巴西某含硅鐵礦石提質(zhì)降雜選礦試驗研究

許繼龍

（寶武資源梅山礦業(yè)公司）

巴西是世界鋼鐵生產(chǎn)大國中唯一擁有豐富鐵礦資源地國家，其鐵礦石產(chǎn)量和出口量位居世界前列，中國和日本是其主要出口國［1］。巴西鐵礦主要由赤鐵礦組成，具有高鐵、中硅、低鋁的特點，是大型鋼鐵廠首選原料之一［2-3］。鐵礦石中的脈石都含有SiO2，在高爐冶煉的條件下，少量的SiO2被還原并以Si的形式進入生鐵，故而硅成為生鐵中的常規(guī)元素之一。煉鋼生鐵的硅含量對煉鋼過程有重要影響，鐵中硅含量低可降低煉鋼消耗，加速煉鋼過程，延長爐襯壽命。當前，先進國家和企業(yè)均推廣冶煉低硅煉鋼生鐵，力求降低生鐵硅含量，先進高爐已將生鐵硅含量降至0.2%～0.3%［4-5］。

1 試樣性質(zhì)

試樣為巴西某鐵礦石，礦樣質(zhì)量7.8 kg，破碎后的最大礦石粒度約2 mm，粉礦含量較多，肉眼觀察礦石表面顏色呈暗紅色，無金屬光澤。試驗將礦樣縮分后，取3.5 kg作為試樣，其化學多元素及鐵物相分析結(jié)果見表1、表2，破碎后粒度分析結(jié)果見表3。

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由表1 可知，該巴西礦樣中的全鐵含量為57.94%，S、P 等有害雜質(zhì)含量較低，主要脈石成分為SiO2，含量為11.68%，其次是Al2O3、CaO、MgO，三者合計含量2.002%；另外還含有少量TiO2，其他Pb、As 等重金屬含量均＜0.05%；通過計算得出該礦樣的磁性率為1.91%，磁性率小于28%，按磁性率劃分屬于赤鐵礦石。

由表2 可知，試樣中的鐵主要呈赤（褐）鐵礦產(chǎn)出，分布率為87.96%，其次為磁鐵礦，分布率為10.62%；碳酸鐵、硅酸鐵、硫化鐵含量較低，三者合計分布率為1.42%。

由表3 可知，巴西礦樣破碎后-1 mm 粒級產(chǎn)率68.20%，鐵分布率達71.39%；- 0.14 mm 粒級產(chǎn)率44.70%，鐵分布率達47.89%；-0.074 mm 粒級產(chǎn)率19.40%，鐵分布率達19.84%；由此得出破碎后的試樣中-0.074mm 粒級產(chǎn)率及鐵分布率較低，要進行磁選作業(yè)，需進一步磨礦，使礦石試樣中的鐵礦物繼續(xù)單體分離，以便在下一步的選別作業(yè)中回收。

2 試驗設備

將巴西試樣破碎至-2 mm 進行磨礦，在XCGSφ50 磁選管上（圖1）進行濕式弱磁選，XCGSφ50 磁選管在“C”字形鐵芯上繞有線圈，通以直流電，電流強度可通過變阻器調(diào)節(jié)，玻璃管用支架支承在磁極中間，通過適當?shù)膫鲃友b置，用電動機帶動玻璃管做往復上下移動和轉(zhuǎn)動，增加分選空間內(nèi)磁性礦物與磁極頭的接觸，減少磁鏈中的脈石夾雜。濕式強磁選在SLON-100 周期式脈動高梯度強磁機上進行，SLON-100周期式脈動高梯度強磁機設備見圖2。

3 試驗方案

為了驗證巴西高硅鐵礦石與梅山自產(chǎn)原礦混合入選的可選性，試驗流程模擬梅山鐵礦目前的破碎—磨礦—弱磁選—強磁選流程。因該礦樣含硫較低，所以取消了浮選脫硫工序，試驗工藝參數(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)場基本相同。試樣用對輥破碎機破碎至-2 mm，取破碎產(chǎn)品500 g，選擇合適的磨礦時間進行磨礦試驗，磨礦細度與現(xiàn)有生產(chǎn)基本相同，控制在-0.074 mm 含量68%～78%。將細度合格的磨礦產(chǎn)品采用弱磁粗選、強磁掃選選別流程，分別得到弱磁精礦、強磁精礦、強磁尾礦，弱磁精礦與強磁精礦進行混合匯總得到綜合精礦，強磁尾礦為試驗最終尾礦。試驗工藝流程見圖3。

4 試樣制備

根據(jù)試樣化學成分分析結(jié)果，該試樣二氧化硅含量較高，需進行降硅作業(yè)，必須磨礦至一定的細度，才能實現(xiàn)礦物的單體解離。巴西礦樣磨礦結(jié)果及與梅山自產(chǎn)礦磨礦結(jié)果對比見表4。

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由表4可知，該巴西礦未磨礦時，粒度較粗，-0.074 mm粒級含量僅19.4%；當磨礦15 min 時，-0.074 mm粒級含量為56.3%，未達到梅山自產(chǎn)礦生產(chǎn)現(xiàn)場的磨礦細度控制要求；當磨礦25 min 時，-0.074 mm 粒級含量為77.0%，滿足了梅山選礦生產(chǎn)現(xiàn)場-0.074 mm粒級含量≥65% 的控制要求。梅山自產(chǎn)礦采用對輥破碎至-2 mm，在同等的磨礦介質(zhì)與磨礦濃度下，磨礦25 min 時，-0.074 mm 粒級含量可達到75.8%，通過對比可得出該巴西礦石硬度、可磨性與梅山自產(chǎn)礦差別不大。

