新疆尼勒克縣尼新塔格鐵礦礦石選礦工藝試驗(yàn)研究

李新光，孫軍軍，袁 燁

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊830009）

我國查明鐵礦資源儲量中貧鐵礦石約占97%，長期以來貧礦和難選冶礦床由于礦石開采成本高，制約著我國鐵礦開發(fā)工作的進(jìn)一步發(fā)展。故提高選礦工藝技術(shù)，合理開發(fā)難選冶鐵礦石是未來鐵礦開發(fā)工作的重要研究課題之一。

尼新塔格鐵礦是伊犁州近年來發(fā)現(xiàn)的火山巖型鐵礦資源，查明鐵礦石資源量超過7000萬t，礦石平均品位約23.00%。2011～2013年開展的選礦試驗(yàn)工作確定為微細(xì)粒嵌布的難選鐵礦石，單一弱磁選工藝再磨成本高，采用多種選礦工藝聯(lián)合可獲得滿意的選礦效果。本文通過對鐵礦石嵌布粒度、賦存狀態(tài)、復(fù)雜選礦工藝的研究，為該鐵礦的開發(fā)利用合理選擇選礦工藝流程提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)礦樣的制備及礦樣的特點(diǎn)

1.1 礦樣的制備

礦床原礦品位普遍分布在20%～25%之間，屬貧磁鐵礦。礦樣按低品位礦石、工業(yè)礦石分別采集組成試驗(yàn)大樣，重量520kg、25395kg。原礦經(jīng)破碎、篩分、堆摻、縮分加工后制成試驗(yàn)樣及備用樣。

1.2 礦石物質(zhì)組成及分布特征

據(jù)礦樣多元素及物相分析結(jié)果（表1）：礦石中金屬礦物以磁鐵礦為主，含少量赤鐵礦、黃鐵礦，偶見板鈦礦，非金屬礦物以斜長石、石英為主，次有綠泥石、方解石、黑云母、絹云母、綠簾石、角閃石等。

磁鐵礦：呈浸染狀分布在脈石中，嵌布粒度非常細(xì)，－0.05mm粒級占到50.0%以上，或磁鐵礦斑晶中包含脈石（圖1（a）、圖1（b）），屬微細(xì)粒嵌布的包含結(jié)構(gòu)。

赤鐵礦：多呈假象或半假象赤鐵礦，以斑狀和大

小不等的粒狀產(chǎn)出，磁鐵礦殘晶與赤鐵礦緊密相連（圖1（c））。

表1 原礦石分析結(jié)果表

圖1 礦石分布特征

赤鐵礦：多呈假象或半假象赤鐵礦，以斑狀和大小不等的粒狀產(chǎn)出，磁鐵礦殘晶與赤鐵礦緊密相連（圖1（c））。

黃鐵礦：呈星點(diǎn)或星散浸染狀分布在脈石中，趨向于集中分布，并與磁鐵礦連生在一起。少數(shù)細(xì)粒黃鐵礦包含在磁鐵礦中，被褐鐵礦沿邊緣交代（圖1（d））。

斜長石：斑晶中斜長石呈半自形板狀分布，部分晶形不完整，雜亂分布。粒徑較細(xì)（0.3～2.2mm±），常見絹云母、綠泥石及方解石等交代?；|(zhì)中斜長石粒徑微細(xì)（0.04～0.2mm），呈板條狀交織狀或雜亂分布，間隙中充填方解石、綠泥石及細(xì)粒磁鐵礦等（圖1（e））。

石英（含玉髓）：不規(guī)則它形粒狀，常見與長石、黏土共生。其次粒狀石英與鱗片狀絹云母及少量碳酸鹽等礦物緊密交生（圖1（f））。

1.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦石類型

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：按磁鐵礦的分布形態(tài)及特點(diǎn)，分為它形粒狀、包含結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造，偶見團(tuán)塊狀構(gòu)造。

礦石類型：根據(jù)原礦石中磁性鐵占有率75.52%～85.41%的特征，確定為需選的混合鐵礦石。賦礦圍巖礦物成分以長英質(zhì)礦物為主，成礦與成巖基本同期且共生，礦體受火山噴發(fā)韻律和巖相（特定層位）控制，屬火山沉積型鐵礦。

