甘肅某鐵礦磁—重—浮聯(lián)合分選試驗研究

李宏建，楊 誠

（1.中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330000；2.安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032）

隨著國內(nèi)外鐵礦資源的持續(xù)開采利用，易選富礦石逐漸枯竭，高效開發(fā)利用“貧、細(xì)、雜”鐵礦石成為鐵礦資源利用的重要途徑[1,2]。按脈石種類可將鐵礦石分為石英型鐵礦和硅酸鹽型鐵礦，其中石英型鐵礦石較易處理，而硅酸鹽型鐵礦石處理難度較大。菱鐵礦一般與赤(褐)鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等鐵礦物相互伴生，含菱鐵礦的鐵礦石利用率較低，相當(dāng)數(shù)量的菱鐵礦作為尾礦丟棄[3]。

常規(guī)選礦工藝無法有效回收這些難選鐵礦物，雖然傳統(tǒng)磁化焙燒方法在一定程度上有效，但存在環(huán)境污染和能源浪費(fèi)嚴(yán)重的缺點，因此，如何高效友好地利用這些含菱鐵礦、含硅酸鐵脈石的難選鐵礦石資源顯得十分重要[4]。張雙愛等[5]采用磁選、磁-重選、反浮選等工藝對酒鋼的周邊礦山某低品位鐵精礦進(jìn)行了提質(zhì)降雜試驗研究，可獲得鐵品位61.61%、回收率97.87%、SiO2含量7.5%的鐵精礦。王彩虹等[6]以鏡鐵山粉礦強(qiáng)磁粗選尾礦中-0.037mm粒級物料為選別原料，進(jìn)行了高梯度磁選機(jī)聚磁介質(zhì)優(yōu)化研究，采用優(yōu)化磁系的方法獲得了在精礦品位不下降的前提下，回收率可提高3個百分點以上的較好指標(biāo)。本文針對甘肅某含菱鐵礦和硅酸鐵脈石礦物的鐵礦石，通過磁選-重選-浮選聯(lián)合流程試驗確定了最佳工藝條件，獲得了較好的選別工藝指標(biāo)。

1 礦石原料及試驗方法

1.1 礦石性質(zhì)

試驗中所用礦石為從現(xiàn)場取得0mm～15mm粒級粉礦，礦石的物相組成和化學(xué)成分含量分別如圖1和表1所示。

圖1 礦石XRD分析

表1 礦石XRF分析%

從XRD和XRF分析結(jié)果可以看出，礦石中的金屬礦物主要為赤鐵礦和菱鐵礦，鐵品位為36.23%；礦石中Si、Ca、Mg等元素主要分布于石英、綠泥石和白云母等脈石礦物中，有害雜質(zhì)P元素含量極低，僅為0.05%。

通過篩分法研究礦石的粒度分布，如圖2所示，礦石粒度主要分布在2mm～8mm，分布較集中，粒度分布研究可為磨礦工藝的制定提供參考。

圖2 礦石粒度分布

1.2 試驗藥劑及試驗方法

1.2.1 試驗藥劑

浮選所用的pH調(diào)整劑為鹽酸和氫氧化鈉，抑制劑為淀粉，捕收劑為JQ，其中鹽酸和氫氧化鈉為分析純，淀粉為工業(yè)純，均購于南京化學(xué)試劑股份有限公司；JQ為工業(yè)純，取自現(xiàn)場。

1.2.2 試驗方法

試驗中收集分選產(chǎn)品并對其過濾、烘干后，經(jīng)化學(xué)分析后獲得產(chǎn)品品位，通過計算獲得產(chǎn)品回收率。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 一段磁選磨礦細(xì)度試驗

圖4 磨礦細(xì)度磁選試驗流程圖

不同磨礦細(xì)度條件下的磁選試驗流程圖和結(jié)果分別如圖3和表2所示，可以看出隨著磨礦細(xì)度的增大，磁選精礦的品位逐漸增大，而回收率則緩慢減小。-74μm含量由80%增大到95%時，磁選精礦的鐵品位由49.61%升高至51.26%，同時回收率由34.40%降低至32.50%，磁選尾礦中鐵回收率由14.36%升高至16.48%。綜合考慮，確定一段磁選的磨礦細(xì)度為-74μm含量80%。

表2 不同磨礦細(xì)度磁選試驗結(jié)果

2.2 一段磁選磁場強(qiáng)度試驗

在確定最佳磨礦細(xì)度的基礎(chǔ)上，研究不同磁選場強(qiáng)度對分選指標(biāo)的影響，結(jié)果如表3所示。一段磁選粗選磁場強(qiáng)度由2000 Oe增大至5000 Oe和8000 Oe時，精礦品位由49.61%分別降低至48.74%和44.12%，同時回收率分別升高至35.85%和73.23%。另外增加掃選磁場強(qiáng)度同樣會使中礦品位降低，同時回收率增加。另外中礦鐵品位均在30%～44%范圍內(nèi)，這說明礦石的單體解離度不滿足要求，為了獲得鐵品位大于51%的產(chǎn)品，還需繼續(xù)進(jìn)行磨礦和磁選，在盡可能提高回收率的前提下，確定最佳磁場強(qiáng)度為“8000 Oe+10000 Oe+12000 Oe”。

表3 不同磁場強(qiáng)度試驗結(jié)果

2.3 二段磁選磨礦細(xì)度試驗

在一段磁選的基礎(chǔ)上，將一段磁選精礦、中1和中2合并，再磨后進(jìn)行了磁選試驗。首先設(shè)定磁選場強(qiáng)“2000 Oe+6000 Oe+10000 Oe”，考察了不同磨礦細(xì)度下的磁選分選指標(biāo)，結(jié)果表4所示。-45μm含量由80%增大至90%，精礦品位增加了1.54個百分點，同時回收率增加了4.38個百分點，可見增加磨礦細(xì)度有利于精礦的產(chǎn)品質(zhì)量；而當(dāng)-45μm含量由90%增大至95%時，精礦品位降低了0.19個百分點，同時回收率下降了1.23個百分點，說明磨礦過細(xì)反而不利于精礦產(chǎn)品的回收，綜合考慮確定二段磨礦細(xì)度為-45μm含量90%。

