江西某低品位鐵礦主要礦物特征和選礦試驗研究

吳師金，潘峰崗，陳昊慶

（江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030）

鐵是鋼鐵工業(yè)的基本原料，應用廣泛，目前我國是世界最大的鐵礦石進口國，雖然我國鐵礦資源總量不少，但貧礦較多，因此重視對貧鐵礦資源的利用與研究非常重要。

1 礦石成分和主要礦物特征研究

1.1 礦石化學成分

江西某鐵礦屬較低品位弱磁性鐵礦，選取其中鐵及鐵的主要有害元素進行了多元素化學分析，礦石中TFe品位為26.80%、mFe品位為19.38%，磁性鐵的占有率為72.20%，礦石工業(yè)類型屬于弱磁性鐵礦石。原礦多元素分析結果見表1。

表1 原礦多元素化學分析結果(%)

1.2 礦石礦物成分

采用偏光顯微鏡對礦物進行鑒定，鑒定結果表明，該礦主要金屬礦物有磁鐵礦、鏡鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等，非金屬礦物主要有石英、絹云母、綠泥石、白云石、鱗灰石、白云母、黑云母、方解石、石榴石、電氣石、長石等。

1.3 主要礦物的特征

1.3.1 磁鐵礦

為該鐵礦的主要金屬礦物，通常以自形晶粒狀產出，少量以半自形晶粒狀產出，粒徑一般為0.03mm～0.15mm，最小為0.001mm，最大為0.7mm。磁鐵礦在礦石中通常以浸染狀和條帶狀分布。在氧化作用改造下，磁鐵礦不同程度變成赤鐵礦。部分磁鐵礦由于受動力作用的影響，具不同程度的破裂或破碎現(xiàn)象，并且有大量的綠泥石、方解石及少量鏡鐵礦沿磁鐵礦裂隙或破碎處充填，另有少量磁鐵礦呈殘余狀被綠泥石交代。

1.3.2 鏡鐵礦

為該鐵礦的次要金屬礦物，通常以細小自形鱗片狀晶體產出，片徑一般為0.01mm～0.04mm，往往以條帶狀分布于礦石中，作平行定向排列，排列方向與條帶方向一致。與磁鐵礦關系密切，在磁鐵礦粒間、邊緣或破裂處均可見，另有少量包含于磁鐵礦。

1.3.3 赤鐵礦、褐鐵礦

赤鐵礦是由磁鐵礦在氧化作用下不同程度轉變而成的。往往與磁鐵礦呈不同程度交代結構產出，另有少量赤鐵礦呈顯微粒狀（粒徑小于0.002mm）出現(xiàn)石榴石中，偶見有不規(guī)則狀的赤鐵礦以浸染狀分布于黃鐵礦中。褐鐵礦多為硫鐵礦在氧化作用下形成，一般以膠狀和脈狀體產出。

1.3.4 菱鐵礦

為該鐵礦的另一次要金屬礦物，呈它形粒狀，粒徑0.01mm～0.04mm，有的呈細小團粒狀集合體及微細脈狀（脈幅0.015mm～0.05mm）橫切巖石條帶平行分布，少部分交代磁鐵礦。淅出鐵質后呈棕黃色。

1.3.5 黃鐵礦

通常以自形粒狀產出，其次以他形晶粒狀產出。粒徑通常在0.045mm～0.1mm之間，最小為0.02mm，最大為0.49mm。黃鐵礦常沿磁鐵礦顆粒間隙、邊緣及裂隙進行充填交代。

1.3.6 磁黃鐵礦

一般以自形粒狀產出，粒徑通常在0.05mm～0.1mm之間。多以星點狀或粒狀集合體與黃鐵礦呈脈狀分布于礦石中，或以乳滴狀被磁鐵礦、黃鐵礦包含其中。

1.3.7 石英

為該鐵礦的主要非金屬礦物，以他形粒狀產出，粒徑通常在0.05mm～0.1mm之間，少量粗粒者可達0.15mm～0.2mm。在石英粒間往往充填著磁鐵礦、綠泥石等礦物，在石英粒內還有少量的磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦包體存在。

1.3.8 綠泥石

為該鐵礦的另一主要非金屬礦物，主要呈鱗片狀集合體產出，片徑約為0.02mm～0.03mm，少量為葉片狀（長為0.03mm～0.07mm，寬為0.01mm～0.02mm），在綠泥石集合體中常見有約0.01mm粒徑的磁鐵礦。

