四川某鐵礦鐵精礦制備超級鐵精礦實(shí)驗(yàn)

陳宏凱，杜新，周政

（1.四川錦寧礦業(yè)有限公司，四川 涼山 615000；2.四川西冶檢測科技有限公司，四川成都 611743；3.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041）

超級鐵精礦是指鐵品位高于71.5%，二氧化硅及其他雜質(zhì)（酸不溶物）含量小于0.2%的磁鐵精礦，主要應(yīng)用于粉末冶金、磁性材料等領(lǐng)域，原礦中鐵礦物的結(jié)晶粒度、脈石礦物種類、鐵礦物和脈石礦物的共生和鑲嵌關(guān)系等礦物學(xué)基因特性，決定原礦是否具有制備超級鐵精礦的可能性[1-3]。隨著粉末冶金產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，優(yōu)質(zhì)超級鐵精礦的需求量不斷增加，故需加強(qiáng)、加快超級鐵精礦制備技術(shù)的研究與開發(fā)，提高超級鐵礦的產(chǎn)品性能和生產(chǎn)規(guī)模，以滿足粉末冶金領(lǐng)域需求。

1 實(shí)驗(yàn)原料

1.1 原礦多元素分析

對其進(jìn)行化學(xué)多元素分析，分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

表2 鐵物相分析結(jié)果/%Table2 Analysisresultsof iron phase

從表1、2可以看出，原料中TFe品位65.50%，主要的脈石成分為SiO2，品位為4.82%。有害元素S、P含量較低，分別為0.03%和0.10%。該實(shí)驗(yàn)原料為階段磨礦-階段弱磁選所得的磁鐵礦精礦，鐵物相分析結(jié)果表明，磁性鐵占有率98.74%，其他物相的鐵元素含量很低，且基本不具有磁性，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。

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%Table1 Multi-element analysisresultsof run-of-mineore

1.2 粒度特性分析

為考查原料中目的礦物在各粒級中的組成及含量分布情況，對原料進(jìn)行了粒度組成分析，結(jié)果見表3。從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著粒度的變細(xì)，有用礦物的含量也逐漸變高，其中+0.074 mm粒級TFe品位為62.32%，?0.038 mm TFe粒級品位為69.41%，均未達(dá)到超級鐵精礦對TFe品位的要求。鐵礦物主要分布在+0.074 mm粒級和?0.038 mm粒級，粒度差別較大，分布率分別為34.93%和30.16%。

表3 原料粒度組成分析結(jié)果Table 3 Analysis of grain size composition of feeder

2 選礦實(shí)驗(yàn)

原料中粗粒級TFe品位較低，表明粗粒級中連生體含量多。若精礦進(jìn)行全粒級磨礦選別，粗粒級磨礦選別將會增設(shè)備投資、提升磨礦和精選成本?，F(xiàn)場建議對鐵精礦進(jìn)行高頻細(xì)篩或旋流器進(jìn)行分級，粗粒級產(chǎn)品作為鐵精礦銷售，細(xì)粒級產(chǎn)品作為制備超級鐵精礦的原料，實(shí)驗(yàn)室采用0.074 mm篩分分級，篩上粗粒級TFe品位為62.32%，回收率34.94%，作為鐵精礦銷售；篩下細(xì)粒級TFe品位為67.34%，回收率65.06%，采用磨礦-磁選-反浮選工藝制備超級鐵精礦生產(chǎn)的原料。這樣可以減少超級鐵精礦生產(chǎn)過程中的磨機(jī)處理量，提高了超級鐵精礦原料的TFe品位，有利于獲得高品質(zhì)的超級鐵精礦。

2.1 磨礦-弱磁選實(shí)驗(yàn)

使用“陶瓷球塔磨-磁滾筒粗選-磁選柱精選”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。陶瓷球塔磨是東北大學(xué)朝陽東大礦冶研究院針對磨礦能耗高、介質(zhì)消耗大的問題創(chuàng)造性的研究開發(fā)了非鐵介質(zhì)（納米陶瓷球）與新型專用攪拌磨機(jī)的優(yōu)化組合技術(shù)，該新型綠色磨礦技術(shù)具有大幅度節(jié)能，磨機(jī)電耗比普通塔磨機(jī)（研磨介質(zhì)為鋼球）節(jié)約30%以上，球耗大幅節(jié)約，補(bǔ)加球球耗成本可節(jié)約50%以上，延長磨機(jī)使用壽命，提高磨機(jī)的作業(yè)率，磨機(jī)軸瓦等部件的使用壽命可提高50%以上，避免鐵離子對選礦的影響等優(yōu)點(diǎn)[4]。磁選柱為重力與磁力復(fù)合力場的分選設(shè)施，在磁選柱內(nèi)礦物顆?？梢苑稚⒊浞?，打破“磁團(tuán)聚”，上升水流可沖散并攜帶低品位的脈石顆粒從溢流口排出，對于高品位的鐵精礦獲得效果極為顯著明顯。實(shí)驗(yàn)流程見圖1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 “磨礦-磁選”實(shí)驗(yàn)流程Fig.1“Grinding-magnetic separation”test flow

