云南某鐵礦老尾礦選礦試驗研究

廖 佳，李學(xué)智，楊茂椿，漆小莉

(云南科立新材料有限公司，云南 昆明 650031)

在選礦分選作業(yè)中，有用目標(biāo)組分含量最低的部分通常做為尾礦丟棄，近年來，由于資源枯竭和環(huán)境保護(hù)的壓力，各大礦山逐漸開始重視對尾礦資源的開發(fā)利用，并且已經(jīng)取得了實用性成果并且已經(jīng)取得了實用性成果[1-2]。在眾多尾礦類型中，鐵礦石尾礦在工業(yè)固體廢棄物中占的比例最大，往往需要占據(jù)大量的農(nóng)用和林用土地[3]。對于鐵礦山，普遍采用磁選回收鐵礦物，但由于受到技術(shù)、裝備和經(jīng)濟(jì)條件等因素的限制，有的鐵礦山選礦回收率并不高，尾礦平均含鐵11%左右，而一些老尾礦含鐵最高可達(dá)27%左右，其中主要為微細(xì)粒的褐鐵礦、赤鐵礦等弱磁性鐵礦物[4]。

本文針對云南某鐵礦老尾礦開展研究，通過對其進(jìn)行詳細(xì)的工藝礦物學(xué)及選礦試驗研究，尋求最佳的選礦工藝流程和技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到綜合回收利用此類老尾礦的目的。

1 礦石性質(zhì)

云南某鐵礦老尾礦的化學(xué)多元素分析和鐵物相分析結(jié)果如表1、表2所示。結(jié)果表明老尾礦含鐵28.28%，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國鐵礦山尾礦含鐵低于15%的標(biāo)準(zhǔn)，而且也已達(dá)到鐵礦石品位大于25%的要求，對其開展相關(guān)選礦試驗研究，綜合回收有用礦物，有較好的技術(shù)推廣價值和經(jīng)濟(jì)效益。物相分析結(jié)果表明，老尾礦中的鐵以磁性鐵存在的僅為1.28%，而以赤、褐鐵礦物存在的鐵高達(dá)54.89%。

為查明老尾礦中鐵的賦存狀態(tài)，對占有率較高的赤鐵礦和褐鐵礦進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究，SEM掃描電鏡結(jié)果如圖1所示。結(jié)果表明礦石中部分赤鐵礦、褐鐵礦是以碎屑的形式存在，被鐵浸染的白云石和方解石等碳酸鹽礦物充填在碎屑之間，在磁選過程中極易影響鐵精礦品位，只有在磨礦細(xì)度較細(xì)的情況下，才能使赤鐵礦、褐鐵礦有效解離。但在較細(xì)的細(xì)度下，這些弱磁性鐵礦物的回收十分困難，導(dǎo)致

表1 老尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 老尾礦鐵物相分析結(jié)果

圖1 赤鐵礦和褐鐵礦(紅褐色)的集合體呈粉砂狀的碎屑，被白云石膠結(jié)，構(gòu)成碎屑結(jié)構(gòu)

鐵回收率下降明顯，這是該老尾礦綜合利用的主要難點之一。

老尾礦中鐵粒度組成結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明老尾礦中鐵主要分布在-0.15+0.019 mm粒級范圍內(nèi)，屬粗細(xì)不均勻分布，既有粗粒級也有細(xì)粒級。但在+0.15mm粒級范圍內(nèi)，鐵的品位均僅為15%左右，鐵金屬分布率也僅為10%左右，明顯低于其它粒級，表明原選礦工藝中大部分粗粒級的鐵得到了較好的回收。而-0.074+0.019 mm粒級不僅鐵的金屬分布率較高，而且鐵品位也較高，表明老尾礦中褐鐵礦和赤鐵礦嵌布粒度較細(xì)。綜上所述，對于老尾礦中的鐵，不僅要保證原選礦工藝殘留的小部分粗粒鐵的回收，也要保證鐵金屬占有率較高的細(xì)粒鐵的回收。

