其次為赤鐵礦和鈦赤鐵礦，含量分別為3.50%和0.84%，另有少量的褐鐵礦，其余為非金屬礦物，含量為5.41%。

表4 礦物組成和相對含量/%Table 4 Mineral composition and relative content

2.4.2 鐵精礦粒度分析

由表5 可知，大部分磁鐵礦顆粒分布在-0.075 mm 粒級中，在-0.037 mm 粒級中的分布率為64.36%，可見磁鐵礦的粒度較細小。大部分鈦磁鐵礦顆粒分布在-0.075 mm 粒級中，其中在-0.037 mm 粒級中的分布率為67.94%，可見鈦磁鐵礦粒度較細小。磁鐵礦與鈦磁鐵礦結合的連生體多為毗連型，磁鐵礦與非金屬礦物結合的連生體主要為包裹型，少量反包裹型，鈦磁鐵礦與非金屬礦物結合的連生體主要為毗連型和包裹型。

表5 磁鐵礦、鈦磁鐵礦粒度統計Table 5 Particle size statistics of magnetite and titanomagnetite

2.4.3 鐵精礦解離度分析

由表6 可見，磁鐵礦的單體解離度高，為95.25%，磁鐵礦的連生體主要為磁鐵礦與鈦磁鐵礦結合形成的連生體，其次為磁鐵礦與非金屬礦物結合形成的連生體。鈦磁鐵礦的單體解離度較高，為90.45%，鈦磁鐵礦的連生體主要為鈦磁鐵礦與非金屬礦物結合的連生體，其次為與磁鐵礦結合的連生體。

3 結論

（1）再磨鐵精礦中鐵的含量僅為64.90%，而鈦的平均含量可達5.50%，這部分鈦元素無法通過物理選礦的方式進行脫除，從而限制了最終鐵精礦品位的提高。此外，磁鐵礦中普遍含有微細的鈦鐵礦和鎂鋁尖晶石片晶，在常規磨礦條件下難以實現單體解離，在磁選過程中會進入鐵精礦中，進而影響精礦中鐵品位和鈦含量。

（2）除磁鐵礦、鈦鐵礦（片晶）和鈦鐵尖晶石（片晶）以外的主要為硅酸鹽礦物，脫除這部分礦物是提升品質的關鍵所在。

（3）精礦再磨可以提高磁鐵礦、鈦鐵礦、脈石的單體解離度，可進一步通過選礦的方法對這些礦物進行脫除。