內(nèi)蒙古某礦山鐵精礦提品位選礦試驗(yàn)研究

劉雙有，王夢琳，史 通，閆 慧

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心；2.內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)勘探一五三有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

鐵是鋼鐵工業(yè)的基本原料，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門以及人民群眾日常生活的各個(gè)方面。鐵礦石可以冶煉成生鐵、熟鐵、鐵合金、合金鋼、特種鋼等產(chǎn)品。

高品位鐵精礦是選礦的深加工產(chǎn)品，主要分為兩類：一類是指TFe≥69.00%、SiO2等雜質(zhì)含量小于3%的鐵精礦，主要用于生產(chǎn)海綿鐵；另一類是指TFe≥71.50%、SiO2等雜質(zhì)含量小于0.3%的鐵精礦，主要用于粉末冶金、磁性材料等領(lǐng)域；高品位鐵精礦是一種極有潛力的新型功能材料。我國鐵礦石的主要特點(diǎn)是“貧、細(xì)、雜”，平均鐵品位僅有32.00%，比世界平均品位低大約11個(gè)百分點(diǎn)，因此生產(chǎn)高品位鐵精礦難度較大。目前，我國許多選礦科研工作者正在致力于高品位鐵精礦的制備研究。

內(nèi)蒙古某礦山鐵礦石原礦品位較低，礦物組成較復(fù)雜，嵌布粒度較細(xì)。目前，該礦山采用一段磨礦——兩段磁選的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的鐵精礦品位為TFe 61.30%，細(xì)度為-200目占72.00%。筆者以該鐵精礦為研究對象，開展了較系統(tǒng)的磨礦細(xì)度試驗(yàn)、磁選場強(qiáng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，并利用SEM掃描電子顯微鏡、布魯克X射線能譜儀、AMICS 自動(dòng)化礦物學(xué)分析軟件，對原礦、精礦等光片樣品進(jìn)行嵌布特征和粒度觀測，最終推薦：在磨礦細(xì)度為-400目占90%，磁場場強(qiáng)64 kA/m的條件下進(jìn)行磁選，最終可獲得品位TFe：69.20%、mFe：68.77%的高品位鐵精礦，此時(shí)回收率為TFe：95.02%、mFe：99.12%，各項(xiàng)選別指標(biāo)均較好。本流程對礦石性質(zhì)類似的低品位鐵精礦提品位具有較高的參考、借鑒意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石礦物成分

礦石中礦石礦物主要由磁鐵礦與赤鐵礦組成，其次為褐鐵礦、黃鐵礦和鐵碳酸鹽；脈石礦物主要為石英、斜長石、角閃石，少量黑云母等。

1.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)為半自形-他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造有稀疏浸染狀構(gòu)造，塊狀構(gòu)造。

礦石中主要金屬礦物磁鐵礦鐵黑色，鏡下灰白微帶棕色，磁鐵礦多以半自形—他形粒狀浸染于脈石礦物間，形成浸染狀構(gòu)造，分布不均勻。個(gè)別輕度褐鐵礦化。樣品中的部分磁鐵礦與脈石礦物連生，或在脈石中呈細(xì)粒(<0.02 mm)包體，或在脈石邊緣呈細(xì)粒、極細(xì)粒產(chǎn)出，偶見磁鐵礦呈細(xì)粒與黃鐵礦等連生。

赤鐵礦多以自形-半自形粒狀晶產(chǎn)出，呈不均勻聚粒狀或稠密浸染狀分布，呈細(xì)粒不規(guī)則狀產(chǎn)出，礦物粒徑多分布于0.01 mm～0.05 mm之間；部分赤鐵礦與原生磁鐵礦交代，多數(shù)保留了磁鐵礦的晶形，礦物顆粒邊緣分辨不清，與脈石礦物多呈相互溶蝕狀嵌生。

黃鐵礦：微量，淡黃色，多呈0.05 mm～0.3 mm粒狀或半自形粒狀，部分0.3 mm～0.5 mm粒狀，分布不均勻，部分沿裂隙充填。

脈石以石英、長石為主，多呈半自形-他形細(xì)粒集合體形式分布并與磁鐵礦相間構(gòu)成條帶狀，長石、石英礦物集合體間隙由磁鐵礦充填并呈網(wǎng)脈狀分布，顆粒大小不均，一般粒徑為0.06 mm～0.50 mm，部分顆粒因鐵礦物的浸染呈淺棕黃色，部分長石已絹云母化。

石英：呈0.06 mm～0.3 mm粒狀變晶，局部呈0.1 mm～1.0 mm彎曲鑲嵌粒狀變晶，一般含量小于15%。

斜長石：呈0.05 mm～0.5 mm等軸粒狀變晶，干凈，多數(shù)近直邊鑲嵌，發(fā)育聚片雙晶，為中長石。含量3%～5%。

1.3 原礦化學(xué)多元素分析

據(jù)多元素分析結(jié)果可知：該鐵精礦中主要化學(xué)成分是Fe、SiO2、MgO、和Al2O3，其他成分含量相對較低。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