從表4可知，隨著磨礦細(xì)度的提升，精礦的品位隨之提升，回收率隨之降低，但是磨礦細(xì)度超過?0.038 mm 80%以后，尾礦1品位和產(chǎn)率大幅提升，精礦的產(chǎn)率和回收率較大幅度下降?？紤]到細(xì)磨能耗高、微細(xì)顆粒磁選尾礦高、回收率低、后續(xù)反浮選不宜過細(xì)等問題，確定磨礦細(xì)度為?0.038 mm 90%。

表4 “磨礦-磁選”實(shí)驗(yàn)結(jié)果/%Table 4 Test result of “grinding-magnetic separation”

2.2 反浮選實(shí)驗(yàn)

目前我國鐵礦反浮選多用陰離子捕收劑進(jìn)行分選，近幾年我國的選礦工作者主要對脂肪酸、石油磺酸鹽類進(jìn)行改性和混合用藥，使其選擇性明顯提高，捕收能力增強(qiáng)[5]。陽離子反浮選藥劑制度簡單，捕收劑主要是胺類捕收劑，主要以十二碳脂肪胺和混合胺為主，但十二胺泡沫量大、粘，影響后續(xù)處理且選擇性差較差[6]。本實(shí)驗(yàn)采用東北大學(xué)研制的新型陽離子捕收劑，泡沫清爽且捕收性能優(yōu)越，采用廉價的玉米淀粉為抑制劑對磁選精礦使用浮選，進(jìn)一步脫除磁選未脫除的脈石礦物，采用一粗兩精的開路實(shí)驗(yàn)流程，經(jīng)過條件實(shí)驗(yàn)研究，開路浮選實(shí)驗(yàn)流程見圖2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 反浮選開路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Result of reverse flotation open-circuit test

圖2 反浮選開路實(shí)驗(yàn)流程Fig.2 Reverseflotation test open-circuit flow

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采用陽離子反浮選工藝對磁選鐵精礦進(jìn)一步提鐵降硅，可獲得精礦產(chǎn)率41.48%，精礦品位71.71%的超級鐵精礦產(chǎn)品，鐵精礦品位提高到71.5%以上，達(dá)到超級鐵精礦對于TFe的要求。浮選尾礦品位較高，可作為鐵精礦銷售。

2.3 全流程實(shí)驗(yàn)

根據(jù)反浮選開路和磨礦磁選實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對原礦進(jìn)行預(yù)先分級，篩孔尺寸0.074 mm，篩下產(chǎn)品進(jìn)入陶瓷球塔磨機(jī)進(jìn)行閉路磨礦分級，磨礦細(xì)度為?0.038 mm 90%以上，磨礦產(chǎn)品進(jìn)入磁輥筒粗選和磁選柱精選后，精礦進(jìn)入連續(xù)浮選機(jī)進(jìn)行一粗兩精開路浮選，擴(kuò)大連選實(shí)驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程見圖3，超級鐵精礦多元素分解結(jié)果見表6。

表6 超級鐵精礦多元素分析結(jié)果/%Table6 Chemical analysisresultsof super-grade iron concentrate

圖3 擴(kuò)大連選實(shí)驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程Fig.3 Quantity and quality process of expanded selection test

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，“預(yù)先篩分-磨礦分級-磁選-浮選”的超級鐵精礦選別工藝，可以獲得產(chǎn)率24.23%，鐵品位71.71%，SiO2含量0.16%，酸不溶物0.16%的超級鐵精礦。同時，鐵精礦產(chǎn)品品位為65.47%，可作為鐵精礦銷售。

3 結(jié)論

（1）原料中TFe品位65.50%，主要的脈石成分為SiO2，品位為4.82%。有害元素S、P含量較低，分別為0.03%和0.10%。磁性鐵占有率98.74%。

（2）采用“預(yù)先篩分-磨礦分級-磁選-反浮選”的鐵精礦分選流程，在篩分尺寸0.074 mm，磨礦粒度?0.038 mm 90%，反浮選陽離子捕收劑分段添加量(100+50+50)g/t，玉米淀粉600 g/t的條件下獲得產(chǎn)率24.23%，鐵品位71.71%，SiO2含量0.16%，酸不溶物0.16%的超級鐵精礦。

（3）該工藝藥劑制度簡單，可行性高，全流程實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)的副產(chǎn)品鐵精礦產(chǎn)率72.25%，品位65.47%，可作為優(yōu)質(zhì)鐵精礦銷售。