某選廠離心選礦機(jī)提高鐵精礦品位的試驗研究

武 釗，文 婭，趙紅星

(昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

某銅選礦廠設(shè)計處理量4 000 t/d(120萬t/a)，選別流程采用先浮后磁的選別原則流程，產(chǎn)出銅精礦及鐵精礦，在銅精礦中綜合回收金、銀，選銅尾礦再磁選選鐵。銅浮選后的尾礦經(jīng)過3段滾筒式磁選機(jī)選別(粗選采用CTB1245永磁筒式磁選機(jī)×2臺并聯(lián)進(jìn)行，磁場強(qiáng)度為2 400～2 800 GS；精選采用2臺CTB1235永磁串聯(lián)筒式磁選機(jī)進(jìn)行，磁場強(qiáng)度為1 200～1 600 GS)，流程圖見圖1。根據(jù)礦石品位及設(shè)計指標(biāo)，年產(chǎn)鐵精礦可達(dá)7～10萬t。

表1 選礦廠設(shè)計前銅硫尾礦選鐵試驗結(jié)果表Tab.1 Test results of copper sulphur tailings before the design of processing plant

試驗單位根據(jù)礦樣在設(shè)計前期進(jìn)行了簡單的選鐵試驗，鐵精礦品位可達(dá)66.11 %，有較好的經(jīng)濟(jì)效益，可作為選礦廠主要精礦產(chǎn)品之一，設(shè)計中將鐵精礦產(chǎn)品品位定為65.00 %(磁選鐵入選品位12.27 %)。選鐵試驗結(jié)果見表1、表2。

圖1 選礦廠生產(chǎn)流程圖Fig.1 Production flow chart of the processing plant

實際生產(chǎn)一段時間后，由于礦石性質(zhì)發(fā)生了變化，磁選鐵精礦品位未達(dá)到設(shè)計要求，只能達(dá)到52 %左右，且由于地理位置原因，經(jīng)濟(jì)價值較低。根據(jù)地域及市場情況，鐵精礦品位需達(dá)到60 %以上才能取得較為理想的經(jīng)濟(jì)效益。因此，為提高鐵精礦的經(jīng)濟(jì)效益，使得鐵精礦的指標(biāo)提升十分有必要。

1 礦石分析

1.1 礦物組成

該礦區(qū)礦石物質(zhì)成分比較復(fù)雜，金屬礦物以黃鐵礦、黃銅礦為主，輝鉬礦次之，再次是黝銅礦、自然銅、磁鐵礦、褐鐵礦、孔雀石、藍(lán)銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等，與世界典型矽卡巖銅礦的金屬硫化物礦物組合基本一致；非金屬礦物主要為石榴石(鈣鋁榴石—鈣鐵榴石是該銅礦中主要的非金屬礦物)、輝石(透輝石—鈣鐵輝石)、硅灰石、方柱石、角閃石、浮山石、綠簾石、綠泥石、陽起石、石英、絹云母、綠泥石、方解石、高嶺土等。

礦石的礦物共生組合地表為孔雀石—藍(lán)銅礦—高嶺石—褐鐵礦—銅藍(lán)；主要為黃銅礦—黃鐵礦—石英組合和輝鉬礦—石英組合。

礦石的主要有用化學(xué)成分有Cu、Au、Ag、Fe、S等，主要成礦元素Cu含量普遍較高，Au、Ag、Fe、S為礦床的伴生有益組分，原礦的化學(xué)組成詳見表3、表4，原礦主要礦物及相對含量見表5，原礦中鐵的物相分析結(jié)果見表6。

表2 選礦廠設(shè)計前試驗鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Tab.2 The results of the chemical multi-element analysis of the iron concentrates tested before the design of processing plant /%

表3 原礦熒光光譜分析結(jié)果Tab.3 Fluorescence spectrum analysis results of raw ore

表4 礦石的主要化學(xué)成分Tab.4 The main chemical composition of ore

表5 原礦主要礦物組成及其相對含量Tab.5 The main mineral composition and relative content of raw ore

表6 礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果Tab.6 Chemical phase analysis results of iron in ore