2 礦石可選性試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案的選擇

礦石礦物以磁鐵礦為主，脈石礦物主要是斜長石、石英，可利用的主要對象是磁性鐵，屬低硫、低磷、高二氧化硅礦石。選擇以下方案進(jìn)行了選礦工藝試驗(yàn)：①礦樣拋尾試驗(yàn)；②階段磨礦－階段磁選試驗(yàn)；③階段磨礦－重選試驗(yàn)；④階段磨礦－階段磁選－反浮選流程試驗(yàn)；⑤連續(xù)擴(kuò)大選礦試驗(yàn)。

2.2 原礦干式拋尾試驗(yàn)

在磁場強(qiáng)度2500Oe的條件下，1號礦樣干式拋尾試驗(yàn)結(jié)果（圖2、表2）表明：粗精礦只在原礦石品位基礎(chǔ)上增高1%～2%，拋出尾礦產(chǎn)率極小，磁選粗精礦品位富集不明顯，沒有達(dá)到單體解離及拋廢的理想效果。

2.3 磨礦粒度試驗(yàn)：

采用RK/ZQM系列球磨機(jī)對1＃礦樣進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，結(jié)果如圖3、圖4所示。

磨礦時(shí)間達(dá)到3min時(shí)，磨礦細(xì)度－200目超過50%，幅度增加很快；繼續(xù)磨礦、細(xì)度緩慢增加。故選擇磨礦時(shí)間3min，效果好、效率高。

圖2 礦樣干式拋尾試驗(yàn)流程

表2 原礦干式磁選拋尾試驗(yàn)結(jié)果表

圖3 磨礦細(xì)度篩分試驗(yàn)流程

2.4 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在磁場強(qiáng)度1200Oe的條件下，1＃礦樣磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果（圖5、表3）表明：磁鐵礦嵌布粒度非常細(xì)，隨磨礦細(xì)度提高，磁選精礦品位提高，尾礦品位變化較小，在原礦磨至－200目（－0.074mm）占50%以上時(shí)，精礦品位富集幅度減緩，拋尾產(chǎn)率增加幅度減小。選擇一段磨礦粒度－200目含量達(dá)到50%以上較合適。

圖4 磨礦時(shí)間與細(xì)度關(guān)系曲線圖

表3 原礦粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果表

圖5 原礦弱磁選磨細(xì)度試驗(yàn)流程圖

2.5 弱磁選試驗(yàn)

1＃礦樣分別磨至－200目、－300目、－400目、－500目的粒度，在磁場強(qiáng)度1200Oe的條件下磁選試驗(yàn)結(jié)果（圖6、表4）表明：在－200目和－300目含量達(dá)到80%以上，精礦品位基本達(dá)到C60標(biāo)準(zhǔn)［2］，產(chǎn)率29.92%、30.62%。在－400目的條件下，精礦品位才達(dá)到61.95%，驗(yàn)證了磁鐵礦嵌布粒度非常細(xì)，單體解離度差異不大。也反映了采用單一弱磁選工藝效果不佳。

圖6 原礦弱磁選試驗(yàn)流程圖

表4 原礦弱磁選試驗(yàn)結(jié)果表

2.6 粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

1＃礦樣粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果（圖7、表5）表明，隨著再磨細(xì)度的逐漸增加，鐵精礦品位逐漸提高。綜合精礦品位、回收率及常規(guī)磨礦能力，選擇二段磨礦細(xì)度為－200目占90.0%以上，三段磨礦細(xì)度為－325目（－0.045mm）占92.78%以上，才可獲得高于61%的鐵精粉。說明磨礦越細(xì)、礦石礦物單體解離程度越高。

2.7 粗精礦精選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

1＃礦樣再磨細(xì)度為－200目占92.78%和97.83%的兩個(gè)樣品精選場強(qiáng)試驗(yàn)表明（表6）：隨著精選磁場強(qiáng)度提高，鐵回收率逐漸提高，但鐵精礦品位有所下降。研究發(fā)現(xiàn)精選磁場強(qiáng)度不能高于800Oe，即強(qiáng)磁不利于鐵礦石選礦富集。

圖7 粗精礦精選再磨細(xì)度試驗(yàn)流程圖

表5 粗精礦精選再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果表

表6 粗精礦精選磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表

2.8 重選試驗(yàn)

對1＃礦樣入選細(xì)度為－200目（－0.074mm）占59.21%和81.10%的兩個(gè)樣品搖床重選試驗(yàn)（表7）顯示：搖床精礦品位只有50%，搖床礦泥及尾礦品位都明顯高于弱磁選尾礦。搖床重選不但得不到合格的鐵精礦，而且細(xì)粒級磁鐵礦在礦泥和尾礦中損失，導(dǎo)致鐵回收率偏低。故采用重選工藝回收磁鐵礦不合適。

