四川某銅礦制備超級(jí)鐵精礦的試驗(yàn)研究*

吳臣星，李耀宏，尹興思，李樹勛，廖傳宇

（涼山礦業(yè)股份有限公司，四川 會(huì)理 615100）

超級(jí)鐵精礦目前國(guó)家還沒有統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的主要分為兩類，一種是指鐵品位高于 69.00%，二氧化硅及其他雜質(zhì)（酸不溶物）含量小于3.00%的磁鐵礦精礦，主要用于生產(chǎn)海綿鐵。一種是指鐵品位高于 71.50%，二氧化硅含量不超過0.2%，其他雜質(zhì)（酸不溶物） 含量不超過3%的磁鐵礦精礦，超級(jí)鐵精礦既是選礦的深加工產(chǎn)品，又是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ男滦凸δ懿牧?，在粉末冶金、磁性材料、電子、化工和環(huán)保等領(lǐng)域，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力[1]。四川某銅礦采用尾礦磁選工藝回收伴生的磁鐵礦，目前能夠生產(chǎn)鐵品位為 58.25%、SiO2含量為12.54%，Al2O3含量為2.80%的常規(guī)鐵精礦，生產(chǎn)的鐵精礦品位低于國(guó)內(nèi)平均水平，為加快推進(jìn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)一步提高企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益，主動(dòng)適應(yīng)和創(chuàng)造市場(chǎng)需求，開展選礦試驗(yàn)研究，進(jìn)一步探索降低鐵精礦中雜質(zhì)，生產(chǎn)超級(jí)鐵精礦的可行性。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原礦礦物組成

礦石中的金屬礦物主要為磁鐵礦，偶見黃鐵礦和黃銅礦；非金屬礦物主要由石英組成，偶見長(zhǎng)石、云母、綠泥石和方解石。磁鐵礦呈灰色，反射率 R=±21，均質(zhì)，無內(nèi)反射，棱角狀碎屑，強(qiáng)磁性，粒徑多在（0.01～0.05）mm之間，少數(shù)粒徑在（0.05～0.1） mm之間。黃鐵礦呈淺黃白色，反射率R=±54，均質(zhì)，無內(nèi)反射，棱角狀碎屑或半自形粒狀被包裹在透明礦物顆粒中，顆粒細(xì)小，粒徑（0.02～0.05） mm。黃銅礦呈淺銅黃色，反射率 R=±47，顯均質(zhì)性，無內(nèi)反射，粒徑多在（0.02～0.05） mm之間。石英含量約6%，無色，干涉色一級(jí)灰白或淡黃，棱角狀碎屑，粒徑多在（0.05～0.2） mm之間。云母含量<1%，由白云母和黑云母組成，片狀碎屑，最大粒徑0.25 mm左右。長(zhǎng)石含量<1%，無色，棱角狀碎屑，主要為斜長(zhǎng)石，部分顆粒見聚片雙晶，含量少，最大粒徑0.3 mm左右。方解石：含量<1%，見閃突起，粒徑多在（0.05～0.2） mm之間。綠泥石：含量<1%，淺綠色，一級(jí)干涉色，鱗片狀集合體，由黑云母蝕變形成。

1.2 原礦化學(xué)多元素分析

對(duì)原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.1 Multi-element chemical analysis results of raw ore%

1.3 原礦鐵物相分析

對(duì)原礦進(jìn)行鐵物相分析，結(jié)果見表2。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果Tab.2 Analysis results of iron phase in raw ore %

1.4 原礦粒度篩析

對(duì)原礦進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表3。

表3 篩析結(jié)果Tab.3 Screening results

1.5 原礦性質(zhì)總結(jié)

鐵精礦中主要雜質(zhì)SiO2的含量為12.54%，Al2O3的含量為2.8%，TFe含量為58.25%；脈石礦物以硅酸鹽為主，其它有害元素硫和磷含量均不高，表2表明：鐵主要以磁鐵礦形式存在，磁鐵礦中鐵的分布率均大于96%，其它含鐵礦物的含量很低，見少量赤鐵礦、黃鐵礦等，且基本不具有強(qiáng)磁性；通過繼續(xù)磨礦-磁選，可提升磁性鐵占有率，進(jìn)而提升鐵精礦純度。此次選礦試驗(yàn)?zāi)康闹饕墙倒?、鋁。表3表明，原礦粒度越細(xì)，解離程度越高，鐵品位越高，-0.038 mm粒級(jí)品位達(dá)到66.97%。+0.09 mm粒級(jí)品位較低，表明大于該粒級(jí)原礦連生體含量多。