磁鐵礦石：礦區(qū)磁鐵礦石按工業(yè)類分，主要分為條帶狀和致密塊狀。其中條帶狀為磁鐵礦石的主要工業(yè)類，所占資源量較致密塊狀磁鐵礦，礦石中脈石礦物以透輝石、石榴子石為主，礦石中MFe品位達(dá)12.63 %，達(dá)到了銅礦床鐵綜合回收的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 生產(chǎn)過程中磁鐵礦堪布特征

選礦廠生產(chǎn)中銅尾礦、磁選鐵精礦鐵元素分析見表7。

一類磁鐵礦呈稀疏—致密浸染狀分布在脈石中，此類磁鐵礦的嵌布粒度較為粗大，但內(nèi)部通常因包裹有細(xì)粒脈石而是磁鐵礦粒徑細(xì)?；?，部分磁鐵礦中可見黃銅礦沿裂隙充填，或在磁鐵礦內(nèi)部見有包裹1～10 μm左右的黃銅礦；另一類呈不規(guī)則粒狀嵌布于黃銅礦、黃鐵礦與斑銅礦粒間，粒徑較為細(xì)小，與其他礦物的接觸界線多不規(guī)則，嵌布特征較為復(fù)雜。

表7 銅尾礦、磁選鐵精礦鐵元素分析結(jié)果Tab.7 Iron element analysis results of copper tailings and magnetic separation iron concentrate

1.2.1 磁選鐵精礦的結(jié)構(gòu)

交代結(jié)構(gòu)(表現(xiàn)在各種金屬硫化物之間相互穿插、充填、包裹以致形成較為復(fù)雜的鑲嵌關(guān)系，尤其在黃銅礦交代黃鐵礦、磁黃鐵礦交代黃鐵礦上最為明顯)。

1.2.2 磁選鐵精礦的構(gòu)造

浸染狀構(gòu)造：主要表現(xiàn)在絕大部分金屬硫化物呈粒度不均勻的集合體沿脈石礦物粒間分布，而按浸染的密集程度還可進(jìn)一步分為稠密浸染狀、中等稠密浸染狀和稀疏浸染狀等不同類型。

致密塊狀構(gòu)造：與前者相比，出現(xiàn)的頻率較低，鐵礦物既可單獨出現(xiàn)，也常混雜交生構(gòu)成致密狀集合體。

2 選鐵試驗

鐵精礦降硅工藝通常采用鐵粗精礦再磨+弱磁精選流程，該流程作業(yè)穩(wěn)定，產(chǎn)出的鐵精礦品位較高，但投資相對較大，能耗偏高。在試驗初期，進(jìn)行了磁場強(qiáng)度條件試驗，再磨+弱磁精選工藝條件試驗。后期主要開展了離心機(jī)探索及驗證試驗。

試驗過程分為4個階段：

第一階段為現(xiàn)有流程對照試驗：對原鐵粗精礦采用磁選機(jī)進(jìn)行磁場強(qiáng)度條件試驗，試驗結(jié)果表明，隨著磁場強(qiáng)度的變化，鐵精礦品位均無法達(dá)到60.00 %；

第二階段為再磨+弱磁精選工藝試驗：將原有鐵粗精礦研磨至細(xì)度為-200目90 %以上，磨礦產(chǎn)品再進(jìn)行磁選機(jī)精選試驗，試驗結(jié)果表明，鐵精礦品位最高達(dá)到60.20 %；

第三階段為重選探索試驗：將原有鐵粗精礦用離心機(jī)重選的方法進(jìn)行探索試驗，試驗結(jié)果表明，離心機(jī)精選試驗效果較好，鐵精礦品位能達(dá)到62 %～65 %之間；

第四階段為離心機(jī)驗證試驗：對離心機(jī)重選方法探索試驗結(jié)果進(jìn)行驗證。

2.1 磁場強(qiáng)度條件試驗

試驗樣品為選礦廠生產(chǎn)過程中的選銅尾礦，選銅尾礦化驗分析結(jié)果見表8。

表8 選銅尾礦鐵元素分析Tab.8 Iron element analysis of copper tailings

(1)磁場強(qiáng)度條件試驗1，采用1 200 GS磁場強(qiáng)度粗選+800 GS磁場強(qiáng)度精選，試驗結(jié)果見表9。

表9 CTB1 200 GS+800 GS濕選試驗結(jié)果Tab.9 CTB1200 GS+800 GS Wet separation test results

