某低品位鐵礦石選礦工藝試驗(yàn)研究

王有為

（湖南鑫遠(yuǎn)環(huán)境科技股份有限公司）

近年來，隨著對(duì)鐵礦石需求的迅猛增加，貧、細(xì)、雜難選鐵礦石的開發(fā)利用成為當(dāng)前礦業(yè)開發(fā)研究的焦點(diǎn)［1-4］。鋼鐵廠冶煉對(duì)鐵精礦質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，生產(chǎn)高品位鐵精礦的研究日益受到重視；但我國(guó)絕大多數(shù)鐵礦石屬于難選冶、低品位礦石，礦物組成成分復(fù)雜，氧化、半氧化礦物占大多數(shù)［5］，一般采用單一磁選流程不能滿足生產(chǎn)要求，需采用聯(lián)合工藝才能選出高品位的合格鐵精礦［6］。

某鐵礦石屬于含磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦等的氧化難選礦石，非金屬礦物主要為石英、綠泥石等，硫化礦主要為磁黃鐵礦和黃銅礦，且磁黃鐵礦與磁性鐵礦石連生關(guān)系密切。本文系統(tǒng)地進(jìn)行了選鐵脫硫選礦工藝條件試驗(yàn)，以期找到技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的選礦工藝流程，為今后合理開發(fā)利用該鐵礦資源提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦物成分分析

原礦礦物種類相對(duì)含量測(cè)定結(jié)果見表1，原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表2。

?

?

由表1、表2可知，礦石中的金屬礦物主要為磁鐵礦、鏡鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、金紅石等；非金屬礦物主要為石英、綠泥石、黑云母、絹云母、白云母、方解石、石榴石、磷灰石、電氣石、綠簾石等，該礦總體上屬單一低品位弱磁性鐵礦石；該礦主要有價(jià)回收金屬是鐵，原礦TFe 品位25.06%，MFe 品位13.33%，硫品位1.03%，主要雜質(zhì)為SiO2、MgO等，還有部分影響鐵精礦計(jì)價(jià)的有害元素S。

1.2 礦物嵌布特征

礦石中的鐵礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦，脈石礦物主要為石英、綠泥石，金屬硫化物主要為磁黃鐵礦和黃銅礦；主要礦物嵌布特征較為復(fù)雜，磁鐵礦嵌布粒度分布較為分散，以中粒為主，屬中—細(xì)粒不均勻嵌布。礦石中磁鐵礦單體解離度相對(duì)較好，但由于磁鐵礦嵌布特征復(fù)雜，嵌布粒度不均勻，仍將給鐵的選別帶來一定的困難。磁黃鐵礦一般呈自形粒狀，粒徑一般為0.05～0.10 mm，在礦石中呈星點(diǎn)狀分布；部分為粒狀集合體，與黃鐵礦一起呈脈狀分布，有的磁黃鐵礦呈乳滴狀（乳滴大小為0.007～0.014 mm）包含于磁鐵礦、黃鐵礦中。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

試驗(yàn)過程中每次稱取礦樣1 kg，用XMQ-240×90 錐形球磨機(jī)磨礦，磨細(xì)后的礦樣通過磁選和1.5 L地XFD 單槽浮選機(jī)浮選，最終產(chǎn)品經(jīng)過濾、烘干、稱重、制樣，送化驗(yàn)中心化驗(yàn)后計(jì)算回收率。