2 磁選試驗(yàn)研究

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

使礦物達(dá)到單體解離是制作超級(jí)鐵精礦的必要條件，磨礦細(xì)度是影響分選效果的重要因素，磨礦細(xì)度不足會(huì)導(dǎo)致脈石連生體殘存在精礦中，磨礦粒度過細(xì)會(huì)導(dǎo)致細(xì)粒磁鐵礦損失于尾礦中[2]。首先對(duì)原礦進(jìn)行細(xì)磨，然后進(jìn)行磁選粗選，進(jìn)一步提高精礦品位。磁選作業(yè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.14 T。試驗(yàn)主要考察不同的磨礦細(xì)度下對(duì)精礦品位的影響。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程圖Fig.1 Test flow chart of grinding fineness

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness

圖2結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度的增加鐵粗精礦鐵品位明顯提高，回收率略有下降，當(dāng)磨礦細(xì)度大于-0.038 mm占85%時(shí)，鐵粗精礦鐵品位變化不明顯。因此，最佳的磨礦細(xì)度為-0.038 mm占85%。

2.2 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.038 mm為85%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為：0.08 T、0.1 T、0.12 T、0.14 T條件下粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖3 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)流程圖Fig.3 Magnetic field intensity test flow chart of rough concentration

圖4 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Test results of magnetic field intensity of rough concentration

通過圖4結(jié)果可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵粗精礦品位略有下降，回收率略有上升，但總體影響較小。綜合考慮，粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度選為0.14 T。

2.3 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.038 mm為85%，粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.14 T，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為：0.08 T、0.1 T、0.12 T、0.14 T條件下進(jìn)行精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖5 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)流程圖Fig.5 Magnetic field intensity test flow chart of cleaning concentration

圖6 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Test results of magnetic field intensity of cleaning concentration

圖6結(jié)果表明，隨著精選磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵精礦品位略有下降，回收率略有上升，但總體影響較小。在精選磁場(chǎng)強(qiáng)度選為0.12 T的條件下能夠獲得TFe品位為69.26%，TFe回收率為97.12%的優(yōu)良指標(biāo)。

2.4 精選磁選柱試驗(yàn)

磁鐵礦顆粒本身具有磁體性質(zhì)，磁鐵礦顆粒之間相互吸引，因而會(huì)“成團(tuán)”“接鏈”，形成磁團(tuán)聚現(xiàn)象，磁團(tuán)聚會(huì)包裹著脈石及連生體礦物，降低磁選過程選擇性[3]。磁選柱內(nèi)磁場(chǎng)在徑向上中心弱周邊強(qiáng)當(dāng)連生體向下運(yùn)動(dòng)的速度小于上升水流的速度而磁鐵礦顆粒向下運(yùn)動(dòng)速度大于上升水流的速度時(shí)尾礦和精礦則會(huì)分開[4]。磁選柱可有效降低磁團(tuán)聚效應(yīng)，穩(wěn)定鐵精礦品位，對(duì)磁選礦生產(chǎn)企業(yè)提質(zhì)提產(chǎn)起到較大作用[5]。為探究精選是否存在磁團(tuán)聚情況，進(jìn)而影響鐵精礦品位，采用磁選柱代替磁選機(jī)開展精選試驗(yàn)，精選磁選柱試驗(yàn)主要進(jìn)行了上升水流條件試驗(yàn)，其場(chǎng)強(qiáng)為0.12 T。精選磁選柱試驗(yàn)流程見圖7，結(jié)果見圖8。

圖7 精選磁選柱試驗(yàn)流程圖Fig.7 Magnetic separation column test flow chart of cleaning concentration

圖8 精選磁選柱試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Magnetic separation column test results of cleaning concentration

