某礦細(xì)粒磁鐵礦工藝礦物學(xué)及配礦綜合利用研究

高志喆 陳小艷 何云林

(1.鞍鋼集團(tuán)有限公司大孤山球團(tuán)廠；2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司)

某礦山是鞍鋼集團(tuán)重要礦區(qū)，隨著采場掘進(jìn)深度快速加深，現(xiàn)最深處已達(dá)到水平-300多米，采區(qū)深層礦石不斷揭露，礦石工藝礦物學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生較大變化；礦石嵌布粒度有的區(qū)域變細(xì)，給選廠生產(chǎn)帶來一定影響。鐵礦石的選別利用與其礦石的化學(xué)組成、礦物成分、礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物的嵌布特征密切相關(guān)。該礦山礦石均為磁性礦，對(duì)選別影響較大的主要是礦石中礦物的嵌布特征[1]，因此通過化學(xué)分析及礦石的巖相分析手段查清礦物的結(jié)晶粒度及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造顯得尤為重要。通過以上分析，查明4種類型礦石中西331礦石鐵礦物嵌布粒度屬偏細(xì)類型，選別利用時(shí)采取適當(dāng)細(xì)磨、控制配礦比例等方案，在提高采場礦石利用率的同時(shí)，可保證獲得較好的選別指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分

為詳細(xì)了解采區(qū)的礦石性質(zhì)，根據(jù)采場條件及礦石可選性將采區(qū)圈定為4種礦石類型，依次命名為東溝、西294、西331和東294礦石類型。對(duì)4種礦樣進(jìn)行鐵物相和多元素分析，結(jié)果見表1和表2。

表1 各類型礦樣鐵物相分析結(jié)果 %

表2 各類型礦樣多元素分析結(jié)果 %

由表1、表2可知，各類型礦石均為高硅、貧鐵低硫磷磁鐵貧礦。礦石中硫的含量均低于0.3%，低于鐵礦石的允許值0.5%，磷含量均小于0.1%，錳含量都低于0.2%。各類型礦石全鐵品位在28%～33%，F(xiàn)eO含量在13%～16%，磁性鐵含量在23%～30%，占全鐵的80%以上，赤鐵礦及褐鐵礦含量小于3%，屬于典型磁性礦。東溝礦石硅酸鐵含量4.14%，含量略高。碳酸鐵含量都在1%左右，對(duì)礦石選別影響較小。

1.2 礦石礦物成分分析

對(duì)各類型礦石進(jìn)行巖相分析，了解其主要鐵礦物組成，結(jié)果見表3。

表3 礦石鐵礦物組成 %

由表3可知，所有礦石類型鐵礦物以磁鐵礦為主，僅有極少量的氧化礦，碳酸鐵多集中在菱鐵礦中，而硅酸鐵多集中在鎂鐵閃石等硅酸鹽礦物中。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的構(gòu)造以條帶狀構(gòu)造為主，同時(shí)發(fā)育揉皺狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造等。西331礦石中細(xì)條帶構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造相對(duì)于其他部位較發(fā)育。

礦石的結(jié)構(gòu)以粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，但由于受混合巖化及熱液活動(dòng)影響，還發(fā)育各種交代結(jié)構(gòu)等。西331礦石中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)較多。各類型礦石中均有不同含量的各類結(jié)構(gòu)構(gòu)造，但西331與西294靠近斷層和基性巖侵入體，復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)造較多。

3 礦石嵌布特征

3.1 礦物接觸關(guān)系

脈石礦物多呈半自形—自形晶，如閃石類礦物；石英則多呈集合體狀產(chǎn)出，為他形晶，極細(xì)粒與鐵礦物共生或呈包裹體狀態(tài)，與其他礦物呈復(fù)雜接觸關(guān)系；綠泥石則呈片狀半自形集合體；后期充填的碳酸鹽礦物結(jié)晶程度較高，呈粗粒他形晶，原生碳酸鹽礦物呈隱晶態(tài)。黃鐵礦、磁黃鐵礦物、磷灰石含量極少，但其晶形發(fā)育較完整。

東溝礦石中閃石類礦物略多，其礦物接觸關(guān)系較簡單，東294礦石礦物結(jié)晶粒度較粗，這2類礦石細(xì)磨后礦物單體解離較好。西294及西331礦石中礦物結(jié)晶粒度略細(xì)，石英礦物含量略高，尤其是西331礦石較難磨。

3.2 礦物嵌布粒度

各類型礦石嵌布粒度測定結(jié)果見表4。

表4 各類型礦石嵌布粒度測定結(jié)果

由表4可知，東溝和西294礦石鐵礦物嵌布粒度中偏細(xì)，細(xì)粒部分含量中等；東294礦石鐵礦物及脈石礦物嵌布粒度分別達(dá)到51.11 μm和60.28 μm，均較粗，且-15 μm礦物含量較少，在鞍山式鐵礦中也屬嵌布粒度較粗的礦石；而西331礦石的鐵礦物和脈石礦物嵌布粒度均偏細(xì)。