表3 老尾礦中鐵粒度組成結(jié)果

2 選礦試驗研究

工藝礦物學(xué)結(jié)果表明，老尾礦中鐵主要以赤鐵礦、褐鐵礦等弱磁性礦物的形式存在，脈石礦物則為非磁性礦物，可以采用強(qiáng)磁選回收鐵礦物。但在強(qiáng)磁選作業(yè)中，由于強(qiáng)磁選機(jī)適宜的給礦粒度為+0.020mm，當(dāng)粒度小于0.020mm時，采用強(qiáng)磁選鐵的回收率較低。由于老尾礦中鐵粗細(xì)不均勻，且大部分鐵以細(xì)粒的形式存在，入選粒度既不能為了使赤鐵礦和褐鐵礦充分解離而過細(xì)，也不能為了保證鐵的回收率而過粗，因此重點進(jìn)行了磨礦細(xì)度條件試驗。為了確定適宜的強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度，也進(jìn)行了磁場強(qiáng)度條件試驗。

在強(qiáng)磁選作業(yè)中，由于部分赤鐵礦、褐鐵礦是以碎屑的形式浸染在白云石、方解石等碳酸鹽礦物中，導(dǎo)致磁選中礦鐵品位僅為35%左右，若循序返回，將會嚴(yán)重影響鐵精礦品位，因此需要對磁選中礦進(jìn)行進(jìn)一步處理。工藝礦物學(xué)結(jié)果表明，磁選中礦褐鐵礦和赤鐵礦嵌布粒度細(xì)，需要細(xì)磨才能解離，并且目的鐵礦物與白云石、方解石等脈石礦物同時存在著磁性差異和比重差異，因此分別進(jìn)行了“細(xì)磨-強(qiáng)磁選”和“細(xì)磨-重選”的方案對比試驗研究。

2.1 強(qiáng)磁粗選條件試驗

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗

磨礦細(xì)度試驗流程如圖2所示，磁選機(jī)采用Slon-100周期式脈動高梯度磁選機(jī)，試驗結(jié)果見表4。

由表4表明，當(dāng)磨礦細(xì)度由不磨提高至-0.074mm占85.40%時，精礦和中礦鐵累積回收率變化不大，均在77%左右，但鐵累積品位由44.63%提高至46.32%，繼續(xù)增加磨礦細(xì)度至-0.074mm占96.73%，雖然鐵累積品位由46.32%提高至47.65%，但鐵累積回收率由77.74%降至75.07%。綜合考慮，最終選擇磨礦細(xì)度為-0.074mm占85.40%。

圖2 強(qiáng)磁選-磨礦細(xì)度試驗流程

表4 強(qiáng)磁選-磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

2.1.2 磁場強(qiáng)度試驗

根據(jù)工業(yè)型Slon脈沖高梯度磁選機(jī)磁場強(qiáng)度上限值，分別選擇磁場強(qiáng)度為0.8T和1.0T進(jìn)行了條件試驗，試驗流程見圖3，試驗結(jié)果見表5。

圖3 強(qiáng)磁選-磁場強(qiáng)度試驗流程

由表5數(shù)據(jù)可知，隨著磁場強(qiáng)度的增加，鐵累積回收率由76.75%提高至77.15%，且尾礦中鐵品位由12.15%降至11.84%，綜合考，最終確定強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度為1.0T。

2.2 擴(kuò)大試驗

為了驗證上述工藝條件在實際生產(chǎn)中的穩(wěn)定性，進(jìn)行了強(qiáng)磁選擴(kuò)大試驗，試驗規(guī)模為50kg，試驗流程如圖4所示，試驗結(jié)果見表6。如表6所示，擴(kuò)大試驗獲得了鐵品位58.70%，鐵回收率為47.70%的合格褐鐵精礦產(chǎn)品，與小型試驗指標(biāo)相差不大，但中礦鐵品位僅為36.53%，若直接返回，將大大降低鐵精礦品位，需對其進(jìn)行進(jìn)一步單獨處理。

圖4 強(qiáng)磁精選擴(kuò)大試驗流程

表5 強(qiáng)磁選-磁場強(qiáng)度試驗結(jié)果

表6 強(qiáng)磁精選擴(kuò)大試驗結(jié)果

2.3 中礦再處理試驗

2.3.1 “中礦細(xì)磨-強(qiáng)磁選”試驗

對于擴(kuò)大試驗生產(chǎn)的強(qiáng)磁選中礦，首先進(jìn)行了“細(xì)磨-強(qiáng)磁選”的方案試驗，分別進(jìn)行了不同磨礦細(xì)度下的強(qiáng)磁選試驗，試驗流程如圖5所示，試驗結(jié)果見表7所示。結(jié)果表明中礦細(xì)磨后，不僅精礦鐵品位可由52.03%提高至59.15%，鐵的作業(yè)回收率也由39.23%提高至44.05%，加大磨礦細(xì)度，鐵回收率下降明顯。因此磨礦細(xì)度選擇-0.043mm占84.57%為宜。

