鞍山某混合型磁赤鐵礦磁化規(guī)律研究*

趙英嘉 謝思瑩 蔣 傳 趙彥雲(yún) 郭小飛 馬藝聞

（遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院）

鞍山式鐵礦石是我國(guó)重要的鐵礦石類型之一，約占鐵礦資源總量的50%。該類型礦石屬于沉積型變質(zhì)鐵礦床，賦存于太古宇鞍山群下混合巖層中，由角閃巖層、含鐵層、硅質(zhì)巖層組成，主要金屬礦物以赤鐵礦和磁鐵礦為主，含少量菱鐵礦，脈石礦物主要為石英、綠泥石及閃石等，具有礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、嵌布粒度粗細(xì)不均、原礦品位低等特點(diǎn)［1］。多年來(lái)，選礦工作者圍繞科學(xué)有效利用鐵礦石資源進(jìn)行了大量研究，使我國(guó)鞍山式赤鐵礦的選礦技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，其中最具代表性的是階段磨礦、粗細(xì)分級(jí)、重選—磁選—反浮選工藝的應(yīng)用，該工藝流程存在適應(yīng)性強(qiáng)、磨礦和選別效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但流程相對(duì)復(fù)雜，一定程度上增加了生產(chǎn)成本［2］。

鞍山式鐵礦石具有礦石組成復(fù)雜、強(qiáng)磁性磁鐵礦與弱磁性赤鐵礦共伴生等特點(diǎn)，隨著開(kāi)采深度的增加，鐵礦石所受氧化程度降低，礦石的磁化特性也會(huì)隨之發(fā)生改變，上述工藝難以適應(yīng)磁性改變的鐵礦石［1，3-4］。因此，針對(duì)鞍山式鐵礦石中不同磁性礦石的磁化規(guī)律進(jìn)行研究，進(jìn)一步優(yōu)化磁選設(shè)備的磁場(chǎng)強(qiáng)度，提高對(duì)鞍山式鐵礦石的分選精度和分選效率。

本文采用VSM 振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)對(duì)鞍山式鐵礦石中的強(qiáng)磁性磁鐵礦、弱磁性赤鐵礦和非磁性脈石的磁化特性進(jìn)行研究［5］，并分析不同粒度和不同礦物組成對(duì)礦石磁化規(guī)律的影響，為鞍山式鐵礦石磁選工藝的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

1 試樣原料與方法

1.1 試樣原料

試樣取自遼寧鞍山某選礦廠，主要化學(xué)成分見(jiàn)表1，XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

由表1 和圖1 可知，該混合型磁赤鐵礦的全鐵含量為31.23%，SiO2含量53.66%，硫、磷有害元素含量較低；主要金屬礦物為磁鐵礦和赤鐵礦，脈石礦物以石英為主，屬于典型的混合型磁赤鐵礦。

1.2 試樣方法

為將試樣中的強(qiáng)磁性磁鐵礦和弱磁性赤鐵礦分離開(kāi)來(lái)，在不同磨礦細(xì)度條件下對(duì)原礦進(jìn)行階段磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2。一段弱磁選采用φ50×900磁選管（磁場(chǎng)強(qiáng)度95.4 kA/m），二段強(qiáng)磁選采用CRIMM 70-200 型電磁夾板強(qiáng)磁機(jī)（背景磁感應(yīng)強(qiáng)度0.35 T），分別將產(chǎn)品A、B、C 近似看作磁鐵礦、赤鐵礦和脈石進(jìn)行檢測(cè)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 分選試驗(yàn)

采用圖2試驗(yàn)流程，先將試樣球磨至-74 μm含量分別為47.5%，65.0%，75.0%，85.0%，再采用階段磁選試驗(yàn)流程進(jìn)行分選，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度為-74 μm47.5%時(shí)，磁鐵礦的全鐵品位和回收率分別為50.83%和68.05%，赤鐵礦的全鐵品位和產(chǎn)率分別為31.78%和21.40%；當(dāng)磨礦細(xì)度為-74 μm85.0%時(shí)，磁鐵礦和赤鐵礦的全鐵品位分別達(dá)62.37%和40.42%，而脈石全鐵品位下降；相同條件下不同產(chǎn)品的全鐵品位和回收率是由試驗(yàn)礦樣的單體解離度決定的，而磁鐵礦和赤鐵礦磁化特征的變化及其在磁選過(guò)程中受力特性的變化對(duì)分選效果具有直接影響。

2.2 不同分選產(chǎn)品磁化特性分析

對(duì)不同磨礦細(xì)度條件下階段磁選的3 種分選產(chǎn)品，采用Modl-7404 振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行磁化曲線測(cè)定，比磁化率的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，3種分選產(chǎn)品的比磁化率均減??；當(dāng)磨礦細(xì)度從-74 μm47.5%增加到-74 μm85.0%時(shí)，不同礦物間的解離更加充分，含有弱磁性或非磁性礦物的磁鐵礦連生體的比磁化率實(shí)際上僅決定于其中磁鐵礦的百分含量，這是因?yàn)槿醮判缘V物的比磁化率比磁鐵礦小得多；盡管磁鐵礦的全鐵品位由50.83%升高至62.37%，但比磁化率降低了33.77%，礦物的比磁化率越大，更容易通過(guò)磁選的方法實(shí)現(xiàn)分離，但隨著磨礦粒度變細(xì)，產(chǎn)品磁鐵礦的比磁化率降低較快。