表7 搖床重選試驗(yàn)結(jié)果

2.9 階段磨礦－弱磁選－反浮選流程試驗(yàn)

為了探索在較粗的粒度下獲得合格鐵精礦，對2＃礦樣磁選精礦（－325目90%）開展了一段磨礦－弱磁選→二段磨礦－反浮選→三段磨礦－弱磁精選試驗(yàn)工作，從反浮選工藝試驗(yàn)結(jié)果（圖8、表8）看出：當(dāng)捕收劑MD（脂肪酸）用量達(dá)到450g/t（粗選350g/t、精選150g/t），通過反浮選一粗一精流程選別可獲得鐵品位最高63.63%的精礦，回收率高達(dá)77.54%。隨著粗選給礦濃度的提高，精礦產(chǎn)率及回收率降低，精礦品位稍有提高。故選擇反浮選流程為一次粗選、一次精選；粗選礦漿濃度為40%，適宜的礦漿溫度是30℃。

2.10 連續(xù)擴(kuò)大選礦試驗(yàn)

在上述選礦試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對2＃礦樣干選粗精礦（經(jīng)過干式拋尾、粒度3～0mm）開展了連續(xù)擴(kuò)大選礦試驗(yàn)工作。給礦量60kg/d，連選運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間48h，最終選礦結(jié)果為：給礦鐵品位26.21%、精礦品位63.71%、SiO2含量7.42%、回收率74.97%。確定本礦石適合采用弱磁選—反浮選聯(lián)合流程或多階段連選工藝流程，均可獲得滿意的效果。推薦的連選流程見圖9。

圖8 精礦反浮選MD用量試驗(yàn)流程圖

表8 磁選精礦反浮選MD用量試驗(yàn)結(jié)果表

3 結(jié)論

1）本鐵礦以原生礦石為主，金屬礦物以磁鐵礦為主，次含少量赤鐵礦、黃鐵礦，可利用的礦石礦物為磁鐵礦，多呈細(xì)粒浸染狀嵌布在脈石中，部分與黃鐵礦共生，一般粒度0.02～0.05mm。具有資源量較大、礦石品位偏低，磁鐵礦含量穩(wěn)定、嵌布粒度細(xì)微的特點(diǎn)。礦石特點(diǎn)決定細(xì)粒磁鐵礦與脈石分離困難（鐵礦物單體解析難度較大），采用一般的磨礦－弱磁選工藝獲得的鐵精礦品位較低。

圖9 干選精礦連續(xù)擴(kuò)大選礦試驗(yàn)流程圖

2）本礦鐵礦石礦經(jīng)多次選礦試驗(yàn)工作得知：采用多階段磨礦－弱磁選－反浮選聯(lián)合選礦流程可以提高選礦效率，磨礦粒度－325目含量達(dá)到90.0%以上，獲得精礦品位63.49%、產(chǎn)率31.06%、回收率75.38%、尾礦品位9.34%；采用連選工藝流程（原礦石＋干選拋尾→干選粗精礦—階段磨礦－弱磁選），磨礦粒度－400目含量達(dá)到91.51%，最高可獲得精礦品位63.71%、產(chǎn)率30.84%、回收率74.97%、尾礦品位9.49%的指標(biāo)。

3）依據(jù)上述選礦試驗(yàn)成果確定本礦石適用弱磁選－反浮選聯(lián)合選礦工藝。選礦加工過程添加反浮選工藝能去除大量脈石礦物，使磁鐵礦相對富集，降低磨礦成本，提高選礦效率，在選礦技術(shù)發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，使大量的難選及貧鐵礦石進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開發(fā)階段。這類選礦工藝已在西天山莫托沙拉鐵礦開采生產(chǎn)過程中進(jìn)行推廣應(yīng)用，在選礦提鐵降雜方面成效顯著，增加了難選微細(xì)粒鐵礦石的開發(fā)利用前景。因此，在尼新塔格鐵礦礦石質(zhì)量較差（全鐵平均品位低于周邊火山巖型鐵礦礦石平均品位約17%）的條件下，試驗(yàn)總結(jié)出的弱磁選—反浮選聯(lián)合選礦方法是本礦開發(fā)中合理有效的選礦工藝，將使礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

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