2 選礦試驗

利用該礦的弱磁性，確定采用磁選對該礦的選別性能進行研究[1,2]。試驗設備：XMQ 240×90錐形球磨機、XCRS74-400×300型鼓型濕式磁選機。

2.1 磨礦細度試驗

磨礦細度是礦物分選過程中的一項重要因素，關系到礦物的單體解離度、粗精礦品位與回收率、以及生產成本等各方面的問題，因此首先研究磨礦細度對原礦粗選效果的影響。在磁場強度800GS、磨礦細度（-0.074mm占有量）分別為60%、70%、80%、90%的條件下進行粗選試驗，試驗結果顯示，隨著磨礦細度的增加，全鐵的品位有所上升（從43.34%上升至52.18%），但全鐵的回收率在磨礦細度為70%時最高，之后隨著磨礦細度的增加，全鐵的回收率隨之下降，但降幅不大（從71.54%降至69.98%），為了能獲得合格的鐵精礦，考慮到原礦工業(yè)類型為弱磁性鐵礦石，鐵粗選的品位不宜過低，粗選全鐵品位應在50%以上較為合理，此外，出于生產成本以及生產實踐考慮，粗選段磨礦細度的選擇也不宜過高，因此未考察磨礦細度-0.074mm在90%以上的情形，綜合考慮鐵粗精礦品位和回收率兩項指標，原礦磨礦細度確定以-0.074mm占90%時為好。

2.2 磁場強度試驗

在固定磨礦細度-0.074mm占90%、磁場強度分別為650GS、800GS、1000GS、1200GS的條件下開展粗選試驗，以考察粗選磁場強度與鐵粗選效果的關系。試驗結果顯示，磁場強度越低，尾礦含全鐵品位較高，粗選回收率相對較低（全鐵回收率為68.11%）；隨磁場強度提高，粗選回收率有所提高，到1000GS時鐵粗精礦回收率達到71.12%，再增大磁場強度時，回收率幾乎不發(fā)生變化。綜合考慮鐵品位和回收率以及電耗的關系，粗選磁場強度以1000GS左右為好。

2.3 精選試驗

2.3.1 直接精選試驗

為了考察是否能獲得合格的鐵精礦，首先對鐵粗精礦不再磨礦直接進行二次精選試驗，獲得的鐵精礦中全鐵品位僅56.7%，全鐵回收率僅67.51%，選別效果不理想。說明鐵粗精礦直接精選很難獲得高質量的鐵精礦，這是由于該礦石中的鐵礦物嵌布粒度較細，鐵解離度不完全，從而導致精選過程中鐵礦物和脈石礦物的分離效果不佳。為了獲得鐵品位60%以上的鐵精礦，則必需進一步使鐵礦物與脈石單體解離，因此，對鐵粗精礦進行再磨必不可少。

2.3.2 再磨精礦試驗

粗精礦再磨的目的是使粗精礦中的磁鐵礦與脈石礦物進一步分離，以獲得合格的鐵精礦。在再磨的磨礦細度（-0.054mm占有率）分別為79.75%、89.55%、96.56%、98.24%的條件下開展再磨二次精選試驗。試驗結果顯示，鐵粗精礦再磨有利于鐵精礦品位的提高，隨著再磨細度提高，鐵精礦品位也隨之提高，當磨礦細度-0.054mm占96.56%時，鐵精礦的全鐵品位達到61.70%,全鐵回收率為64.44%（其中磁性鐵回收率88.37%），鐵精礦和中礦1的累積全鐵品位達到60.43%，累計全鐵回收率為66.09%（磁性鐵回收率90.42%）；當磨礦細度-0.054mm占98.24%，鐵精礦全鐵品位達到64.65%，全鐵回收率為61.86%（磁性鐵回收率85.33%），此時鐵精礦和中礦1的累積全鐵品位達到63.69%，累計全鐵回收率為65.43%（磁性鐵回收率90.10%）?？紤]全鐵品位在62%以上的鐵精礦更有利于銷售，因此最終選擇磨礦細度-0.054mm占98.24%時為宜。

2.3.3 開路流程試驗

在前述試驗的基礎上,該礦在一段磨礦細度-0.074mm為90%條件下進行一次粗選，鐵粗精礦經二段細磨至-0.054mm占98.24%（此時-0.038%為91.30%）后再進行兩次精選作業(yè)，可獲得了TFe品位為64.65%、mFe品位為64.26%，TFe回收率為61.86%、mFe回收率為85.33%的鐵精礦，開路流程試驗的流程圖見圖1，試驗結果見表2。

圖1 開路流程試驗流程圖

表2 開路流程試驗結果

對所獲鐵精礦進行產品質量分析，結果顯示，其中SiO2（7.79%）、S（0.05%）、P（0.02%）、As（＜0.010）、Cu（＜0.010）、Pb（＜0.010）、Zn（＜0.010）等雜質元素含量較低。

3 結論

本文對該低品位鐵礦的主要礦物特征進行了研究，并以磁鐵礦為主要回收對象，在條件試驗基礎上，在一段磨礦細度為-0.074mm占90%的條件下采用磁選經過一次粗選，粗精礦再磨細度為-0.038mm占91.30%的條件下進行兩次精選，可以獲得TFe品位為64.65%、mFe品位為64.26%，TFe回收率為61.86%、mFe回收率為85.33%的鐵精礦。試驗結果表明，該礦石通過磁選工藝可獲得合格的鐵精礦產品供工業(yè)利用。