甘肅某混合氧化鐵礦選礦試驗(yàn)研究①

劉金長， 唐曉玲

（1.酒鋼技術(shù)中心，甘肅 嘉峪關(guān)735100； 2.甘肅省難選鐵礦石資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 嘉峪關(guān)735100）

甘肅某地區(qū)鐵礦石資源較為豐富，查明總儲(chǔ)量約1.4 億噸，多屬于寧鄉(xiāng)式沉積鐵礦，主要鐵礦物為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等，礦石性質(zhì)復(fù)雜，選冶流程長且指標(biāo)差，很難高效利用［1］。 該地區(qū)相對儲(chǔ)量較大的某鐵礦山屬于一中型鐵礦床，探明鐵礦石儲(chǔ)量0.53 億噸，平均地質(zhì)品位34.56%，礦石類型為砂質(zhì)赤鐵礦石，試驗(yàn)前尚未開發(fā)利用。

本文在實(shí)驗(yàn)室對該礦山原礦礦石性質(zhì)進(jìn)行了研究，進(jìn)行了多方案選礦對比試驗(yàn)，并推薦了選礦工藝流程。

1 礦石性質(zhì)

原礦（試樣）主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。 該礦石鐵品位較低，需經(jīng)選礦富集后才能利用。 礦石中主要脈石成分為SiO2，有害元素磷含量相對較高。

表1 試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

礦物組成見表2。 礦石中主要鐵礦物為褐鐵礦，次為赤鐵礦、菱鐵礦，極少量黃鐵礦；脈石礦物主要為石英、碧玉，次為絹云母、綠泥石、鐵白云石等。

表2 試樣礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

褐鐵礦多以隱晶質(zhì)、膠狀分布于脈石礦物顆粒間，將脈石礦物顆粒膠結(jié)起來，還有的褐鐵礦呈皮殼狀將脈石礦物包裹起來。 赤鐵礦多呈殘余體的過渡相存在，在其裂隙、節(jié)理、顆粒邊緣處，大部分已轉(zhuǎn)化為褐鐵礦，與褐鐵礦交織存在，難以分離。 菱鐵礦與脈石礦物嵌布緊密，集合體中常嵌布有粒度細(xì)小的石英、碧玉顆粒。

鐵礦物嵌布粒度一般在0.025～0.075 mm 之間，部分褐鐵礦、赤鐵礦呈星點(diǎn)狀、蠕蟲狀分布于絹云母、綠泥石及碧玉中。 鐵礦物分布于脈石礦物的顆粒及裂隙間，較難完全解離，屬微-細(xì)粒嵌布。

鐵礦石的磁性分析結(jié)果表明，礦石中強(qiáng)磁性產(chǎn)品含量小于1%，在制定試驗(yàn)方案時(shí)可忽略不計(jì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)原則流程

根據(jù)探索試驗(yàn)結(jié)果，為同時(shí)提高精礦品位和鐵回收率［2-5］，設(shè)計(jì)試驗(yàn)原則流程為還原焙燒-磨礦-弱磁選-反浮選，試驗(yàn)原則流程見圖1。

圖1 試驗(yàn)原則流程

2.2 焙燒試驗(yàn)

2.2.1 焙燒溫度試驗(yàn)

還原劑動(dòng)力煤用量5%、焙燒時(shí)間30 min，不同焙燒溫度下所得焙燒礦在磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占90%、磁場強(qiáng)度125 mT 條件下進(jìn)行磁選管磁選，焙燒溫度條件試驗(yàn)結(jié)果見圖2。 從圖2 可見，焙燒溫度低時(shí)還原不充分，焙燒礦選別后精礦回收率低；焙燒溫度過高會(huì)發(fā)生過還原，焙燒礦中強(qiáng)磁性礦物減少，選別效果急劇變差，精礦產(chǎn)率大幅下降。 從選別指標(biāo)看，適宜的焙燒溫度為700～750 ℃。

圖2 焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 還原劑用量試驗(yàn)

選擇焙燒溫度750 ℃，其他條件不變，改變還原劑動(dòng)力煤用量進(jìn)行焙燒，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。 由圖3 可見，還原劑用量增加，焙燒效果變好，焙燒礦選別指標(biāo)也較好，適宜的還原劑動(dòng)力煤配比量為7.5%。

圖3 還原劑用量試驗(yàn)結(jié)果

2.3 焙燒礦磁選試驗(yàn)

對還原劑動(dòng)力煤用量7.5%、焙燒溫度750 ℃、焙燒時(shí)間30 min 條件下所得焙燒礦，進(jìn)行磁選試驗(yàn)。

2.3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

采用直徑150 mm 滾磨機(jī)磨礦、磁選管100 mT 條件下弱磁選，焙燒礦磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4 可見，隨磨礦細(xì)度變細(xì)，精礦品位升高，但磨礦細(xì)度過細(xì)時(shí)精礦品位又呈下降趨勢，回收率呈S 型變化。 確定適宜的磨礦細(xì)度為-0.037 mm 粒級(jí)占75%。