(2)磁場強(qiáng)度條件試驗2，采用JCTN3 000 GS磁場強(qiáng)度磁選，結(jié)果見表10。

表10 JCTN 3 000 GS濕選試驗結(jié)果Tab.10 JCTN 3 000 GS Wet separation test results

試驗結(jié)果可知：無論是CTB1 200 GS+800 GS濕選，或采用JCTN3 000 GS濕選，均對鐵精礦品位提高較小。

(3)磁場強(qiáng)度條件試驗3，采用1 000 GS濕式粗選和較為小的磁場強(qiáng)度進(jìn)行精選，試驗結(jié)果見表11。

表11 1 000 GS濕式粗選+600 GS(400 GS)精選試驗結(jié)果Tab.11 1000 GS wet roughing +600 GS(400 GS)ore dressing test results

從表11可知：使用1 000 GS磁場強(qiáng)度粗選后，粗精礦品位能達(dá)到47.89 %；但分別用600 GS和400 GS磁場強(qiáng)度進(jìn)行精選后發(fā)現(xiàn)，隨著磁場強(qiáng)度的降低，回收率大幅下降，且精礦品位仍未達(dá)到要求。

針對磁選對鐵精礦品位提高程度不大的情況，通過對鐵精礦進(jìn)行顯微鏡分析可知，鐵精礦內(nèi)部含有一部分硅酸鐵和帶磁性的石榴籽石，影響了鐵精礦品位，顯微鏡圖見圖2。

圖2 鐵精礦顯微鏡圖Fig.2 Microscopic view of iron concentrate

根據(jù)分析結(jié)果，為了脫去鐵精礦中的硅酸鐵和帶磁性的石榴籽石，后面可考慮采取磁選+離心機(jī)重選方式進(jìn)行探索試驗。

2.2 磨礦+弱磁選鐵試驗

試驗樣品為選礦廠生產(chǎn)過程中的選銅尾礦(與濕式磁選一組礦樣)，選銅尾礦化驗分析結(jié)果見表12。

表12 選銅尾礦鐵元素分析Tab.12 Iron element analysis of copper tailings

選銅尾礦篩析結(jié)果為-200目含量71.33 %，采用球磨機(jī)進(jìn)行磨礦、篩析，并對不同細(xì)度的磨礦產(chǎn)品進(jìn)行了磁選試驗，試驗結(jié)果見表13。

表13 不同細(xì)度磨礦產(chǎn)品+弱磁選精選(600 GS)結(jié)果Tab.13 Results of grinding minerals with different size + weak magnetic separation(600 GS)

根據(jù)試驗結(jié)果，采用磨礦+弱磁選的流程，可將磁精礦品位提高至60 %以上，但隨著磨礦細(xì)度的提高，鐵精礦品位無明顯變化，并且回收率受到影響。

2.3 離心機(jī)探索試驗

試驗樣品為選礦廠生產(chǎn)過程中的選銅尾礦(與濕式磁選一組礦樣)，選銅尾礦化驗分析結(jié)果見表14。

表14 選銅尾礦鐵元素分析Tab.14 Iron element analysis of copper tailings

給礦分別采用1 000 GS+600 GS磁選鐵精選及1 000 GS磁選粗選產(chǎn)品，試驗結(jié)果見表15-17。

表15 1 000 GS+600 GS精選——離心機(jī)1#條件探索試驗結(jié)果Tab.15 Test results of 1 000 GS+600 GS ore dressing—centrifuge 1# condition exploration

表16 1 000 GS+600 GS精選——離心機(jī)2#條件探索試驗結(jié)果Tab.16 Test results of 1 000 GS+600 GS ore dressing—centrifuge 2# condition exploration

表17 1 000 GS濕式精選——離心機(jī)3#條件探索試驗結(jié)果Tab.17 Test results of 1 000 GS+600 GS wet dressing—centrifuge 3# condition exploration