5 磁選試驗與結(jié)果分析

5.1 弱磁選磁場強度試驗

弱磁選磁場強度試驗在XCGSφ50 磁選管上進行，磁選管直徑50 mm，擺動頻率70 次/min，移動行程40 mm。不同磁場強度弱磁選試驗結(jié)果見表5。

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由表5 可知，隨著磁場強度的升高，弱磁精礦鐵品位隨之降低，鐵回收率有所提高，2 種磁場強度下得到的弱磁精礦鐵品位均在67% 以上，二氧化硅含量較低；因為該巴西礦樣屬赤鐵礦石，強磁性礦物含量少，所以弱磁選得到的弱磁精礦產(chǎn)率均較低；為盡可能回收強磁性礦物，確定弱磁選磁場強度為159.24 kA/m，得到的精礦鐵品位為67.46%，產(chǎn)率為8.70%，鐵回收率為10.13%。

5.2 強磁選磁場強度試驗

將磁場強度159.24 kA/m時的弱磁尾礦進行強磁選磁場強度試驗，試驗設備采用SLON-100 周期式脈動高梯度強磁機，分選腔直徑×高度為100 mm×100 mm，脈動沖程20 mm、脈動沖次250 次/min。強磁選不同磁場強度試驗結(jié)果見表6。

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由表6可知，隨著磁場強度升高，強磁精礦產(chǎn)率、鐵回收率及二氧化硅含量都隨之升高，2 種磁場強度下得到的強磁精礦鐵品位均大于60%，鐵回收率均在94% 以上，鐵回收率較高；因磁場強度為518.33 kA/m時得到的強磁尾礦鐵品位22.65% 大于生產(chǎn)現(xiàn)場強磁尾礦鐵品位≤21% 的管控目標值，所以確定強磁選磁場強度為590.78 kA/m，得到的強磁精礦鐵品位為60.87%，產(chǎn)率為90.47%，鐵回收率為96.56%，二氧化硅含量7.86%。

5.3 綜合精礦結(jié)果分析

將磁場強度為159.24 kA/m得到的弱磁精礦與磁場強度為590.78 kA/m得到的強磁精礦混合匯總得到綜合精礦。綜合精礦分析結(jié)果見表7。

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由表7 可知，礦樣經(jīng)弱磁粗選、強磁掃選得到的綜合精礦鐵品位為61.50%、產(chǎn)率為91.30%、鐵回收率為96.91%，綜合精礦中SiO2含量7.23%，尾礦鐵品位為20.60%；混合后的綜合精礦產(chǎn)率大于91%、鐵回收率大于96%，SiO2含量降至7.3% 以下，說明此次試驗選鐵降硅效果較好。

6 巴西原礦與梅山自產(chǎn)礦配入選別預測

梅山鐵礦隨著開采深度逐年加深，礦石性質(zhì)發(fā)生了較大變化，礦物組成更加復雜，多種鐵礦物并存，且嵌布粒度越來越細，原礦中磁鐵礦含量下降，赤（褐）鐵礦、菱鐵礦比例上升，菱鐵礦與菱鎂礦完全類質(zhì)同象，純菱鐵礦品位僅為40.12%，生產(chǎn)現(xiàn)場中強磁尾礦鐵品位約20.50%，尾礦中主要以赤（褐）鐵礦和菱鐵礦等弱磁性礦物為主。

巴西原礦配入梅山自產(chǎn)礦進入選別流程，生產(chǎn)中通過提高強磁掃選激磁電流和背景磁場強度，可從強磁尾礦中多回收鐵品位35% 左右的弱磁性礦物配入該巴西礦選別得到鐵品位61.50% 的鐵精礦，使得生產(chǎn)中綜合鐵精礦品位控制在57% 左右。若該巴西原礦按100 t/h 配入梅山自產(chǎn)礦混合進入選礦流程生產(chǎn)，現(xiàn)場生產(chǎn)綜合鐵精礦品位控制在57.0%，則每噸巴西原礦能生產(chǎn)品位57.0% 的梅山綜合鐵精礦約1.10 t。

7 結(jié) 論

（1）巴西某含硅鐵礦石原礦全鐵品位為57.94%，以赤（褐）鐵礦為主，磁性率為1.91%，主要脈石成分SiO2含量11.68%。巴西磨礦樣在-0.074 mm 粒級含量77.0% 時，通過弱磁粗選、強磁掃選可得到鐵品位61.50%、SiO2含量7.23%的綜合鐵精礦。

（2）試驗得到的綜合精礦產(chǎn)率91.30%，鐵回收率96.91%，鐵回收效果較好，但選別中的弱磁精礦產(chǎn)率較低，強磁精礦產(chǎn)率較高，說明該試樣強磁性礦物含量較低，弱磁礦物含量高，要得到高的產(chǎn)率和回收率必須進行強磁選別作業(yè)。

（3）試驗選別得到的強磁尾礦鐵品位為20.60%，雖然已小于生產(chǎn)現(xiàn)場尾礦鐵品位≤21% 的管控目標值，但尾礦鐵品位仍較高，建議可增加強磁掃選作業(yè)繼續(xù)回收強磁粗選尾礦中的部分弱磁性礦物。

（4）該巴西原礦可配入梅山自產(chǎn)礦選礦生產(chǎn)流程，按100 t/h 配入且控制生產(chǎn)綜合鐵精礦品位在57% 的前提下，每噸巴西原礦可產(chǎn)出鐵品位為57.00%的綜合鐵精礦1.10 t。