南方某鐵礦選鐵尾礦回收石榴子石的試驗(yàn)研究

褚力新

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌330038）

自然界中廣泛分布著石榴子石礦物，石榴子石是一組物理性質(zhì)和結(jié)晶習(xí)性相同的石榴石族礦物的統(tǒng)稱，屬于等軸晶系島狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。石榴子石用途廣泛：利用其硬度大、磨削能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以作為磨料礦物使用；利用石榴子石的顆?，F(xiàn)狀等自然性能，可以在過濾領(lǐng)域、水力切割、建筑、道路、涂料、高分子材料填料等方面使用。國內(nèi)對石榴子石的試驗(yàn)研究較少，其工業(yè)應(yīng)用更不常見。本文主要介紹對南方某選鐵尾礦中回收石榴子石進(jìn)行的研究。該項(xiàng)研究，已成功應(yīng)用于生成實(shí)踐。

1 試樣工藝礦物學(xué)研究

1.1 試樣化學(xué)多元素分析

本次回收石榴子石的原料為某礦選鐵后的尾礦，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

從表1分析數(shù)據(jù)可知，試樣中主要化學(xué)成分為SiO2、CaO2、Fe2O3、Al2O3。

1.2 礦物組成及相對含量

試樣中礦物組成主要由方解石、石榴子石、角閃石、透輝石及石英等構(gòu)成，其他礦物含量較低。試樣中的礦物組成及相對含量見表2。

1.3 石榴子石的粒級分布

為查明尾礦中石榴子石的粒級分布，對該尾礦進(jìn)行了篩析和水析，并分析了石榴子石的含量，石榴子石粒級分布測定結(jié)果見表3。

表2 礦物組成及相對含量 %

表3 石榴子石粒級分布測定結(jié)果

從表3可知：1）石榴子石在+0.25 mm粒級分布較少，石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低為9.83%，分布率為6.77%。且從鏡下觀察可知，該粒級石榴子石連生體較多，較難提高石榴子石的含量，可以進(jìn)行適當(dāng)拋尾。2）-0.045 mm粒級所占比例較多，產(chǎn)率高達(dá)42.10%，石榴子石分布率為49.04%。通過對該粒級產(chǎn)品的鏡下觀察可知，該粒級產(chǎn)品泥化嚴(yán)重，該粒級對石榴子石的回收將會(huì)變得極其困難。

1.4 嵌布特性

依據(jù)鏡下物質(zhì)組成查定，可知：1）石榴子石主要為鈣鐵石榴子石，占了全部石榴子石的70%，另外30%為鈣鋁石榴子石。石榴子石主要分布在細(xì)粒級，-0.045 mm粒級分布率接近50%，且在粗粒級（+0.25 mm）石榴子石連生體較多。2）礦石中主要脈石礦物為方解石、角閃石、輝石，且部分方解石內(nèi)包裹有磁鐵礦。3）礦物中含有少量的黃鐵礦，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占1%。

2 石榴子石回收試驗(yàn)

經(jīng)過初步的探索發(fā)現(xiàn)，全粒級進(jìn)行重選和磁選，不同粒級礦物之間的相互干擾較大，決定對該試驗(yàn)樣進(jìn)行分級后對每個(gè)粒級分別進(jìn)行重選、浮選及磁選試驗(yàn)。根據(jù)物質(zhì)成分分析可知，+0.25 mm粒級石榴子石連生體較多，不利于選別，且在原礦中的分布率不高，可以進(jìn)行先行拋尾。

2.1 重選試驗(yàn)

試驗(yàn)樣中的石榴子石和其它脈石礦物存在一定的比重差，理論上用重選可以有效地回收石榴子石。該礦分別進(jìn)行了螺旋溜槽和搖床的重選試驗(yàn)，螺旋溜槽試驗(yàn)流程圖見圖1，搖床試驗(yàn)流程圖見圖2。全粒級螺旋溜槽試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 螺旋溜槽試驗(yàn)流程

圖2 搖床試驗(yàn)流程

表4 全粒級螺旋溜槽試驗(yàn)結(jié)果 %

從表4可知，從全粒級試驗(yàn)指標(biāo)來說，粗精礦K1產(chǎn)率為19.83%，石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48.30%，石榴子石回收率為40.45%；粗精礦K2產(chǎn)率為8.43%，石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.40%，石榴子石回收率為13.74%。

粗精礦K1和粗精礦K2的產(chǎn)品進(jìn)行鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)粗精礦中的主要脈石礦物為角閃石和輝石，還有少量的黃鐵礦，由于角閃石和輝石的比重和石榴石相差較小，可能對后面的精選造成一定的困難。

表5 全粒級搖床試驗(yàn)結(jié)果 %

從表5可知，從全粒級試驗(yàn)指標(biāo)來說，搖床試驗(yàn)效果較好，粗精礦石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.98%,但回收率較低，只有28.90%，可以增加掃選來降低尾礦中石榴子石的含量。

2.2 浮選試驗(yàn)

石榴子石屬硅酸鹽類礦物，通常采用胺類捕收劑進(jìn)行浮選，試驗(yàn)流程圖如下圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖3 浮選試驗(yàn)流程