圖8結(jié)果表明，隨著上升水流的增加，鐵精礦品位逐漸增加，回收率逐漸下降。在上升水流為14 L/min的條件下可獲得鐵精礦品位為68.97%的優(yōu)良指標(biāo)，磁選柱最優(yōu)指標(biāo)與磁選機(jī)結(jié)果基本相當(dāng)。磁團(tuán)聚影響不明顯，精選采用常規(guī)磁選機(jī)即可。

3 浮選選試驗(yàn)研究

3.1 精礦多元素分析

從表4可以看出經(jīng)過：“再磨+鐵磁選粗選+鐵磁選精選”后獲得的鐵精礦中SiO2含量為2.12%，酸不溶物為3.10%。尚未達(dá)到超級(jí)鐵精礦的標(biāo)準(zhǔn)，考慮采用反浮選降硅開展后續(xù)試驗(yàn)。

表4 精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.4 Multi-element chemical analysis results of concentrate %

3.2 反浮選試驗(yàn)

鐵礦反浮選是一般是在pH為7～10條件下用胺類陽離子捕收劑將含硅脈石（主要是石英） 回收到泡沫相中[6]。采用陽離子捕收劑十八胺作為脈石礦物捕收劑，開展反浮選試驗(yàn)，具體試驗(yàn)流程圖見圖9，結(jié)果見圖10、圖11。

圖9 反浮選試驗(yàn)流程圖Fig.9 Test flow chart of reverse flotation

圖10 反浮選試驗(yàn)結(jié)果Fig.10 Test results of reverse flotation

圖11 反浮選試驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Test results of reverse flotation

圖10、圖11結(jié)果表明，隨著十八胺用量的增加，鐵回收率逐步降低，鐵精礦品位逐步增加，同時(shí)鐵精礦中 SiO2和酸不溶物的含量逐漸降低，但過量的十八胺會(huì)造成鐵精礦進(jìn)入中礦中，在十八胺用量為300 g/t的條件下能夠獲得鐵精礦品位為70.29%，鐵回收率94.15%，SiO2含量為1.54%，酸不溶物含量為1.78%的優(yōu)良指標(biāo)，因此綜合考慮最佳的十八胺用量為300 g/t。

3.3 全流程驗(yàn)證試驗(yàn)

采用上述最佳條件對(duì)鐵精礦進(jìn)行：“再磨+磁選+反浮選”的全流程驗(yàn)證試驗(yàn)，其試驗(yàn)流程圖見圖12，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖12 全流程試驗(yàn)流程圖Fig.12 Process flow chart of complete flow scheme

表5 全流程試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 The test results of complete flow scheme %

表5的試驗(yàn)結(jié)果表明，采用“再磨+磁選+反浮選”的工藝流程，在磨礦細(xì)度為-0.038 mm占85%，粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度0.14 T，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度0.12 T，用十二胺作為脈石捕收劑，用量為300 g/t的條件下，可獲得含鐵品位 70.43%，酸不溶物小于2%的超級(jí)鐵精礦。

4 結(jié)語

1）四川某銅礦目前生產(chǎn)的鐵精礦中鐵主要以磁鐵礦形式存在，磁鐵礦中鐵的分布率均大于96%。其它含鐵礦物的含量很低，含少量赤鐵礦、黃鐵礦等。其中雜質(zhì)以SiO2、Al2O3為主；

2） 該鐵精礦在磨礦細(xì)度為-0.038 mm含量85%時(shí)，經(jīng)過二次磁選即可得到產(chǎn)率81.67%、品位為69.26%的高純度鐵精礦。同時(shí)TFe回收率為97.12%；

3） 采用磁選柱作為精選，在上升水流為14 L/min的條件下可獲得鐵精礦品位為68.97%的優(yōu)良指標(biāo)，磁選柱最優(yōu)指標(biāo)與磁選機(jī)結(jié)果基本相當(dāng)；

4） 采用“再磨+磁選+反浮選”的工藝流程，可獲得含鐵品位 70.43%，酸不溶物小于 2%的超級(jí)鐵精礦，同時(shí)TFe回收率為91.27%。