難選鐵礦拋尾廢石中回收鐵的試驗研究

韓京增，樊 巖，荊 龍，荀志遠(yuǎn)，朱申紅

(青島理工大學(xué)，山東 青島 266520)

據(jù)不完全統(tǒng)計[1]，全世界每年排出的尾礦及廢石在100億t以上。自建國以來至2000年，我國累計生產(chǎn)尾礦59.7億t[2]，其中鐵尾礦量占堆存的總尾礦量的三分之一左右[3-4]。鐵尾礦平均品位為8%～12%，有的甚至高達27%。以當(dāng)前鐵尾礦總堆存量計算，尾礦中至少存有10億t左右的鐵[5]。尾礦作為二次資源的再利用，必將受到全社會的廣泛關(guān)注[6-7]。

該選廠振動篩篩上拋尾廢石粒度在1～15 mm之間，產(chǎn)率13.97%，鐵品位15%左右，鐵回收率損失6.16%。該產(chǎn)品進入主選別流程，影響分選技術(shù)指標(biāo)，但拋尾品位較高，同時產(chǎn)率較大，在當(dāng)前鐵礦石價格比較高的情況下，認(rèn)為有一定的回收價值。因此，開展單獨回收鐵的試驗研究。

1 試驗原料

試樣取回后，自然晾干，全部破碎至2 mm以下，混勻，裝袋，備用。

該拋尾廢石系震旦紀(jì)鞍山式沉積變質(zhì)貧磁鐵礦混合礦床。礦石物質(zhì)組成中，主要金屬礦物為磁鐵礦。其次為赤鐵礦、褐鐵礦，還有少量黃銅礦、黃鐵礦，以及少量的磁黃鐵礦和白鐵礦，脈石礦物主要為石英。其多元素分析結(jié)果如表1所示。由表1可知，廢石的TFe品位為17.57%，鐵礦物具有一定的回收價值。表2為試樣篩析試驗結(jié)果。

2 選礦試驗研究

2.1 磁性礦物含量分析

在磁場強度為2600Oe時，進行磁選管分選細(xì)度試驗，試驗結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，磁性礦物單體解離度逐漸升高，鐵品位逐漸升高，鐵回收率逐漸下降。磨礦細(xì)度從44.60%增加到95.50%，鐵品位從33.14%增加到49.87%，而鐵回收率也從13.28%降至6.52%。這表明，鐵礦物嵌布粒度很細(xì)，大部分未達到單體解離，并且強磁性礦物含量較少。

由以上分析可知，該礦石嵌布粒度較細(xì)，且不均勻，單體解離度低時，脈石礦物會因內(nèi)部的磁性礦物的磁性，而被吸附。因此，必須使試樣達到最合適的單體解離度，才能有效的回收其中的有用礦物。鑒于此，可采用階段磨礦、階段選別、強磁拋尾工藝進行鐵的回收。

表1 試樣多元素分析結(jié)果

表2 試樣篩析試驗結(jié)果

2.2 強磁條件試驗

對于試樣中鐵的回收，采用階段磨礦、階段選別、強磁拋尾工藝。首先對該試樣先進行一段磨礦，使脈石礦物與有用礦物初步分離，用強磁將礦物破碎及磨礦時產(chǎn)生的脈石及圍巖進行拋尾，使有用礦物盡可能的回收。強磁設(shè)備采用Slon-100周期式脈動高梯度磁選機。

2.2.1 磁介質(zhì)及磨礦細(xì)度試驗

磁介質(zhì)條件試驗，采用不同磨礦細(xì)度、不同介質(zhì)的條件試驗，以期選出最佳的磁介質(zhì)。粗網(wǎng)磨礦細(xì)度試驗結(jié)果如圖2所示，細(xì)網(wǎng)磨礦細(xì)度試驗結(jié)果如圖3所示。