2.3.2 磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

對焙燒礦磨礦至-0.037 mm 粒級(jí)占75%時(shí)進(jìn)行了磁選管磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。 由圖5 可見，磁場強(qiáng)度對精礦品位影響不大，但對鐵回收率影響較大。 磁場強(qiáng)度升高時(shí)，鐵品位略有降低，但鐵回收率逐漸提高，磁場強(qiáng)度達(dá)到100 mT 以上時(shí)，鐵回收率變化幅度減小。 綜合考慮，確定適宜的磁場強(qiáng)度為150 mT。

圖4 焙燒礦磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖5 焙燒礦磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.3.3 流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對該焙燒礦進(jìn)行了流程選別試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備為Φ400×300 濕式筒式磁選機(jī)。 具體選別流程及參數(shù)為：一段磨礦（-0.074 mm 粒級(jí)占65%）、一段粗選（磁場強(qiáng)度150 mT），粗精礦進(jìn)入二段磨礦（-0.037 mm 粒級(jí)占75%）、兩段精選（磁場強(qiáng)度150 mT）。 在焙燒礦TFe 品位34.50%條件下，獲得了精礦產(chǎn)率47.61%、精礦品位56.96%、回收率78.60%的鐵精礦，精礦中SiO2含量12.75%，尾礦TFe 品位14.09%。

2.4 反浮選降硅試驗(yàn)

磁選后所得鐵精礦SiO2含量仍然偏高，影響冶煉成本，有必要進(jìn)行進(jìn)一步降硅試驗(yàn)研究。

目前選礦技術(shù)中，鐵精礦降硅效果相對較好的工藝是浮選，由于入選礦石中鐵多硅少，加上硅的賦存礦物石英可浮性較好，所以一般采用抑鐵浮硅的反浮選工藝［6-8］。 本次試驗(yàn)采用胺類陽離子捕收劑（代號(hào)yg328B）進(jìn)行反浮選［7-8］，抑制劑為淀粉，無其他藥劑。

2.4.1 抑制劑淀粉用量試驗(yàn)

固定捕收劑yg328B 用量100 g／t，抑制劑淀粉用量條件試驗(yàn)結(jié)果見圖6。 由圖6 可見，淀粉用量增大，精礦鐵品位呈下降趨勢，鐵回收率明顯升高，精礦中硅含量升高。 確定適宜的淀粉用量為2.0 kg／t。

圖6 抑制劑淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

2.4.2 捕收劑用量試驗(yàn)

選擇抑制劑淀粉用量2 kg／t，捕收劑yg328B 用量條件試驗(yàn)結(jié)果見圖7。 由圖7 可見，捕收劑用量增加，精礦品位升高，SiO2含量下降，適宜的捕收劑用量為120～160 g／t。

圖7 捕收劑yg328B 用量試驗(yàn)結(jié)果

2.4.3 閉路流程試驗(yàn)

根據(jù)開路試驗(yàn)結(jié)果確定閉路浮選流程為一粗一精一掃，平衡后的試驗(yàn)結(jié)果為：精礦品位59.94%、作業(yè)回收率92.67%、SiO2含量8.47%。 精礦鐵品位升高約3個(gè)百分點(diǎn)，SiO2含量下降4.33 個(gè)百分點(diǎn)，選別后精礦指標(biāo)明顯改善。

2.5 全流程試驗(yàn)

確定的最終試驗(yàn)流程為：還原焙燒-三段階磨階選磁選-一粗一精一掃反浮選。 因篇幅之故，采用同類合并的方法，流程及結(jié)果見圖8。

2.6 精礦成分分析

精礦產(chǎn)品主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表3。

精礦中SiO2含量大大降低，經(jīng)過浮選進(jìn)一步脫硅后，其總含量降到8.5%左右。 精礦產(chǎn)品中有害元素P含量較高，超過了高爐入爐要求。 從原礦和精礦中P 含量對比看，選礦中脫磷效果不理想，計(jì)算脫磷率71.66%。后期將對脫磷進(jìn)行相關(guān)研究。

表3 精礦產(chǎn)品主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

3 結(jié) 語

1） 某鐵礦石鐵品位32.50%，主要雜質(zhì)成分為SiO2，有害元素磷含量較高，礦石中鐵礦物以褐鐵礦為主，赤鐵礦次之，強(qiáng)磁性鐵礦物含量低，鐵礦物嵌布粒度微細(xì)，難以充分解離。

2） 原礦石極為難選，還原焙燒后可選性變好。 磨礦至-0.037 mm 粒級(jí)占75%后進(jìn)行磁選-反浮選，精礦品位提高到59.94%，鐵回收率72.84%，SiO2含量降至8.47%。 浮選降硅效果較好，但精礦中主要有害元素P含量仍然較高。