袁家村鐵礦閃石型氧化礦選礦工藝技術(shù)研究①

王英姿， 羅良飛， 羅俊凱

（1.太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司，山西 嵐縣033504； 2.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙410012）

太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)有限公司袁家村鐵礦屬于鞍山式沉積變質(zhì)型微細(xì)粒嵌布磁赤混合型鐵礦床［1-2］，總儲(chǔ)量為12.62 億噸，其中難選閃石型氧化礦儲(chǔ)量達(dá)5 000 萬噸。 原設(shè)計(jì)年處理量2 200 萬噸［3］選廠時(shí)把閃石型氧化礦作為暫不利用資源，故此，采礦時(shí)對(duì)采出的閃石型氧化礦作單獨(dú)堆存處理。 隨著采場(chǎng)開采不斷深入，開采出的閃石型氧化鐵礦石量逐漸增加，就近堆放采場(chǎng)嚴(yán)重影響采場(chǎng)施工，棄之則造成資源浪費(fèi)，倒轉(zhuǎn)堆存增加處理成本。 為了解決這一迫在眉睫的難題，太鋼嵐縣礦業(yè)公司與長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司合作進(jìn)行閃石型氧化礦選礦技術(shù)開發(fā)研究，為袁家村鐵礦閃石型氧化礦開發(fā)利用尋找可行的選礦工藝流程［4］。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣共計(jì)8 個(gè)，化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鐵化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

由表1 ～2 可知，礦樣鐵品位最高為34.08%（2-2#），最低27.55%（10-1#）；脈石礦物組分以SiO2為主，均屬低硫磷酸性鐵礦石；其中10-1#等礦樣中CaO和MgO 含量較高，主要是由于角閃石含量較高所致；礦樣2-3#、10-1#和11-4#礦樣中磁性鐵分布率較高，其余礦樣中鐵均有70%以上分布在赤鐵礦中，其中11-1#、11-2#和11-3#礦樣中磁性鐵分布大于20%，而2-1#、2-2#礦樣則屬赤鐵礦石。

經(jīng)鏡下鑒定、X 射線衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究查明，各礦石中礦物種類大體相同，但不同礦物含量變化較大。 鐵礦物有磁鐵礦、鏡鐵礦、赤鐵礦、假象赤鐵礦和褐鐵礦；脈石礦物均以石英居多，其次有角閃石、綠泥石、黑硬綠泥石、方解石、白云石、滑石等；其他微量礦物尚見黃鐵礦、菱鐵礦、長石、云母、綠泥石、磷灰石和金紅石等。 礦石中主要礦物含量見表3。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 礦石中鐵化學(xué)物相分析結(jié)果

表3 礦石中主要礦物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

在顯微鏡下對(duì)礦石中鐵礦物（包括磁鐵礦、假象赤鐵礦、鏡鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦）的嵌布粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。 為了取得高品位鐵精礦，通常需要達(dá)到95%左右的鐵礦物解離，單從鐵礦物粒度角度考慮，對(duì)各礦樣的磨礦細(xì)度大致為：2-1#礦樣0.026 mm，2-2#礦樣0.037 mm，2-3#礦樣0.037 mm，10-1#礦樣0.019 mm，11-1#礦樣0.026 mm，11-2#礦樣0.026 mm，11-3#礦樣0.026 mm，11-4#礦樣0.019 mm。

2 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

試驗(yàn)主要設(shè)備及藥劑見表4。

3 選礦試驗(yàn)

袁家村閃石型氧化礦8 個(gè)礦樣雖然礦物種類大體相同，但每種礦物含量有顯著差異，而且嵌布粒度也不盡相同，故針對(duì)不同的礦樣，選礦技術(shù)方案也會(huì)有所不同。 原則上盡可能地回收礦樣中的磁鐵礦、赤鐵礦和鏡鐵礦。

3.1 第一段磨選試驗(yàn)

