混合磁選精礦物相分析

蘇興國(guó)，馬自飛，楊 光，馬藝聞，袁立賓，金 磊

（1.鞍山鋼鐵集團(tuán)有限公司 東鞍山燒結(jié)廠，遼寧 鞍山 114001；2.遼寧科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

某燒結(jié)廠礦石原料含有較多碳酸鹽礦物，且以菱鐵礦為主，采用“分步浮選”工藝來(lái)達(dá)到較好的生產(chǎn)指標(biāo)［1-3］。但隨著礦石的逐年開(kāi)采，礦物組成也在不斷發(fā)生著變化。近年來(lái)，某燒結(jié)廠“分步浮選”時(shí)，發(fā)現(xiàn)浮選藥劑用量遠(yuǎn)大于常規(guī)反浮選工藝中藥劑用量。為了探明其原因進(jìn)而實(shí)現(xiàn)反浮選過(guò)程藥劑制度的優(yōu)化，需要進(jìn)行深入的礦物學(xué)分析，進(jìn)一步明確混合磁選精礦礦石性質(zhì)。已有研究從浮選機(jī)理和藥劑等方面進(jìn)行了分析［4-6］，但未能完全解決藥劑用量過(guò)大的問(wèn)題。自動(dòng)礦物分析儀（Mineral liberation analyser，MLA）是近年迅速發(fā)展起來(lái)的工藝礦物學(xué)研究手段，在鉛鋅礦、膠磷礦、稀土礦物等研究中廣泛應(yīng)用［7-9］。本文采用MLA自動(dòng)礦物分析儀全面表征混合磁選精礦的礦石性質(zhì)，為分析后續(xù)浮選藥劑制度優(yōu)化提供更完整的數(shù)據(jù)支撐。

1 原料及分析方法

樣品取自某燒結(jié)廠分選流程中的混合磁選精礦。礦樣經(jīng)脫水處理后，經(jīng)過(guò)篩分、混勻、縮分，制得測(cè)試樣品。

首先進(jìn)行檢測(cè)樣品預(yù)處理，取100 g均質(zhì)樣品，篩分后用5 g環(huán)氧樹脂和固化劑充分混勻固化，采用歐譜檢測(cè)儀器有限公司OU6310型號(hào)金相試樣磨拋機(jī)進(jìn)行拋光，再使用北京博遠(yuǎn)微納公司ETD-2000C型離子濺射蒸發(fā)儀進(jìn)行噴碳處理。

樣品在放大254.74倍的條件下用X射線模式（BSE、XBSE）進(jìn)行測(cè)試。礦物分析的工作距離為10.82 mm，測(cè)量精度為每個(gè)像素0.56μm，探針電流為10 nA，總電子束加速電壓為20 kV。以環(huán)氧樹脂為背景（BSE灰度值<35），以金屬為上限（BSE灰度值>255），設(shè)置背散射電子（BSE）圖像灰度級(jí)校準(zhǔn)。測(cè)試得到的數(shù)據(jù)由MLA特定軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 物相分析

通過(guò)MLA自動(dòng)礦物分析儀結(jié)合掃描電鏡、能譜分析儀對(duì)該混合磁選精礦進(jìn)行物相分析，測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表1?；旌洗胚x精礦的主要有用礦物是磁/赤鐵礦，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.06%。主要脈石礦物是石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.00%，其次為綠泥石、斜方輝石、鐵鈉透閃石、伊利石、鈉長(zhǎng)石、白云石，含有少量的角閃石、方解石、鋇冰長(zhǎng)石、直閃石、黑云母、正長(zhǎng)石、鐵質(zhì)輝石、斜綠泥石、鈮葉石、鈣鎂閃石、菱鐵礦、磷灰石、黃鐵礦，并含有極少量的海綠石、鐵白云石、三斜鐵輝石、阿姆斯特朗巖、高嶺土等?；旌洗胚x精礦礦物組成非常復(fù)雜，都會(huì)對(duì)后續(xù)浮選藥劑用量產(chǎn)生影響。

表1 混合磁選精礦的礦物定量結(jié)果Tab.1 Mineral quantitative results of mixed magnetic concentrate

2.2 Fe元素在礦物中的分布

混合磁選精礦中Fe元素的化學(xué)物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。Fe元素主要分布在磁/赤鐵礦中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.05%；其次分布在綠泥石、鐵鈉透閃石和斜方輝石中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為6.02%、3.43%和2.78%；少量分布在黑云母、鐵質(zhì)輝石、菱鐵礦、鈮葉石、黃鐵礦、直閃石、伊利石、斜綠泥石中；痕量分布在輝鐵巖、尖晶石、海綠石、鐵白云石、脆砷鐵礦、綠簾石、鈣鐵榴石、鈦鐵礦、磷鎢礦、綠鱗石、次透輝石等。對(duì)浮選過(guò)程影響較大的菱鐵礦含量很低，只有0.56%。

表2 混合磁選精礦中Fe元素的化學(xué)物相分析結(jié)果Tab.2 Chemical analysis of Fe in mixed magnetic concentrate

含鐵礦物種類繁多，且眾多含鐵礦物均為脈石礦物，在分步浮選工藝和陰離子反浮選工藝中均不能對(duì)含鐵脈石礦物進(jìn)行高效分選，眾多含鐵脈石礦物會(huì)顯著降低精礦的品位。