該礦石的TFe 品位25.06%，雖然TFe 品位較低，但磁性鐵（磁鐵礦）在鐵物相組成中的占有率相對(duì)較高。因此，單一磁選是該鐵礦的主要選礦工藝。同時(shí)，由于該礦石中磁鐵礦嵌布粒度分布較為分散，以中粒為主，呈中—細(xì)粒不均等嵌布，且該礦石中磁黃鐵礦帶磁性，因此采用預(yù)選拋尾—階段磨礦—階段磁選—反浮選脫硫聯(lián)合工藝較為合適，即預(yù)先拋出一部分粗粒級(jí)脈石礦物，提高磨礦磁選階段的鐵入選品位；階段磨礦、階段磁選是在各段磨礦作業(yè)后采用磁選工藝選出一部分已單體解離的鐵礦物，磁選粗精礦進(jìn)入下階段作業(yè)進(jìn)行再磨再選，這樣不僅可減少下階段作業(yè)的磨選礦量從而節(jié)約能耗，而且可減少鐵礦物過磨，有利于提高鐵回收率；反浮選則是脫除磁鐵礦石中的磁性礦物磁黃鐵礦［7］，使鐵精礦達(dá)到冶煉的要求。預(yù)選拋尾—階段磨礦—階段磁選—反浮選脫硫原則工藝流程見圖1。

2.1 預(yù)選拋尾試驗(yàn)

固定磁滑輪［8］滾筒線速度1.31 m/s、磁場(chǎng)強(qiáng)度0.18 T，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的破碎粒度，選取-10 mm 作為預(yù)選拋尾的給礦粒度，進(jìn)行預(yù)選拋尾試驗(yàn)，即預(yù)先拋出一部分粗粒級(jí)脈石礦物，提高磨礦磁選階段的鐵入選品位，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

?

2.2 一段磨礦與磁選試驗(yàn)

2.2.1 磨礦細(xì)度對(duì)一段磨礦與磁選指標(biāo)的影響

為確保磁鐵礦及硫鐵礦單體解離，同時(shí)避免過粉碎，必須確定合理的磨礦細(xì)度。在磁場(chǎng)強(qiáng)度0.12 T的條件下，對(duì)預(yù)選拋尾的鐵精礦進(jìn)行不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)，考察磨礦細(xì)度對(duì)一段磁選的影響。磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3 可見，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦中的硫品位和TFe 品位變化不明顯，TFe 回收率略有減少；綜合考慮，選取磨礦細(xì)度-0.074 mm40% 進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)一段磨礦與磁選指標(biāo)的影響

在一段磁選給礦粒度-0.074 mm40% 的條件下，進(jìn)行一段磁選不同磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，考察不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)一段磁選的影響，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4 可見，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度由0.08 T 增加到0.15 T時(shí)，硫品位在特定范圍內(nèi)波動(dòng)，鐵精礦品位由50.48%降至46.22%，鐵作業(yè)回收率由81.18% 增加到86.86%；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.12 T 時(shí)，鐵精礦TFe 品位為48.34%、鐵作業(yè)回收率為85.69%；若繼續(xù)增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，雖然鐵作業(yè)回收率有所升高，但TFe 品位下降嚴(yán)重；綜合考慮，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度0.12 T為宜。

2.3 二段磨礦與磁選試驗(yàn)

2.3.1 細(xì)篩作業(yè)

由于在實(shí)際生產(chǎn)中磨礦細(xì)度會(huì)有所波動(dòng)，影響磁選鐵精礦品位，加入細(xì)篩作業(yè)可解決磨礦細(xì)度波動(dòng)所帶來的負(fù)面影響。細(xì)篩作為精礦篩分設(shè)備，主要作用是篩出磁選精礦中粗粒貧連生體，獲得較高品位的篩下鐵精礦產(chǎn)品，對(duì)篩上粗粒低品位鐵精礦產(chǎn)品進(jìn)行再磨再選，這樣不僅減少了再磨作業(yè)的入磨礦量，降低了磨礦能耗［9］，而且可減少鐵礦物過磨，有效提高鐵選礦指標(biāo)。針對(duì)一段磁選獲得的鐵精礦傳送到二段磁選前，用細(xì)篩進(jìn)行篩分，+0.074 mm 粒級(jí)礦物繼續(xù)階段磨礦—階段磁選。