對(duì)8 個(gè)礦樣分別進(jìn)行了不同磨礦細(xì)度下弱磁選-強(qiáng)磁選試驗(yàn)，以考查磨礦細(xì)度與弱磁與強(qiáng)磁精礦品位以及金屬回收率的關(guān)系，弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度0.2 T，強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度1.9 T、尾礦水600 L/h、精礦水3 000 L/h，結(jié)果見表5。 由表5 可以看出，隨著磨礦細(xì)度提高，弱磁精礦與強(qiáng)磁精礦品位隨之提高，但品位均達(dá)不到合格精礦要求；各礦樣均可在磨礦細(xì)度-0.075 mm 粒級(jí)占85%的條件下丟尾；礦樣2-3#、10-1#和11-3#的強(qiáng)磁精礦品位較低。

表4 主要設(shè)備及藥劑

為了查明強(qiáng)磁精礦的礦物組成，對(duì)8 個(gè)礦樣磨礦細(xì)度-0.075 mm 粒級(jí)占85%條件下的強(qiáng)磁精礦進(jìn)行了XRD 檢測(cè)，結(jié)果見表6。 結(jié)果表明，礦樣2-3#、10-1#和11-3#只適宜回收磁性鐵，其余5 個(gè)礦樣可以回收赤鐵礦。

3.2 弱磁粗精礦再磨再選試驗(yàn)

3.2.1 再磨-弱磁選試驗(yàn)

對(duì)3 個(gè)礦樣（2-3#、10-1#、11-4#）的第一段磨礦弱磁選-強(qiáng)磁選得到的弱磁粗精礦進(jìn)行了再磨-弱磁選試驗(yàn)，弱磁選一粗一精，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.2 T 和0.15 T，試驗(yàn)結(jié)果見表7。 由表7 可以看出，弱磁粗精礦再磨后采用單一弱磁選工藝，要想得到TFe 品位大于65%的精礦，礦樣2-3#再磨細(xì)度為-0.025 mm 粒級(jí)占90%，而10-1#和11-4#礦樣需要磨至-0.019 mm 粒級(jí)占90%。

表5 不同磨礦細(xì)度弱磁選-強(qiáng)磁選試驗(yàn)結(jié)果

表6 強(qiáng)磁粗精礦XRD 檢查結(jié)果

表7 不同磨礦細(xì)度弱磁選試驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 再磨-弱磁選-反浮選試驗(yàn)

為了節(jié)能降耗，采用反浮選工藝對(duì)再磨弱磁選精礦進(jìn)行了放粗精礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖1，結(jié)果見表8。 由表8 可以看出，弱磁粗精礦再磨后采用弱磁選-反浮選工藝，可以放粗精礦細(xì)度。 要得到TFe 品位大于65%的精礦，礦樣2-3#、11-4#礦樣再磨細(xì)度為-0.045 mm粒級(jí)占95%，而10-1#礦樣則需要磨至-0.038 mm 粒級(jí)占95%。

圖1 再磨弱磁-反浮選試驗(yàn)流程

3.3 混磁精礦再磨再選試驗(yàn)

為充分回收2-1#、2-2#、11-1#、11-2#和11-3#礦樣中的赤褐鐵礦，研究了再磨-弱磁選-強(qiáng)磁選-反浮選工藝和焙燒-再磨-弱磁選工藝。

3.3.1 再磨-弱磁選-強(qiáng)磁選試驗(yàn)

對(duì)2-1#、2-2#、11-1#、11-2#和11-3#礦樣的第一段磨礦弱磁選-強(qiáng)磁選得到的混磁精礦進(jìn)行了再磨-弱磁選-強(qiáng)磁選試驗(yàn)，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度0.2 T，強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度1.9 T，試驗(yàn)結(jié)果見表9。 表9 結(jié)果表明，再磨-弱磁選-強(qiáng)磁選工藝精礦品位仍達(dá)不到要求。

3.3.2 再磨-弱磁選-強(qiáng)磁選-反浮選試驗(yàn)