表6 浮選試驗(yàn)結(jié)果 %

從表6可知，該試驗(yàn)樣在十二胺的浮選體系中浮選效果很差，粗精礦產(chǎn)率為17.27%，粗精礦石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.30%，石榴子石回收率為21.63%，原因主要為：1）試驗(yàn)樣泥質(zhì)較多，不僅極大地消耗了浮選藥劑，還對目的礦物表面有一定的污染作用；2）試驗(yàn)樣中與石榴石表面化學(xué)性質(zhì)相近的礦物太多，主要為角閃石，浮選過程不能很好地抑制角閃石的上浮，導(dǎo)致精礦含量難以提高。

2.3 磁選試驗(yàn)

由于石榴石為弱磁性礦物，在強(qiáng)磁條件下能與一部分脈石礦物分開，在高梯度磁選機(jī)上針對各粒級分別進(jìn)行了磁場強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖4，全粒級不同磁場強(qiáng)度磁選試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖4 磁選試驗(yàn)流程

從表7可知，磁選效果較差，粗精礦石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（磁場場強(qiáng)為0.4 T時(shí)）也才達(dá)到35.21%，且回收率只有45.26%。究其原因，從礦性上來看，石榴子石與主要脈石礦物角閃石和輝石的比磁化系數(shù)相差較小，且由于單體解離的關(guān)系，一部分磁鐵礦鑲嵌在方解石內(nèi)部，造成了磁選難以得到高含量的石榴子石精礦。

表7 全粒級磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 %

對以上各種流程的分選效果進(jìn)行綜合對比：1）螺旋溜槽有不錯(cuò)的分選效果，且具有設(shè)備簡單、占地小、處理量大等優(yōu)點(diǎn)；但較難得到高品級產(chǎn)品，比較適合作為前期拋尾的粗選作業(yè)。2）搖床的分選效果較好，可以得到較高的石榴子石粗精礦，但搖床回收率相對較低，且搖床在現(xiàn)場的缺點(diǎn)也很明顯，占地面積大且處理量小，因此比較適合后期進(jìn)行石榴子石的精選作業(yè)。3）由于該試驗(yàn)樣泥化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，且原礦中角閃石與石榴子石表面化學(xué)性質(zhì)相似，較難抑制，所以不適宜采用浮選作業(yè)。4）單純地進(jìn)行磁選回收石榴子石，磁選效果并不理想。

2.4 分級—螺旋溜槽—磁選聯(lián)合工藝流程試驗(yàn)

為了提高石榴子石的回收率，探索了螺旋溜槽—磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖5。將第一段螺旋溜槽精礦和中礦合并作為粗精礦K1，尾礦進(jìn)行第二段螺旋溜槽試驗(yàn)，得到粗精礦K2和最終螺旋溜槽尾礦，然后對粗精礦K1和K2分別進(jìn)行磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

圖5 分級—螺旋溜槽—磁選試驗(yàn)

表8 分級—螺溜—磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

從表8可知，對于提高石榴子石精礦的含量來說，重選為主要手段，而磁選作為精選對石榴子石的含量提高較小，很難得到合格的石榴子石精礦產(chǎn)品。磁選后精礦石榴子石質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有52.06%，且石榴子石回收率也只有48.90%，可以看出磁選作為精選效果較差，螺旋溜槽很難達(dá)到同時(shí)提高粗精礦石榴子石含量和回收率的效果，造成該流程很難得到高含量和高回收率的精礦產(chǎn)品。

3 石榴子石連選試驗(yàn)

現(xiàn)場按照推薦的全重選工藝試驗(yàn)流程進(jìn)行探索，但效果較差，精礦品位和回收率都較低。于是咨詢相關(guān)設(shè)備單位進(jìn)行了螺溜的試驗(yàn)，效果也較差，而磁選—重選流程相對較好，因此修改工藝流程見圖6。試驗(yàn)原礦石榴子石品位22.49%，獲得精礦產(chǎn)率為5.25%，精礦品位為79.94%，石榴子石回收率為18.66%。

圖6 擴(kuò)大連選工藝流程

4 石榴子石半工業(yè)試驗(yàn)

在連選試驗(yàn)的探索基礎(chǔ)上，對工藝流程局部調(diào)整優(yōu)化后進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)，增加預(yù)先磁選拋尾、取消跳汰作業(yè)，調(diào)整后的工藝流程為：一段預(yù)先磁選拋尾，一粗兩精一掃磁選得到磁選精礦，掃選精礦作為鐵磁性礦物堆存另處理，磁選精礦經(jīng)過篩分，篩上物料經(jīng)磨礦后進(jìn)入中礦搖床，篩中和篩下物料進(jìn)行分別搖床粗選，粗選和中選搖床精礦經(jīng)兩次搖床精選得到最終石榴石精礦。半工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)。石榴子石精礦的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表9～表10，洗別工藝流程見圖7。石榴子石精礦的密度為3.81 g/cm3，莫式硬度為6.8。

表9 半工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo) %

表10 石榴子石精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

圖7 半工業(yè)試驗(yàn)工藝流程

5 結(jié)語

1）南方某鐵礦選鐵尾礦主要由 SiO2、CaO2、Fe2O3、Al2O3等組成，礦物組成主要由方解石、石榴子石、角閃石、透輝石及石英等構(gòu)成，有回收價(jià)值的礦物有石榴子石。

2）根據(jù)尾礦物質(zhì)成分研究、小型試驗(yàn)、擴(kuò)大連選試驗(yàn)以及半工業(yè)試驗(yàn)，確定采用預(yù)先磁選拋尾、磁選—重選的聯(lián)合流程回收石榴子石，可從該尾礦中回收較好的石榴子石。