2.3.2 磨礦細(xì)度對(duì)二段磨礦與磁選指標(biāo)的影響

單體解離是獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的必要條件，如果磨礦細(xì)度達(dá)不到要求，就不能使礦物充分解離，而過磨不僅增加磨礦成本，而且易泥化，使浮選惡化，因此需要控制再磨磨礦細(xì)度。固定二段磨礦磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.10 T，考察二段磨礦細(xì)度對(duì)二段磁選的影響，試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見圖6（試驗(yàn)結(jié)果中的鐵精礦各指標(biāo)為礦樣鐵精礦1 和鐵精礦2 混合后化驗(yàn)所得）。

由圖6 可見，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm65% 時(shí)，可獲得TFe 品位63.25%、鐵作業(yè)回收率96.31% 的混合鐵精礦，此時(shí)含硫0.80%；繼續(xù)增加磨礦細(xì)度至-0.074 mm70%，鐵精礦TFe 品位和鐵作業(yè)回收率無明顯變化；綜合考慮，選取二段磨礦細(xì)度為-0.074 mm65%合適。

2.3.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)二段磨礦與磁選指標(biāo)的影響

在二段磨礦細(xì)度-0.074 mm65% 的條件下，進(jìn)行不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)，考察不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)二段磨礦與磁選的影響，試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見圖7（試驗(yàn)結(jié)果中的鐵精礦各指標(biāo)為礦樣鐵精礦1和鐵精礦2混合后化驗(yàn)所得）。

由圖7 可見，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵精礦TFe 品位降低，鐵作業(yè)回收率先上升后下降；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.10 T 時(shí)，鐵精礦TFe 品位為63.17%、鐵作業(yè)回收率為96.24%，含硫0.79%，此時(shí)選礦指標(biāo)最佳；因此，磁場(chǎng)強(qiáng)度選擇0.10 T。

2.4 反浮選試驗(yàn)

試驗(yàn)控制二段磨礦與磁選后的精礦細(xì)磨為-0.074 mm65%，加入活化劑稀硫酸及捕收劑丁基黃藥進(jìn)行1 粗1 掃反浮選脫硫，掃選尾礦即為最終鐵精礦，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

?

由表4 可知，試驗(yàn)獲得了TFe 品位65.68%、含硫0.38%、鐵作業(yè)回收率97.87% 的合格鐵精礦，脫硫效果顯著。

2.5 全流程試驗(yàn)

試驗(yàn)采用預(yù)選拋尾—階段磨礦—階段磁選—反浮選脫硫工藝，通過固定磁滑輪滾筒線速度1.31 m/s、磁場(chǎng)強(qiáng)度0.18 T、給礦粒度-10 mm 預(yù)先拋尾；拋尾精礦控制2 次磨礦細(xì)度分別為-0.074 mm40% 和-0.074 mm 65%，相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0.12 T 和0.10 T進(jìn)行2次磨礦和磁選；第二階段磁選精礦加入活化劑稀硫酸及捕收劑丁基黃藥進(jìn)行1 粗1 掃反浮選脫硫，掃選尾礦即為最終鐵精礦，試驗(yàn)流程見圖8，試驗(yàn)結(jié)果見表5。試驗(yàn)最終獲得了TFe 品位65.43%、含硫0.39%、TFe回收率71.36%的合格鐵精礦。

?

3 結(jié) 論

（1）某低品位鐵礦石嵌布特征復(fù)雜，嵌布粒度不均勻，且有部分磁性鐵礦物與磁黃鐵礦連生，其中TFe 品位26.05%、MFe 品位13.33%，S 品位1.03%，屬單一低品位弱磁性鐵礦石。

（2）針對(duì)原礦礦石性質(zhì)，采用預(yù)選拋尾—階段磨礦—階段磁選—反浮選脫硫工藝，最終可獲得TFe品位65.43%、硫含量0.39%、鐵回收率71.36% 的合格鐵精礦，試驗(yàn)指標(biāo)良好。

（3）該工藝流程不僅可提高磨礦磁選階段的鐵入選品位，而且可減少各段作業(yè)的入磨礦量，從而降低磨選功耗，防止鐵礦物過磨。