圖1 磁性礦物含量分析試驗結(jié)果

圖2 粗網(wǎng)磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

圖3 細(xì)網(wǎng)磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

由圖2可知，磁介質(zhì)為粗網(wǎng)時，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵回收率逐漸降低。在磨礦細(xì)度由44.60%增加到92.52%時，鐵品位逐漸升高，鐵回收率逐漸下降。

由圖3可知，磁介質(zhì)為細(xì)網(wǎng)時，磨礦細(xì)度由44.60%增加到92.52%，鐵品位也逐漸升高，但較粗網(wǎng)時低。由于細(xì)網(wǎng)網(wǎng)格密度大，導(dǎo)致磁場力高，堵塞介質(zhì)，致使設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。

此外，當(dāng)磁介質(zhì)為粗網(wǎng)時，精礦品位在25.55%～28.41%之間變動，回收率在66.70%～82.65%之間變化，其拋尾力度較大，產(chǎn)率在43.17%～60.51%之間。而當(dāng)磁介質(zhì)為細(xì)網(wǎng)時，精礦品位在22.03%～25.80%之間變動，回收率在94.16%～97.67%之間變化，其拋尾力度小，產(chǎn)率在25.34%～38.19%之間。采用一段強磁的目的在于拋尾，降低后續(xù)選別設(shè)備的運轉(zhuǎn)負(fù)荷，粗網(wǎng)的拋尾力度遠(yuǎn)大于細(xì)網(wǎng)。另外，一段強磁拋尾的目的，還在于提高下一工藝的入選品位。因此，磁介質(zhì)選擇粗網(wǎng)更為合適。

磁介質(zhì)為粗網(wǎng)時，回收率隨磨礦細(xì)度的增加而逐漸降低，同時拋尾品位逐漸升高，控制拋尾品位在8%左右，故磨礦細(xì)度為61.00%為一段強磁拋尾的合適磨礦細(xì)度。

2.2.2 磁場強度試驗

在選定磁介質(zhì)為粗網(wǎng)及磨礦細(xì)度為61.00%的基礎(chǔ)上，暫定脈動為100 r/min，進行強磁場強條件試驗，其試驗結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨著場強的提高，由于磁選機場強變化梯度大，精礦品位明顯降低，回收率則大幅度提高。磁場強度為0.552 T時，精礦品位為26.01%，回收率為71.24%，拋尾產(chǎn)率54.06%，拋尾品位8.92%?？紤]該段選別的選別指標(biāo)，后續(xù)工藝入選品位、拋尾力度以及可接受的拋尾品位，選定磁場強度為0.552 T。

2.2.3 脈動條件試驗

在介質(zhì)為粗網(wǎng)，磨礦細(xì)度為61.00%，磁場強度為0.552T的條件下，進行脈動條件試驗，其試驗結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，脈動的變化，對精礦品位和回收率以及尾礦產(chǎn)率和品位的影響很大。當(dāng)脈動為50 r/min時，精礦品位為22.65%，回收率為76.77%，拋尾產(chǎn)率43.51%，拋尾品位7.46%；當(dāng)脈動為200 r/min時，精礦品位升至26.55%，回收率降至68.19%，拋尾產(chǎn)率提高至58.19%，拋尾品位也達到8.90%；當(dāng)脈動為100 r/min時，精礦品位差別不大，回收率卻比脈動為150 r/min時高出3.04%，同時拋尾品位僅為8.01%。故而選定脈動條件為100 r/min。

2.3 強磁粗精礦弱磁分選條件試驗

2.3.1 粗選磨礦細(xì)度試驗

在磁場強度為2600Oe的條件下，進行不同磨礦細(xì)度下的條件試驗，弱磁磨礦細(xì)度試驗的結(jié)果如圖6所示。

圖4 強磁場強試驗結(jié)果

圖5 強磁脈動試驗結(jié)果

圖6 弱磁磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

由圖6可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，單體解離度的提高，精礦鐵品位逐漸升高，回收率降低。當(dāng)磨礦細(xì)度為91.67%時，鐵品位為47.38%，回收率為10.99%，產(chǎn)率為5.99%。與磨礦細(xì)度為87.47%時相比，品位高出2.31%，回收率低0.63%，產(chǎn)率低0.76%。而與磨礦細(xì)度為94.20%時的選別指標(biāo)相比，品位僅低0.33%，回收率高1.99%，產(chǎn)率高1.24%。因此，在綜合考慮精礦品位及精礦回收率的前提下，選定最佳磨礦細(xì)度為-200目91.67%。