根據(jù)上述探索驗結(jié)果，確定最佳流程為1 000 GS+600 GS精選+離心機(jī)2#條件流程。最佳條件試驗指標(biāo)見表18。

表18 1 000 GS+600 GS精選—離心機(jī)2#條件試驗指標(biāo)Tab.18 Test index of 1 000 GS+600 GS ore dressing—centrifuge 2# condition

對1 000 GS+600 GS精選+離心機(jī)2#條件精選流程的鐵精礦進(jìn)行分析，試驗結(jié)果見表19。

表19 1 000 GS+600 GS精選—離心機(jī)2#條件探索試驗精礦分析結(jié)果Tab.19 Analysis results of 1 000 GS+600 GS ore dressing—concentrate centrifuge 2#condition exploration test

2.4 離心機(jī)驗證試驗

圖3 離心機(jī)試驗流程Fig.3 Centrifuge test process

為驗證離心機(jī)重選對選廠鐵精礦品位提高的效果，將選廠現(xiàn)有磁選鐵精礦作為原料，開展了驗證試驗，試驗流程見圖3。

此次磁選鐵精礦樣，選廠現(xiàn)場化驗鐵含量51.00 %～52.00 %，對其進(jìn)行鐵元素分析結(jié)果見表20。

表20 磁選鐵精礦鐵元素分析Tab.20 Iron element analysis of magnetic separation iron concentrate

試驗要求：采用離心機(jī)重選，鐵精礦品位在60.00 %以上，回收率盡量70.00 %以上，且尾礦中鐵品位要求35.00 %，作為水泥原料出售，做到無尾礦排放。

1#樣品原礦待用，2#取樣攪拌后上離心機(jī)重選，試驗條件及結(jié)果見表21。

表21 離心機(jī)不同條件下試驗結(jié)果Tab.21 Test results of centrifuge under different conditions

從試驗結(jié)果看出，隨著離心轉(zhuǎn)速增加，鐵精礦品位有下降的趨勢，回收率提高。但在轉(zhuǎn)速600 r/min時，因漂洗水增大，鐵精礦品位有所提高。上述3個條件選別后，精礦中全鐵品位達(dá)到60.00 %以上，精礦回收率也在70.00 %以上。

為滿足試驗要求，使離心機(jī)流程做到無尾礦排放，在轉(zhuǎn)速300 r/min條件下，對1#樣品進(jìn)行提高漂洗水量試驗，在保證精礦品位在60.00 %以上，盡量使尾礦中鐵品位接近40 %，見表22。

表22 離心機(jī)提高漂洗水量后完善試驗結(jié)果Tab.22 The test results of centrifuge improves after increasing the amount of rinsing water

由表22可知，漂洗水增大后，鐵精礦品位達(dá)到64.60 %，尾礦中全鐵品位為38.40 %，說明增大漂洗水量可獲得品位較好的尾礦品位，但鐵精礦回收率隨之降低。

該次試驗該磁選鐵精礦采用離心機(jī)重選，離心精礦品位達(dá)到要求。由離心機(jī)不同的條件試驗，從表21和表22可以看出來，在給礦品位≥51 %的條件下，在保證精礦≥60 %的時候，通過控制漂洗水量，尾礦可以達(dá)到35 %以上。

離心機(jī)驗證試驗得到的鐵精礦樣進(jìn)行分析檢測，其檢測結(jié)果見表23。

表23 離心機(jī)驗證試驗鐵元素分析Tab.23 Analysis of iron element in centrifuge verification test

3 結(jié) 語

(1)根據(jù)試驗情況來看，離心機(jī)的使用可以實現(xiàn)磁選鐵粗精礦降硅、提高精礦品位的目的，可達(dá)到品位62 %的鐵精礦，且尾礦達(dá)到35 %；

(2)在離心機(jī)提高鐵精礦品位的同時，為確保鐵精礦的回收率，可在生產(chǎn)中摸索更為合適的漂洗水量大??；

(3)鐵粗精礦需達(dá)到離心機(jī)選別濃度要求≥20 %；

(4)實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)該對離心機(jī)提高鐵粗精礦品位及再磨+弱磁精選流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。