1.4 原礦光片觀察情況

經(jīng)觀察，原礦粒度相對較粗，多數(shù)顆粒粒度在40 um～120 um之間，磁鐵礦主要與石英、斜長石、角閃石、硅鐵礦等硅酸鹽、硅鋁酸鹽礦物連生，如圖1、圖2所示。能譜分析譜圖，如圖3所示。

圖1 磁鐵礦與石英等連生

圖2 原礦中連生現(xiàn)象較普遍

圖3 原礦能譜分析譜圖

1.5 原礦的比重測定

原礦真比重：4.55×103kg/m3，原礦堆比重：2.19×103kg/m3。

2 選礦試驗(yàn)

根據(jù)礦石性質(zhì)和掃描電鏡、能譜等分析結(jié)果：該礦石中的鐵主要以磁鐵礦為主，選礦試驗(yàn)采用弱磁選工藝即可，故本次試驗(yàn)進(jìn)行了磨礦細(xì)度及磁選場強(qiáng)試驗(yàn)，試驗(yàn)在Φ50 mm磁選管中進(jìn)行，試驗(yàn)條件及結(jié)果如下。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

合理的磨礦細(xì)度不僅是獲得較好選別指標(biāo)的關(guān)鍵，而且也是節(jié)省能源消耗、降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵。本次細(xì)度試驗(yàn)在64 kA/m(8 000e)的場強(qiáng)條件下進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，隨磨礦細(xì)度的增加，精礦品位不斷提高，回收率不斷降低。當(dāng)-400目占90%時(shí)，精礦品位為TFe：69.20%、mFe：68.77%，回收率為TFe：95.02%、mFe：99.12%，此時(shí)選別指標(biāo)較好，且-400目占95%磨礦難度較大，故暫選擇磨礦細(xì)度為-400目占90%，此時(shí)-200目含量為99%。

2.2 磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

較低的磁選場強(qiáng)有利于獲得高品位的鐵精礦，但鐵回收率相對也較低。磁場強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 磁選場強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，磁選磁場強(qiáng)度降低后，精礦品位有所提高，但回收率明顯降低。當(dāng)磁選磁場強(qiáng)度為40 kA/m時(shí)，精礦品位為TFe：70.60%、mFe：69.13%，回收率為TFe：87.87%、mFe：92.49%，回收率較低，故選擇磁選磁場強(qiáng)度為64 kA/m。

2.3 磁選精礦篩分試驗(yàn)

據(jù)電鏡觀察情況，影響精礦品位的主要因素為精礦中含有部分未解離的石英等有害物質(zhì)。本次試驗(yàn)選用磨礦細(xì)度-400目占90%，磁選場強(qiáng)為64 kA/m的磁選精礦進(jìn)行篩分。篩子選用400目標(biāo)準(zhǔn)篩，篩分實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 篩分試驗(yàn)結(jié)果

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，篩下產(chǎn)品品位為TFe：70.10%，也未達(dá)到71.50%。

3 產(chǎn)品檢查

3.1 磁選鐵精礦產(chǎn)品化學(xué)多元素分析

表3 鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

3.2 精礦比重測試

最終鐵精礦比重：4.69×103kg/m3。

3.3 精礦產(chǎn)品光片觀察情況

經(jīng)觀察，精礦產(chǎn)品粒度較粗，多數(shù)顆粒粒度在20 um～70 um之間，完全解離的磁鐵礦明顯增多，但仍有較多與石英、斜長石、角閃石、硅鐵礦等脈石礦物連生，如圖6、圖7所示，精礦能譜分析譜圖，如圖8所示。

圖6 石英中包裹有細(xì)粒磁鐵礦

圖7 礦樣中仍夾雜有部分石英、長石等脈石礦物

圖8 精礦能譜分析譜圖

4 結(jié)束語

內(nèi)蒙古某鐵礦礦石性質(zhì)比較簡單，礦石中礦石礦物主要由磁鐵礦與赤鐵礦組成。目的礦物嵌布粒度較細(xì)，極個(gè)別磁鐵礦顆粒甚至只有幾微米，這類磁鐵礦難以達(dá)到完全解離，這制約了最終鐵精礦品位的提高，同時(shí)也導(dǎo)致尾礦中磁鐵礦流失相對較多，影響鐵回收率的提高。

試驗(yàn)探索了獲取高純鐵精礦的磨選條件，最終精礦中存在極少量單體的脈石，粒度極細(xì)，表面性質(zhì)特殊，試驗(yàn)結(jié)果表明采用單一磁選工藝條件較難剔除，此外受細(xì)粒連生體存在的影響，生產(chǎn)出品位≥71.5%的高品位鐵精礦難度較大。

通過系統(tǒng)的掃描電鏡、能譜、礦物分析檢測及選礦試驗(yàn)可知，將該鐵精礦磨礦細(xì)度控制為-400目90%的情況下，選擇64 kA/m的磁場強(qiáng)度，可以得到TFe：69.20%、mFe：68.77%的高品位鐵精礦。

鑒于該鐵精礦嵌布粒度較細(xì)，選礦成本特別是磨礦成本相對較高，對產(chǎn)品價(jià)格比較敏感，建議礦山在具體技術(shù)改造前進(jìn)行詳細(xì)的可行性研究和市場調(diào)研，盡可能降低投資風(fēng)險(xiǎn)。