山西某微細(xì)粒鐵礦石選礦工藝流程優(yōu)化試驗

吳 紅 王小玉 劉 軍 張 永

（1.安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽六安237484；2.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽合肥231562；3.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司，安徽馬鞍山243000）

近年來，鐵礦石價格的上漲為微細(xì)粒難選鐵礦石的開發(fā)利用創(chuàng)造了良好的外部條件。

目前，微細(xì)粒難選鐵礦石的常規(guī)選礦，細(xì)磨深選是基本思路［1-3］。細(xì)磨往往體現(xiàn)在塔磨機(jī)等高效磨礦和細(xì)篩與旋流器等高效分級設(shè)備的使用上；深選則主要體現(xiàn)在通過采用新型高效弱磁選、強磁選、浮選和混合力場分選設(shè)備，以及采用新型高效選礦藥劑，實現(xiàn)鐵礦物的高效、精準(zhǔn)、充分回收。

山西某微細(xì)粒難選鐵礦石生產(chǎn)指標(biāo)不理想，為了解決該問題，開展了選礦工藝優(yōu)化研究。

1 試樣性質(zhì)

1.1 試樣化學(xué)成分分析及鐵物相分析

試驗礦樣取自生產(chǎn)現(xiàn)場，屬鞍山式沉積變質(zhì)型鐵礦石，礦石類型多、硬度高、成分復(fù)雜，鐵礦物嵌布粒度微細(xì)，磨選難度大。將試樣破碎至-2 mm，對其進(jìn)行化學(xué)成分和鐵物相分析，結(jié)果分別見表1、表2。

由表1可知，試樣鐵品位為30.60%，主要雜質(zhì)成分SiO2含量為51.32%，有害成分S、P含量均較低。

由表2可知，試樣中鐵主要以赤鐵礦的形式存在，其次為磁鐵礦、假象赤鐵礦，三者累計分布率為95.17%。

1.2 鐵礦物嵌布特征

通過顯微鏡對試樣中鐵礦物的嵌布特征進(jìn)行分析，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，試樣中鐵礦物嵌布粒度微細(xì)（＜0.02 mm），主要嵌布形式有：①不規(guī)則浸染狀、稀疏浸染狀嵌布于以石英為主的脈石礦物中；②浸染狀沿石英粒間充填；③鱗片狀、絲狀浸染嵌布。結(jié)果表明，試樣中微細(xì)粒鐵礦物與脈石礦物嵌布復(fù)雜，分離難度極大，需細(xì)磨才能獲得合格的鐵精礦產(chǎn)品。

2 現(xiàn)場流程與指標(biāo)分析

該鐵礦石資源的開發(fā)利用工藝研究歷時數(shù)十年，最終確定的工藝流程為階段磨礦—弱磁選—強磁選—陰離子反浮選工藝流程，在磨礦細(xì)度為-0.076 mm占85%的條件下，依次經(jīng)過弱磁選（143 kA/m）和強磁選（796 kA/m），弱磁選和強磁選混合精礦再磨細(xì)度為-0.038 mm占85%的條件下，先濃縮脫泥，再1粗1精3掃反浮選，最終獲得鐵品位大于65%、鐵回收率大于70%的鐵精礦［4-8］。

受現(xiàn)場裝備水平、藥劑制度、技術(shù)條件的影響，現(xiàn)流程暴露出兩大突出問題［9］：①強磁選尾礦鐵品位達(dá)11%～12%，鐵損失率大于15%；②絮凝劑濃縮脫泥的回水再利用影響反浮選效果，導(dǎo)致浮選尾礦鐵品位偏高（一般為20%～22%），其中-20 μm粒級鐵品位約為35%，占浮選尾礦鐵總量的72%左右。

近年來，立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步，其背景磁感應(yīng)強度可達(dá)1.5～1.8 T［10］，對微細(xì)粒級鐵礦物的回收能力大大增強［11-12］。為解決該微細(xì)粒難選鐵礦石選別過程中強磁選尾礦鐵品位高、浮選指標(biāo)不佳等問題，通過優(yōu)化一段強磁選磁場強度，并對二段細(xì)磨產(chǎn)品采用弱磁選—強磁選拋尾來取代絮凝脫泥，以確定適宜的選礦工藝流程，為現(xiàn)場技術(shù)改造提供參考。

3 試驗設(shè)備及藥劑

弱磁選試驗設(shè)備為φ400 mm×300 mm電磁筒式磁選機(jī)；強磁選試驗設(shè)備為SLon-750立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，磁介質(zhì)棒直徑為2 mm，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為2 r/min，脈動沖次為186次/min；浮選試驗設(shè)備為XFDⅢ型單槽浮選機(jī)。

浮選試驗中使用的NaOH、淀粉、CaO為南京化學(xué)試劑股份有限公司生產(chǎn)的工業(yè)純試劑，RA-915為本鋼礦業(yè)公司南芬選礦廠生產(chǎn)的工業(yè)純試劑。

