某鐵選廠尾礦中赤鐵礦回收試驗研究

丁開振 胡炳勝 王小玉 曹 然

（安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司）

我國鐵礦石種類多、儲量大，但普遍存在貧、細、雜、散的特點，國內鐵礦石供應遠遠不能滿足鋼鐵工業的發展，需要大量進口鐵礦石，鐵礦石對外依存度高達80%。經過數十年的大規模開發，我國優質鐵礦石資源呈現加速減少的趨勢，進口鐵礦石的過度依賴已經威脅到國家的經濟安全。為了提高鐵礦戰略資源儲備，保障鋼鐵工業原料的安全供給，通過科技手段加強對超低品位鐵礦、微細粒嵌布鐵礦、難選赤鐵礦的高效綜合利用成為我國鐵礦石選礦技術進步的主課題之一［1］。

赤鐵礦屬弱磁性鐵礦物，我國赤鐵礦資源的特點是儲量大、品位低、嵌布粒度細、絕大部分難磨難選，根據赤鐵礦中所含礦物的性質和對產品質量的要求，國內外采用的選礦方法有重選、浮選、焙燒磁選以及重選、磁選、浮選的聯合流程［2-3］。

隨著我國經濟的高速發展，鋼鐵產量持續增加，不斷增加的鐵礦石產量為國家的發展帶來充足物質支持的同時，也產生了大量的鐵尾礦，大量的尾礦廢棄物不僅占用土地，造成資源的浪費，而且對人類的生活環境造成嚴重污染，甚至威脅生態平衡，由尾礦所引發的諸多問題，引起了全社會的廣泛關注。同時尾礦作為二次資源，其中含有的有價元素，也越來越受到各國的重視［4-5］。

某鐵礦原礦中的磁鐵礦經弱磁選回收后，其中的赤鐵礦未回收直接排入尾礦，如能有效回收利用，不僅可產生巨大的經濟效益，而且對實現礦山生態環境的綜合治理、提高資源利用率意義重大。

1 試驗礦樣

1.1 試樣多元素分析

試樣為某鐵礦選廠尾礦，對試樣進行化學多元素分析，結果見表1。

images/BZ_13_700_523_704_524.png注：礦石堿性系數為0.55。

由表1可知，試樣中可進一步富集回收的鐵含量為12.62%，磷、硫含量分別為0.93%和6.14%，而銅、鋅、鈦和錳等其他有價金屬元素含量均很低，綜合利用價值不大；為達到富集鐵礦物的目的，需要選礦排除的脈石組分主要是SiO2和CaO，次為Al2O3和MgO，四者含量合計達57.51%，有害雜質P 和S含量均明顯偏高，選礦過程中需密切注意其富集趨勢。

1.2 物相分析

試樣鐵、硫物相分析結果見表2、表3。

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由表2、表3 可知，試樣中鐵的賦存形式較為分散，呈赤（褐）鐵礦形式存在的鐵分布率44.53%，加上分布于磁鐵礦中的鐵，合計分布率為49.84%，這即為分選鐵礦物時鐵的最大理論回收率；其次鐵以硅酸鹽和黃鐵礦的形式產出，分布率分別達36.77%和12.20%，而具磁性的磁黃鐵礦中鐵分布率僅為0.08%。試樣中以硫化物形式存在的硫含量較低，分布率僅為27.36%，這即為選礦綜合回收硫礦物時硫的最大理論回收率，而以硫酸鹽產出的硫分布率高達71.82%。

1.3 礦物組成及含量

試樣中鐵礦物以赤鐵礦為主，次為磁鐵礦和假象赤鐵礦，偶見褐鐵礦；金屬硫化物主要是黃鐵礦，此外還可見少量磁黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦等；脈石礦物種類繁多，含量較高的有石英、長石（主要是正長石和斜長石）和石膏，次為磷灰石、輝石（以鈣鐵輝石為主，次為透輝石）、綠泥石、鈣鐵榴石、閃石（包括透閃石和鐵陽起石）、云母（多為白云母，次為金云母）、方解石、白云石（包括鐵白云石）和蒙脫石；其他微量礦物尚見鈦鐵礦、菱鐵礦、褐簾石、黝簾石、滑石、榍石、金紅石、高嶺石、螢石、重晶石、磷鈣鋁石、黃鉀鐵礬等。試樣中的主要礦物含量見表4。

1.4 重要礦物的產出形式

試樣中鐵礦物多呈自形、半自形粒狀，粒度大小較為懸殊，個別粗者可達0.35 mm 左右，一般多介于0.005～0.200 mm。呈單體產出的鐵礦物占46.30%，其余部分主要與脈石礦物緊密鑲嵌而構成不同比例的連生體，鐵礦物與連生礦物之間的嵌連方式以包裹型連生體為主，次為毗連型連生體，其中包裹型連生體的產出形式多樣，或呈粒狀、針狀包裹于脈石或黃鐵礦中，或內部嵌布少量的黃鐵礦和脈石，局部呈皮殼狀沿脈石邊緣分布。試樣中鐵礦物的解離度見表5。