赤鐵礦屬于弱磁性礦物，脈石屬于比磁化率更小的非磁性礦物，它們的比磁化率一般為常數(shù)，與磁化場(chǎng)強(qiáng)度、本身形狀和粒度等因素?zé)o關(guān)，只與礦物組成有關(guān)。階段磁選試驗(yàn)中弱磁性赤鐵礦的比磁化率降低了81.49%，脈石的比磁化率降低了94.53%。弱磁性赤鐵礦的比磁化率分別為39.81×10-6，21.86×10-6，20.73×10-6，7.37×10-6m3/kg，隨著粒度的降低，各粒級(jí)的比磁化率也逐漸減小，當(dāng)磨礦細(xì)度為-74 μm85.0%時(shí)，其比磁化率急劇降低。

細(xì)?；蛭⒓?xì)粒磁鐵礦或其他強(qiáng)磁性礦物（如硅鐵、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦）進(jìn)入磁選機(jī)的磁場(chǎng)時(shí)，沿著磁力線取向形成磁鏈或磁束。細(xì)的磁鏈的退磁因子比單個(gè)顆粒小得多，而它的磁化率或磁感應(yīng)強(qiáng)度卻比單個(gè)顆粒高得多。在磁選機(jī)磁場(chǎng)中形成的磁鏈對(duì)回收微細(xì)的磁性顆粒，特別是濕選時(shí)有好的影響，這是因?yàn)榇沛湹拇呕矢哂趩蝹€(gè)磁性顆粒的磁化率，而且在磁場(chǎng)比較強(qiáng)的區(qū)域方向上，水介質(zhì)對(duì)磁鏈的運(yùn)動(dòng)阻力卻小于單獨(dú)顆粒的阻力。磁選強(qiáng)磁性礦石或礦物時(shí)，除了顆粒的磁化率外，起重要作用的還有顆粒的剩磁和矯頑力；正是由于它們的存在，使得經(jīng)過(guò)磁選機(jī)或磁化設(shè)備磁場(chǎng)的強(qiáng)磁性礦石或精礦，從磁場(chǎng)出來(lái)后常常保存自己的磁化強(qiáng)度，使細(xì)粒和微細(xì)粒顆粒形成磁團(tuán)或絮團(tuán)。磁鐵礦與脈石礦物的連生體和相當(dāng)純凈的磁鐵礦礦粒分離時(shí)，效率就低得多，因?yàn)樗鼈兊谋却呕手群苄。?-7］。

細(xì)粒或微細(xì)粒的弱磁性礦石或礦物進(jìn)入磁選機(jī)的磁場(chǎng)時(shí)不形成磁鏈或磁束，因?yàn)樗拇呕驶虼鸥袕?qiáng)度較低，致使磁選回收率不夠高（在強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)中選分時(shí)），使用高梯度強(qiáng)磁選機(jī)時(shí)，磁選回收率有較大幅度的提高。

不同礦物在磁分離過(guò)程中受到磁力和機(jī)械力（包括重力、摩擦力、流體阻力、離心慣性力等）的作用。磁性不同、粒度不同的顆粒所受力的情況不一樣，運(yùn)動(dòng)路徑就不相同。磁性顆粒運(yùn)動(dòng)路徑由其受到的磁力和所有機(jī)械力的合力決定，其中磁力與礦物的比磁化率和磁化磁場(chǎng)密切相關(guān)，非磁性顆粒運(yùn)動(dòng)的路徑則由作用其上的機(jī)械力的合力來(lái)決定［8］。因此，可利用混合型磁赤鐵礦中不同礦物的磁性差異，優(yōu)先采用弱磁選工藝將強(qiáng)磁性磁鐵礦選別出來(lái)，能夠簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

（1）采用階段磁選工藝對(duì)試樣進(jìn)行分選，當(dāng)磨礦細(xì)度增至-74 μm85%時(shí)，可獲得全鐵品位和回收率分別為62.37%和57.80%的強(qiáng)磁性磁鐵礦，弱磁性赤鐵礦的全鐵品位和回收率分別為40.42%和33.10%。

（2）當(dāng)試驗(yàn)礦樣磨礦細(xì)度由-74 μm47.5%增加至-74 μm85% 時(shí)，強(qiáng)磁性磁鐵礦的全鐵品位由50.83%升高至62.37%，但比磁化率降低了33.77%；弱磁性赤鐵礦的全鐵品位由31.78%升高至40.42%，比磁化率降低了81.49%。

（3）磁鐵礦的強(qiáng)磁性和赤鐵礦的弱磁性對(duì)該混合型鐵礦石的分選至關(guān)重要，可通過(guò)弱磁選提前獲得部分合格鐵精礦，提高分選效率。