2.3.2 粗選場強條件試驗

在磨礦細(xì)度為91.67%的條件下，進行粗選場強條件試驗，其試驗結(jié)果如圖7所示。

圖7 弱磁磁場強度試驗結(jié)果

由圖7可知，在磨礦細(xì)度一定的情況下，隨著場強的提高、鐵品位逐漸降低，而鐵回收率則逐漸升高。當(dāng)磁場強度為2275Oe時，精礦產(chǎn)率為5.36%，精礦品位為47.46%，精礦回收率為9.92%。與磁場強度為2100Oe和2500Oe時的選別指標(biāo)相比，相對較好，故選定磁場強度為2275Oe。

2.3.3 精選場強條件試驗

在選定的磨礦細(xì)度及磁場強度條件下，得到的弱磁粗選的精礦品位僅為47.46%，遠(yuǎn)達不到市場對鐵精粉的品位要求。而此時的磨礦細(xì)度為91.67%，如果繼續(xù)磨礦，勢必會導(dǎo)致尾礦回收成本大幅度提高，故只進行精選場強條件試驗，其結(jié)果如圖8所示。

圖8 精選場強試驗結(jié)果

由圖8可知，經(jīng)過弱磁精選，當(dāng)場強為1200Oe時，精礦鐵品位為60.02%，產(chǎn)率為59.90%，回收率為74.81%。該產(chǎn)品基本上可作為鐵精礦產(chǎn)品直接銷售。

2.4 弱磁尾礦強磁回收試驗

弱磁粗選及精選尾礦品位較高，故采用強磁進行鐵的回收。參照一段強磁的試驗條件，采用的磁介質(zhì)為粗網(wǎng)，場強采用較低的0.410T和0.552T，脈動采用150 r/min。其試驗結(jié)果如表3所示。

由表3可知，在脈動不變的情況下，磁場強度對精礦品位的影響，僅相差0.61%，而回收率卻相差11.23%，產(chǎn)率相差10.54%。中礦價格不高，在精礦品位相差不大的情況下，其主要影響因素是產(chǎn)率，故而弱磁尾礦的強磁試驗確定如下參數(shù)：磁介質(zhì)為粗網(wǎng)、場強為0.552T、脈動為150r/min。

2.5 流程試驗

拋尾廢石采用強磁-弱磁-強磁選別流程，試驗結(jié)果如圖9所示。

圖9 強磁-弱磁-強磁流程試驗結(jié)果及數(shù)質(zhì)量流程圖

由圖9可知，采用該選別流程可得到產(chǎn)率1.21%、品位為60.05%、回收率為4.12%的鐵精礦，以及產(chǎn)率為39.55%、品位為30.31%、回收率為68.00%的中礦，拋尾品位降低至8.62%。

表3 弱磁尾礦強磁試驗結(jié)果

3 結(jié)論

1)對該難選鐵礦拋尾廢石進行再選，技術(shù)上是可行的。

2)采用強磁-弱磁-強磁選別流程對該拋尾廢石進行選別，可得到產(chǎn)率為1.21%、品位為60.05%、回收率為4.12%的鐵精礦，以及產(chǎn)率為39.55%、品位為30.31%、回收率為68.00%的中礦，最終拋尾品位降至8.62%，鐵的總回收率達到72.12%，極大的提高了拋尾廢石的利用率。

3)按該工藝進行生產(chǎn)，每年可產(chǎn)鐵品位60%以上鐵精粉約0.22萬t，鐵品位30%以上的中礦7.13萬t。

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