2 試驗研究

2.1 預先富集試驗

由于試樣為鐵礦選廠尾礦，其鐵品位僅為12.62%，因此考慮采用重選或強磁選預先富集鐵礦物，拋除大部分脈石。

2.1.1 螺旋溜槽預富集試驗

對試樣進行不同給礦濃度的螺旋溜槽試驗，為了更好的考查螺旋溜槽的效果，將+0.3 mm 粒級篩除，溜槽給礦均為-0.3 mm樣品，試驗結果見表6。

由表6 可知，在不同的給礦濃度條件下，均沒有獲得較為理想的指標；當給礦濃度為25%時，獲得了相對較優的指標，精礦全鐵品位為26.60%，鐵回收率為39.60%。

2.1.2 強磁選預富集試驗

強磁選試驗采用二盤平環強磁選機，進行不同磁場強度試驗，試驗結果見表7。

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由表7 可知，隨著磁場強度的升高，精礦產率及回收率均升高，精礦品位下降；當磁場強度為796 kA/m 時，可獲得精礦鐵品位20.70%、鐵回收率71.45%的較好指標。

與溜槽試驗指標對比，強磁選預富集指標較優，后續采用強磁選作為預富集工藝。

2.2 一段磁精試驗

采用強磁選工藝，可獲得鐵品位20.70%、鐵回收率71.45%的一段磁精，對一段磁精首先采用螺旋溜槽進行試驗，考查優先獲得部分高品位鐵精礦的可行性。

2.2.1 一段磁精螺旋溜槽試驗

為提高螺旋溜槽指標，首先將一段磁精進行隔粗，隔粗尺寸分別為0.30，0.25，0.20，0.15 mm，篩下產品進行螺旋溜槽試驗，溜槽給礦濃度為25%，試驗結果見表8。

由表8 可知，一段磁精經隔粗后，篩下產品通過螺旋溜槽重選，均能獲得鐵品位50%以上的鐵精礦，但鐵回收率較低，給礦作業回收率僅為13.43%～19.39%，并且螺旋溜槽尾礦鐵品位較高，為18.99%～20.26%，鐵損失較大。

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為進一步提高指標，進行了磨礦—螺旋溜槽試驗，不同磨礦細度條件下，精礦鐵品位均不超過49%，相較隔粗—溜槽，指標反而略差一些，這是因為再磨后，鐵礦粒度較之前更為微細，導致重選工藝效果不佳。

2.2.2 強磁選試驗

重選工藝鐵回收率太低，考慮采用強磁選進一步富集鐵礦物。根據工藝礦物學研究結論，試樣中鐵礦物的單體解離度較低，因此對一段磁精進行磨礦—磁選試驗，磁選機采用二盤平環強磁機，磁場強度固定為637 kA/m，試驗結果見表9。

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由表9 可知，隨著磨礦細度的增加，精礦全鐵品位升高，鐵回收率下降；當磨礦細度為-0.074 mm80%時，可獲得鐵品位31.54%、鐵回收率74.61%的鐵精礦；綜合考慮，選擇磨礦細度為-0.074 mm80%。

在磨礦細度-0.074 mm80%的條件下，進行磁場強度試驗，試驗結果見表10。

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由表10可知，隨著磁場強度的升高，精礦鐵回收率升高，精礦全鐵品位下降；當磁場強度為398 kA/m時，獲得的精礦全鐵品位最高，達34.92%，但鐵回收率最低；繼續提高磁場強度，可獲得全鐵品位31.52%～33.12%、鐵回收率69.48%～74.60%的鐵精礦；綜合考慮，磁場強度選擇477 kA/m，精礦鐵品位為33.12%，鐵回收率為69.48%，總回收率為49.64%。

2.3 二段磁精試驗

為獲得合格鐵精礦，對鐵品位33.12%的二段磁精采用1 粗1 精鐵浮選工藝。藥劑制度粗選抑制劑CYZ-30 用量1 300 g/t、捕收劑CY-20 用量350 g/t，精選CYZ-30 用量200 g/t。鐵浮選精礦脫硫采用1 粗1掃流程，藥劑制度粗選CYZ-30用量300 g/t、硫活化劑CYH-2用量1 500 g/t、丁基黃藥+丁銨黑藥用量（200+66）g/t、2#油用量40 g/t，掃選CYH-2用量500 g/t、丁基黃藥+丁銨黑藥用量（100+33）g/t、2#油用量20 g/t，試驗結果見表11。

由表11 可知，采用1 粗1 精選鐵、1 粗1 掃浮硫工藝，最終可獲得鐵品位60.01%、含硫0.32%，鐵回收率47.58%、總回收率23.62%的鐵精礦。

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3 結 論

（1）某鐵選廠尾礦中鐵礦物以赤鐵礦為主，次為磁鐵礦和假象赤鐵礦，金屬硫化物主要是黃鐵礦，此外還可見少量磁黃鐵礦等；脈石礦物含量較高的有石英、長石和石膏，次為磷灰石、輝石、綠泥石、鈣鐵榴石、閃石等，樣品中鐵礦物多呈自形、半自形粒狀，粒度大小較為懸殊，個別粗者可達0.35 mm，一般介于0.005～0.200 mm，呈單體產出的鐵礦物占46.30%。

（2）對一段磁精采用螺旋溜槽工藝，可獲得鐵品位50%以上的鐵精礦，但鐵回收率僅為13.43%～19.39%。

（3）采用強磁選—再磨—強磁選—浮選流程，最終可獲得鐵品位60.01%、含硫0.32%、鐵回收率47.58%，鐵總回收率23.62%的鐵精礦指標。