2.3 化學(xué)元素分析

混合磁選精礦經(jīng)能譜分析檢測(cè)出來(lái)的元素主要有Fe、O、Si、Mg、Ca、Al等，S、P等其他元素含量很少?；瘜W(xué)元素分析結(jié)果如表3所示。

表3 混合磁選精礦中多元素分析結(jié)果Tab.3 Multi element analysis of mixed magnetic concentrate

2.4 粒度分布

混合磁選精礦的粒度以及其中磁/赤鐵礦和石英粒度分布檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表4、表5和圖1。礦、磁/赤鐵礦和石英的粒度粗細(xì)順序?yàn)椋夯旌洗胚x精礦<磁/赤鐵礦<石英，且混合磁選精礦中的其他脈石礦物的粒度較細(xì)，易于泥化，容易吸附罩蓋在磁/赤鐵礦表面，增加浮選分離難度，也使藥劑用量增加［10］。

圖1 混合磁選精礦、磁/赤鐵礦和石英的粒度分布曲線Fig.1 Particle size distribution curves of mixed magnetic concentrate，magnetite/hematite，and quartz

表4 混合磁選精礦及磁/赤鐵礦與石英粒度分布Tab.4 Particle size distributions of mixed magnetic concentrate，magnetite/hematite，and quartz

表5 混合磁選精礦及磁/赤鐵礦與石英的P值表Tab.5 P values of mixed magnetic concentrate，magnetite/hematite，and quartz

2.5 單體解離度分析

混合磁選精礦中的磁/赤鐵礦和石英與其他含量較多礦物的連生關(guān)系見(jiàn)表6，磁/赤鐵礦、石英單體解離度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 混合磁選精礦中磁/赤鐵礦和石英與其他礦物的連生關(guān)系Tab.6 Association of magnetite/hematite and quartz with other minerals in mixed magnetic concentrate

表7 不同連生比例下磁/赤鐵礦和石英的分配百分含量，%Tab.7 Distribution percentages of magnetite/hematite and quartz at different successive ratios，%

混合磁選精礦、磁/赤鐵礦和石英的粒度主要是小于0.074 mm的物料，80%的物料粒度分別小于32.07μm、35.80μm和39.90μm?；旌洗胚x精

磁/赤鐵礦100%單體解離的顆粒僅占22.94%，石英100%單體解離的顆粒占41.48%。磁/赤鐵礦和石英與眾多的礦物都有連生關(guān)系。與磁/赤鐵礦連生含量較多的礦物是石英、鈮葉石、角閃石、綠泥石、鐵鈉透閃石和斜方輝石等。與石英連生含量較多的礦物是磁/赤鐵礦、角閃石、綠泥石、鐵鈉透閃石和斜方輝石等。石英與磁/赤鐵礦連生含量最高，當(dāng)連生顆粒進(jìn)入鐵精礦會(huì)降低鐵精礦品位，進(jìn)入尾礦會(huì)提高尾礦品位降低鐵精礦回收率；磁/赤鐵礦與其他礦物連生會(huì)帶來(lái)同樣的結(jié)果，當(dāng)連生顆粒進(jìn)入鐵精礦會(huì)降低鐵精礦品位，進(jìn)入尾礦會(huì)提高尾礦品位降低鐵精礦回收率；石英與其他礦物連生會(huì)降低對(duì)石英分選的選擇性，在浮選分離過(guò)程中，石英連生體浮選進(jìn)入精礦會(huì)造成浮選精礦品位偏低，石英連生體（連生體為含鐵礦物）進(jìn)入尾礦會(huì)造成浮選回收率偏低。

2.6 Fe理論品位與回收率關(guān)系

混合磁選精礦中Fe元素的理論最高回收率與精礦品位之間的關(guān)系如圖2所示。隨著精礦品位的升高，理論最高回收率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)要求達(dá)到的精礦品位為65%的情況下，理論最高回收率為85.34%。

圖2 混合磁選精礦中Fe元素的品位與理論最高回收率關(guān)系曲線Fig.2 Relation between grade and theoretical maximum recovery of Fe in mixed magnetic concentrate

3 結(jié)論

（1）采用MLA礦物自動(dòng)分析儀對(duì)某燒結(jié)廠混合磁選精礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，混合精礦的礦物組成非常復(fù)雜，磁/赤鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.06%，脈石礦物以石英為主，占比29%，其次為綠泥石，占比5.89%，對(duì)浮選過(guò)程影響較大的菱鐵礦含量很低，只有0.56%。（2）粒度粗細(xì)順序?yàn)椋夯旌洗胚x精礦<磁/赤鐵礦<石英。混合磁選精礦中脈石礦物粒度較細(xì)，易于泥化，增加了浮選分離的難度。（3）磁/赤鐵礦100%單體解離的顆粒占22.94%，石英100%單體解離的顆粒占41.48%，較低的磁/赤鐵礦和石英單體解離度，會(huì)顯著降低浮選分離效果，增加藥劑消耗。（4）隨著精礦品位的升高，理論最高回收率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)要求達(dá)到的精礦品位為65%的情況下，理論最高回收率為85.34%。