4 各類型礦石可選性試驗(yàn)

通過對(duì)各類型礦石進(jìn)行可磨度試驗(yàn)，將原礦分別磨至-0.074 mm粒級(jí)不同含量進(jìn)行產(chǎn)品分析、解離度測定分析，確定采用階段磨礦[2]、單一磁選選別流程。

4.1 一段磁選試驗(yàn)

將各類型礦石磨至-0.074 mm 60%進(jìn)行一段弱磁磁選試驗(yàn)，磁場強(qiáng)度128 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 各類型礦石粗磨弱磁選別試驗(yàn)結(jié)果 %

由表5可知，經(jīng)粗磨一段磁選后，可拋掉鐵品位約7%、產(chǎn)率約40%的合格粗粒尾礦。東溝礦石硅酸鐵含量較高，所以其尾礦品位及回收率略高。

4.2 一磁精再磨試驗(yàn)

將各類型礦石一磁精磨至-0.074 mm粒級(jí)含量90%、95%并做相應(yīng)磁選管與解離度測定。試驗(yàn)結(jié)果表明，磨至-0.074 mm 95%時(shí)鐵礦物解離度才能達(dá)到85%左右，脈石礦物解離度達(dá)到60%以上。因此，決定將各類型礦石一磁精磨至-0.074 mm 95%進(jìn)行下一步單一磁選選別。

4.3 再磨后單一磁選選別試驗(yàn)

將各類型礦石一磁精再磨至-0.074 mm 95%進(jìn)行單一三段弱磁選別，工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖1 一磁精再磨后單一磁選工藝流程

表6 各類型礦石一磁精再磨后單一磁選試驗(yàn)指標(biāo) %

由表6可知，東294最終選別指標(biāo)較好，最終精礦品位達(dá)68%以上。東溝次之，最終精礦品位接近67%。西294最終精礦品位略低于67%，西331礦石精礦品位僅65.55%，較低。

4.4 綜合配礦試驗(yàn)4.4.1 配礦方案

采場境內(nèi)剩余礦石儲(chǔ)量[3]為東溝礦石810萬t、西331礦石350萬t、西294礦石180萬t、東294礦石1 000萬t。按境內(nèi)剩余儲(chǔ)量比例綜合配礦，即東溝、西294、西331、東294配礦比為37∶8∶10∶45，其-0.074 mm粒級(jí)含量95%時(shí)磁選管試驗(yàn)選別稍差(磁選管精礦鐵品位61.87%)，這是由于西331礦石工藝礦物學(xué)性質(zhì)較差，因此將西331礦石配礦比下調(diào)為8%，東294易選礦石配礦比增加為47%。綜合配礦百分比東溝、西294、西331、東294為37∶8∶8∶47。

4.4.2 綜合配礦鐵物相分析

綜合配礦鐵物相分析結(jié)果見表7。

表7 綜合配礦鐵物相分析結(jié)果 %

由表7可知，綜合配礦屬磁性礦石，含有少量的碳酸鐵和硅酸鐵，屬貧鐵磁鐵礦石。

通過綜合配礦礦樣常規(guī)可選性試驗(yàn)，確定礦樣采取階段磨礦、單一磁選選別試驗(yàn)。原礦磨至-0.074 mm 60%，經(jīng)一段磁選(磁場強(qiáng)度128 kA/m)選別，一磁精再磨至-0.074 mm 95%，再經(jīng)三段單一磁選試驗(yàn)，其磁場強(qiáng)度依次為112、104、96 kA/m。最終獲得了鐵品位為67.51%，產(chǎn)率37.68%的合格鐵精礦。綜合配礦數(shù)質(zhì)量流程見圖2。

圖2 綜合配礦階段磨礦、單一磁選數(shù)質(zhì)量流程

5 結(jié) 論

(1)某鐵礦采區(qū)礦石均為典型磁鐵貧礦。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物間接觸關(guān)系較簡單，嵌布粒度多屬中等或偏細(xì)。礦石經(jīng)細(xì)磨后其礦物單體解離參數(shù)較好，經(jīng)階段磨礦、單一磁選試驗(yàn)流程選別后能獲得較好的選別指標(biāo)。

(2)采場內(nèi)西331礦石的嵌布粒度較細(xì)，影響礦物單體解離和選別性能，適當(dāng)細(xì)磨，控制其配礦比，試驗(yàn)確定最終配礦百分比東溝∶西294∶西331∶東294合理定為37∶8∶8∶47。

(3)將綜合配礦礦石通過階段磨礦、單一磁選流程試驗(yàn)選別，拋掉鐵品位6.59%、產(chǎn)率62.32%的尾礦，獲得了鐵品位67.51%、產(chǎn)率37.68%的合格鐵精礦。通過試驗(yàn)研究，提高了采區(qū)細(xì)粒礦石的綜合利用效率，為礦山合理采礦及選廠配礦選別提供了科學(xué)依據(jù)。