表4 不同磨礦細(xì)度磁選試驗結(jié)果

2.4 二段磁選磁場強(qiáng)度試驗

不同場強(qiáng)條件下的二段磁選結(jié)果如表5所示，從試驗結(jié)果可以看出，增加磁選磁場強(qiáng)度后磁選精礦和中礦的回收率均上升，同時品位降低；當(dāng)二段磁選粗選磁場為2000 Oe時，所得精礦品位為52.75%，滿足品位51%的要求，因此可適當(dāng)增大掃選的場強(qiáng)，減少尾礦中的鐵損失，綜合考慮確定二段磁選場強(qiáng)為“2000 Oe+6000 Oe+10000 Oe”，此時鐵在磁選尾礦中的損失為15.44%。

表5 不同磁場強(qiáng)度試驗結(jié)果

2.5 二段磁選中礦重選探索試驗

由于本次研究的礦石中含有含鐵硅酸鹽脈石綠泥石，此類礦石表面含鐵，其對外表現(xiàn)為與鐵礦相似的表面化學(xué)性質(zhì)，因此將二段磁選產(chǎn)品中1和中2合并，探索了三種重選設(shè)備對其分選效果，嘗試?yán)弥剡x的方法對二段磁選中礦進(jìn)行富集，同時去除其中的含鐵硅酸鹽脈石，為后續(xù)的浮選創(chuàng)造良好的環(huán)境。試驗結(jié)果如表6所示，可以看出，在三種重選設(shè)備中，懸振錐面選礦機(jī)所獲得精礦品位和作業(yè)回收率分別為49.49%和90.04%，明顯優(yōu)于螺旋溜槽和搖床。這說明傳統(tǒng)重選設(shè)備不適于分選此粒級的鐵礦石。

表6 不同重選方法條件下試驗結(jié)果

2.6 懸振錐面選礦機(jī)條件試驗

2.6.1 振動頻率試驗

由于懸振錐面選礦機(jī)的選礦指標(biāo)較好，因此繼續(xù)對此重選方法進(jìn)行了研究，考察了不同懸振錐面選礦機(jī)分選面振動頻率和轉(zhuǎn)動頻率對分選指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖5和圖6所示。如圖5所示，分選面轉(zhuǎn)動頻率為8Hz，重選精礦的品位隨分選面振動頻率的增大而呈上升趨勢，同時回收率緩慢下降，當(dāng)分選面振動頻率由20Hz增大至22 Hz時，精礦品位提高了0.18個百分點，而回收率下降了2.19個百分點，可見振動頻率過大不利于鐵的回收。

圖5 振動頻率試驗結(jié)果

圖6 轉(zhuǎn)動頻率試驗結(jié)果

2.6.2 轉(zhuǎn)動頻率試驗

分選面轉(zhuǎn)動速度直接決定了分選物料在設(shè)備上的停留時間，對其運(yùn)動軌跡也有著重大影響，對精礦的品位及回收率起到?jīng)Q定性作用。因此在確定分選面最佳振動頻率的基礎(chǔ)上，繼續(xù)考察了轉(zhuǎn)動頻率對重選精礦質(zhì)量的影響，結(jié)果見圖6?？梢钥闯?，隨著分選面轉(zhuǎn)動頻率的增大，精礦中鐵品位逐漸升高，而回收率緩慢下降，在頻率為10Hz時的精礦品位和回收率分別為49.97%和89.55%，效果最佳。

2.7 重選粗精礦反浮選試驗

為進(jìn)一步提高精礦品位，將重選精礦進(jìn)行了反浮選試驗，試驗pH=9，淀粉用量500g/t，JQ 200g/t，試驗結(jié)果如圖7所示。淀粉的添加抑制了鐵礦物的上浮，使得鐵精礦的回收率與淀粉用量呈正比關(guān)系，但是淀粉用量過大會抑制一部分脈石，造成精礦鐵品位下降，綜合考慮選擇淀粉用量600g/t，此時精礦鐵品位和回收率分別為52.24%和78.74%。

圖7 淀粉用量試驗

2.8 磁-重-浮聯(lián)合流程閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了磁-重-浮聯(lián)合分選閉路試驗，試驗結(jié)果數(shù)質(zhì)量流程圖如圖8所示。經(jīng)過磁-重-浮聯(lián)合，所獲得精礦鐵品位和回收率分別為52.30%和66.61%，其化學(xué)組成分析結(jié)果如表7所示，從中可以看出，產(chǎn)品中所含有害成分較少，滿足企業(yè)要求。

表7 精礦XRF分析%

圖8 磁-重-浮聯(lián)合分選閉路試驗，試驗結(jié)果數(shù)質(zhì)量流程圖

3 結(jié)論

（1）甘肅某鐵礦鐵品位36.23%，有用礦物主要為赤鐵礦和菱鐵礦，脈石主要是石英、綠泥石和白云母等。

（2）經(jīng)過階段磨礦-磁選工藝，可獲得鐵品位和回收率分別為52.75%和26.15%的精礦。

（3）以懸振錐面選礦機(jī)對磁選中礦重選，可使精礦鐵品位提高5.47個百分點，作業(yè)回收率高達(dá)90.04%。

（4）經(jīng)磁-重-浮聯(lián)合分選，獲得鐵品位52.30%、鐵回收率66.61%的最終精礦。