4 試驗結(jié)果與討論

4.1 一段強磁選磁場強度試驗

為確定適宜的一段強磁選磁場強度，固定一段弱磁選磁場強度為143 kA/m，在磨礦細(xì)度為-0.076 mm占85%的條件下，考察一段強磁選磁場強度對產(chǎn)品指標(biāo)的影響，結(jié)果見表3。

由表3可知，隨著一段強磁選磁場強度的增加，一段強磁選精礦鐵品位及尾礦鐵品位均降低，強磁選精礦鐵回收率提高，綜合考慮，確定一段強磁選磁場強度為1 114 kA/m。

4.2 二段強磁選磁場強度試驗

為降低絮凝劑及礦泥對浮選指標(biāo)產(chǎn)生的不利影響，本試驗對二段磨礦產(chǎn)品采用二段弱磁選—強磁選拋尾來取代原流程的絮凝脫泥。

為確定適宜的二段強磁選磁場強度，以一段弱磁選—強磁選混合精礦為給礦，固定二段弱磁選磁場強度為143 kA/m，在二段磨礦細(xì)度為-0.038 mm占85%的條件下，考察二段強磁選磁場強度對產(chǎn)品指標(biāo)的影響，結(jié)果見表4。

由表4可知，增大二段強磁選磁場強度后，二段強磁選別指標(biāo)相差不大，為了保證反浮選給礦入浮品位，確定二段強磁選磁場強度為637 kA/m。

對二段強磁選給礦、二段強磁選精礦、二段強磁選尾礦分別進(jìn)行粒度分析，結(jié)果分別見表5～表7。

由表5～表7可知，二段強磁選給礦-10 μm粒級含量為27.22%，-20 μm粒級含量為48.79%；二段強磁選精礦-10 μm粒級含量為22.19%，-20 μm粒級含量為44.21%；二段強磁選尾礦-10 μm粒級含量為37.95%，-20 μm粒級含量為59.80%。結(jié)果表明，入浮前采用弱磁選—強磁選進(jìn)行拋尾、脫泥具有可行性。

4.3 陰離子反浮選試驗

4.3.1 RA-915用量試驗

采用“1粗1精”試驗流程，固定1次精選RA-915用量為150 g/t，在1次粗選浮選濃度為25%、溫度為30℃的條件下，依次添加NaOH 1 200 g/t、淀粉1 000 g/t、CaO 500 g/t，考察 RA-915用量對浮選指標(biāo)的影響，中礦和粗選尾礦合并為尾礦，試驗結(jié)果見表8。

由表8可知，隨著粗選RA-915用量增加，浮選精礦鐵品位升高，鐵作業(yè)回收率降低；當(dāng)粗選RA-915用量為900 g/t時，浮選精礦鐵品位達(dá)到66.53%。綜合考慮，確定粗選RA-915用量為900 g/t。

4.3.2 閉路試驗

采用1粗1精3掃試驗流程，進(jìn)行閉路浮選試驗，具體流程見圖2，結(jié)果見表9。

由表9可知，經(jīng)1粗1精3掃閉路浮選試驗，可獲得浮選鐵精礦鐵品位66.13%、鐵回收率88.44%的良好指標(biāo)。

4.4 全流程試驗

根據(jù)上述試驗結(jié)果，計算并繪制全流程試驗數(shù)質(zhì)量流程圖，結(jié)果見圖3。

5 結(jié) 論

（1）某微細(xì)粒鐵礦石主要回收成分鐵品位為30.60%，主要雜質(zhì)成分SiO2含量為51.32%，有害成分S、P含量均較低；鐵主要以赤鐵礦的形式存在，其次為磁鐵礦、假象赤鐵礦，三者累計分布率為95.17%；微細(xì)粒鐵礦物與脈石礦物嵌布復(fù)雜，分離難度極大。

（2）在磨礦細(xì)度為-0.076 mm占85%的條件下，經(jīng)過一段弱磁選—強磁選，磁場強度分別為143 kA/m、1 114 kA/m，強磁選尾礦鐵品位低至6.18%，鐵回收率損失僅4.82%。

（3）采用弱磁選—強磁選替代原絮凝脫泥工藝，在二段磨礦細(xì)度為-0.038 mm占85%的條件下，經(jīng)過二段弱磁選—強磁選，磁場強度分別為143 kA/m、637 kA/m，二段強磁選精礦-10 μm粒級含量為22.19%，-20 μm粒級含量為44.21%，相比二段強磁選給礦分別降低了5.03個百分點、4.58個百分點。此外，浮選給礦（由二段弱磁選、強磁選精礦合并）鐵品位可由39.90%大幅提高到48.36%，降低了浮選提質(zhì)降雜的難度。

（4）采用1粗1精3掃閉路浮選流程，在1次粗選浮選濃度為25%、溫度為30℃的條件下，依次添加NaOH 1 200 g/t、淀粉 1 000 g/t、CaO 500 g/t，RA-915粗選、精選用量用量分別為900 g/t、150 g/t，最終可獲得鐵品位66.13%、鐵回收率88.44%的浮選鐵精礦，浮選尾礦鐵品位僅為15.83%。