圖5 強(qiáng)磁中礦再磨-強(qiáng)磁選分離試驗流程

表7 強(qiáng)磁中礦再磨-強(qiáng)磁選分離試驗結(jié)果

2.3.2 “中礦細(xì)磨-重選”試驗

褐鐵礦和赤鐵礦比重在3.75左右，而白云石和方解石等碳酸鹽礦物比重在2.85左右，根據(jù)重選可選性準(zhǔn)則公式，其重選難易度E為1.5，屬重選較易分離的礦石，因此也進(jìn)行了“中礦細(xì)磨-重選”試驗，試驗流程如圖6所示，試驗結(jié)果見表8。表8結(jié)果表明采用搖床重選，無論磨礦與否，獲得的精礦鐵作業(yè)回收率與強(qiáng)磁選方案相差不大，但鐵品位卻明顯低于強(qiáng)磁選方案。最終采用“細(xì)磨-強(qiáng)磁選”的中礦再處理方案。

2.4 全工藝流程試驗

在上述試驗的基礎(chǔ)上，最終確定了“強(qiáng)磁粗選-中礦細(xì)磨-強(qiáng)磁分離”的選鐵工藝流程，為了進(jìn)一步提高精礦鐵品位，對強(qiáng)磁精礦1采用了細(xì)篩拋除鐵品位較低的篩上部分，最終確定的全工藝流程如圖7所示，試驗結(jié)果見表9。

表8 細(xì)磨-重選分離試驗結(jié)果

圖6 細(xì)磨-重選分離試驗流程

圖7 全工藝流程

表9 全工藝流程試驗結(jié)果

全工藝流程獲得了鐵品位62.52%，鐵回收率39.42%的鐵精礦1和鐵品位58.95%，鐵回收率17.49%的鐵精礦2，總鐵回收率為56.91%，較好的實現(xiàn)了老尾礦中鐵的綜合回收利用。

3 小結(jié)

1)云南某鐵礦老尾礦中鐵主要以褐鐵礦和赤鐵礦形式存在，嵌布粒度粗細(xì)不均勻，且部分赤鐵礦、褐鐵礦是以碎屑的形式存在，而被鐵浸染的白云石和方解石等碳酸鹽礦物充填在碎屑之間，在磁選過程中極易影響鐵精礦品位。

2)通過詳細(xì)的選礦條件試驗，確定了“強(qiáng)磁粗選-中礦細(xì)磨-強(qiáng)磁分離”的選鐵工藝流程。為了進(jìn)一步提高精礦品位，對強(qiáng)磁粗選得到的鐵精礦采用細(xì)篩拋除鐵品位較低的篩上部分，最終在老尾礦含鐵28.28%的情況下，分別獲得了產(chǎn)率為17.83%，鐵品位為62.52%，鐵回收率為39.42%的鐵精礦1和產(chǎn)率為8.39%，鐵品位為58.95%，鐵回收率為17.49%的鐵精礦2，總鐵回收率為56.91%。

3)針對該尾礦褐鐵礦和赤鐵礦粗細(xì)不均勻的特點，采用“階段磨礦-階段選別”的技術(shù)方案，既保證了原選礦工藝殘留的小部分粗粒鐵的回收，也保證了鐵金屬占有率較高的細(xì)粒鐵的回收，較好的實現(xiàn)了該老尾礦中鐵的選礦回收利用。

[1] 邱顯揚(yáng)，王成行，胡真，等.從選銅尾礦中綜合回收銅鉍鎢試驗研究[J].有色金屬：選礦部分，2011(4):19-22.

[2] 王成行，童雄，胡真.西南某稀土尾礦中回收鉛的選礦試驗研究[J].礦山機(jī)械，2013(8):91-94.

[3] 金末梅，劉全軍.鐵礦尾礦的現(xiàn)狀和綜合利用途徑[J].礦冶，2010(2):31-33，37.

[4] 朱運凡，楊波，盧琳.云南大紅山鐵尾礦再選新工藝研究[J].礦冶，2012(1):35-38.