由于混磁精礦再磨后弱磁選-強(qiáng)磁選精礦品位仍沒有達(dá)到要求，對(duì)再磨-弱磁選-強(qiáng)磁選得到的混磁精礦進(jìn)行了反浮選試驗(yàn)。 試驗(yàn)條件為：粗選NaOH 用量1 200 g/t、SD 用量1 200 g/t、CaO 用量500 g/t、CY-86用量1 000 g/t，結(jié)果見表10。 由表10 可以看出，在這5 個(gè)礦樣中，除2-2#可以得到品位大于65%的精礦外，其余礦樣都難以達(dá)到這一要求。

3.3.3 混磁精礦焙燒-弱磁選分選工藝

由于弱磁選-強(qiáng)磁選-反浮選技術(shù)難以得到高品位鐵精礦，對(duì)8 個(gè)礦樣的混磁精礦或強(qiáng)磁精礦進(jìn)行了磁化焙燒-弱磁選工藝研究［5］。 在焙燒溫度750 ℃、還原劑配比10%、磁化焙燒時(shí)間90 min 條件下所得焙燒礦在磨礦細(xì)度-0.025 mm 粒級(jí)占95%、弱磁選一粗一精分選（尾礦合并），磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.2 T 和0.15 T，試驗(yàn)結(jié)果見表11。 由表11 可知，5 個(gè)高赤褐鐵礦樣中，除11-3#礦樣外，其余4 個(gè)礦樣均能取得精礦TFe 品位大于62%、鐵回收率大于80%的選別指標(biāo)，尤其是2-1#和2-2#，均能取得精礦TFe 品位大于67%、鐵回收率90%左右的優(yōu)異選別指標(biāo)。

表8 不同再磨細(xì)度下弱磁選-反浮選試驗(yàn)結(jié)果

表9 不同再磨細(xì)度下弱磁選-強(qiáng)磁選試驗(yàn)結(jié)果

表10 不同再磨細(xì)度下混磁精礦反浮選試驗(yàn)結(jié)果

表11 磁化焙燒-磁選試驗(yàn)結(jié)果

3.4 流程試驗(yàn)

針對(duì)高硅酸鐵含量礦樣2-3#、10-1#和11-4#采用階段磨礦、弱磁選流程進(jìn)行流程試驗(yàn)，采用階段磨礦-階段弱磁-強(qiáng)磁選-反浮選流程對(duì)2-1#、2-2#、11-1#進(jìn)行了流程試驗(yàn)，結(jié)果見表12。 流程試驗(yàn)結(jié)果表明，2-2#礦樣可以作為現(xiàn)有生產(chǎn)流程少量配礦使用，但可能會(huì)導(dǎo)致精礦硅含量升高；2-1#、2-2#、11-1#、11-2#、11-3#、11-4#等6 個(gè)礦樣可配成綜合樣，采用焙燒-弱磁選工藝處理；礦樣2-3#、10-1#和11-4#可以經(jīng)過預(yù)選作為閃石型原生礦的配礦；礦樣11-3#的試驗(yàn)指標(biāo)較差，只適宜焙燒或考慮堆存處理。

4 結(jié) 論

1） 根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，8 個(gè)礦樣中2-1#、2-2#、11-1#、11-2#、11-3#以赤褐鐵和磁性鐵為主；礦樣2-3#、10-1#和11-4#以磁性鐵和硅酸鐵為主；各個(gè)礦樣中鐵礦物的嵌布粒度均比較細(xì)。

2） 8 個(gè)礦樣采用不同選礦工藝流程，結(jié)果相差較大，以焙燒-磁選流程選礦指標(biāo)顯著提高。

3） 根據(jù)流程試驗(yàn)結(jié)果，2-2#礦樣可以作為現(xiàn)有生產(chǎn)流程少量配礦使用，但可能會(huì)導(dǎo)致精礦硅含量升高；2-1#、2-2#、11-1#、11-2#、11-3#、11-4#等6 個(gè)礦樣可配成綜合樣，采用焙燒-弱磁選工藝處理；礦樣2-3#、10-1#和11-4#可以經(jīng)過預(yù)選作為閃石型原生礦的配礦；礦樣11-3#的試驗(yàn)指標(biāo)最差，只適宜焙燒或考慮堆存處理。

表12 階磨階選流程試驗(yàn)結(jié)果