難選鐵礦拋尾廢石中回收鐵的試驗研究

韓京增，樊 巖，荊 龍，荀志遠，朱申紅

(青島理工大學，山東 青島 266520)

據不完全統計[1]，全世界每年排出的尾礦及廢石在100億t以上。自建國以來至2000年，我國累計生產尾礦59.7億t[2]，其中鐵尾礦量占堆存的總尾礦量的三分之一左右[3-4]。鐵尾礦平均品位為8%～12%，有的甚至高達27%。以當前鐵尾礦總堆存量計算，尾礦中至少存有10億t左右的鐵[5]。尾礦作為二次資源的再利用，必將受到全社會的廣泛關注[6-7]。

該選廠振動篩篩上拋尾廢石粒度在1～15 mm之間，產率13.97%，鐵品位15%左右，鐵回收率損失6.16%。該產品進入主選別流程，影響分選技術指標，但拋尾品位較高，同時產率較大，在當前鐵礦石價格比較高的情況下，認為有一定的回收價值。因此，開展單獨回收鐵的試驗研究。

1 試驗原料

試樣取回后，自然晾干，全部破碎至2 mm以下，混勻，裝袋，備用。

該拋尾廢石系震旦紀鞍山式沉積變質貧磁鐵礦混合礦床。礦石物質組成中，主要金屬礦物為磁鐵礦。其次為赤鐵礦、褐鐵礦，還有少量黃銅礦、黃鐵礦，以及少量的磁黃鐵礦和白鐵礦，脈石礦物主要為石英。其多元素分析結果如表1所示。由表1可知，廢石的TFe品位為17.57%，鐵礦物具有一定的回收價值。表2為試樣篩析試驗結果。

2 選礦試驗研究

2.1 磁性礦物含量分析

在磁場強度為2600Oe時，進行磁選管分選細度試驗，試驗結果如圖1所示。

由圖1可知，隨著磨礦細度的增加，磁性礦物單體解離度逐漸升高，鐵品位逐漸升高，鐵回收率逐漸下降。磨礦細度從44.60%增加到95.50%，鐵品位從33.14%增加到49.87%，而鐵回收率也從13.28%降至6.52%。這表明，鐵礦物嵌布粒度很細，大部分未達到單體解離，并且強磁性礦物含量較少。

由以上分析可知，該礦石嵌布粒度較細，且不均勻，單體解離度低時，脈石礦物會因內部的磁性礦物的磁性，而被吸附。因此，必須使試樣達到最合適的單體解離度，才能有效的回收其中的有用礦物。鑒于此，可采用階段磨礦、階段選別、強磁拋尾工藝進行鐵的回收。

表1 試樣多元素分析結果

表2 試樣篩析試驗結果

2.2 強磁條件試驗

對于試樣中鐵的回收，采用階段磨礦、階段選別、強磁拋尾工藝。首先對該試樣先進行一段磨礦，使脈石礦物與有用礦物初步分離，用強磁將礦物破碎及磨礦時產生的脈石及圍巖進行拋尾，使有用礦物盡可能的回收。強磁設備采用Slon-100周期式脈動高梯度磁選機。

2.2.1 磁介質及磨礦細度試驗

磁介質條件試驗，采用不同磨礦細度、不同介質的條件試驗，以期選出最佳的磁介質。粗網磨礦細度試驗結果如圖2所示，細網磨礦細度試驗結果如圖3所示。

圖1 磁性礦物含量分析試驗結果

圖2 粗網磨礦細度試驗結果

圖3 細網磨礦細度試驗結果

由圖2可知，磁介質為粗網時，隨著磨礦細度的增加，鐵回收率逐漸降低。在磨礦細度由44.60%增加到92.52%時，鐵品位逐漸升高，鐵回收率逐漸下降。

由圖3可知，磁介質為細網時，磨礦細度由44.60%增加到92.52%，鐵品位也逐漸升高，但較粗網時低。由于細網網格密度大，導致磁場力高，堵塞介質，致使設備無法正常運轉。

此外，當磁介質為粗網時，精礦品位在25.55%～28.41%之間變動，回收率在66.70%～82.65%之間變化，其拋尾力度較大，產率在43.17%～60.51%之間。而當磁介質為細網時，精礦品位在22.03%～25.80%之間變動，回收率在94.16%～97.67%之間變化，其拋尾力度小，產率在25.34%～38.19%之間。采用一段強磁的目的在于拋尾，降低后續選別設備的運轉負荷，粗網的拋尾力度遠大于細網。另外，一段強磁拋尾的目的，還在于提高下一工藝的入選品位。因此，磁介質選擇粗網更為合適。

磁介質為粗網時，回收率隨磨礦細度的增加而逐漸降低，同時拋尾品位逐漸升高，控制拋尾品位在8%左右，故磨礦細度為61.00%為一段強磁拋尾的合適磨礦細度。

2.2.2 磁場強度試驗

在選定磁介質為粗網及磨礦細度為61.00%的基礎上，暫定脈動為100 r/min，進行強磁場強條件試驗，其試驗結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著場強的提高，由于磁選機場強變化梯度大，精礦品位明顯降低，回收率則大幅度提高。磁場強度為0.552 T時，精礦品位為26.01%，回收率為71.24%，拋尾產率54.06%，拋尾品位8.92%。考慮該段選別的選別指標，后續工藝入選品位、拋尾力度以及可接受的拋尾品位，選定磁場強度為0.552 T。

2.2.3 脈動條件試驗

在介質為粗網，磨礦細度為61.00%，磁場強度為0.552T的條件下，進行脈動條件試驗，其試驗結果如圖5所示。

由圖5可知，脈動的變化，對精礦品位和回收率以及尾礦產率和品位的影響很大。當脈動為50 r/min時，精礦品位為22.65%，回收率為76.77%，拋尾產率43.51%，拋尾品位7.46%；當脈動為200 r/min時，精礦品位升至26.55%，回收率降至68.19%，拋尾產率提高至58.19%，拋尾品位也達到8.90%；當脈動為100 r/min時，精礦品位差別不大，回收率卻比脈動為150 r/min時高出3.04%，同時拋尾品位僅為8.01%。故而選定脈動條件為100 r/min。

2.3 強磁粗精礦弱磁分選條件試驗

2.3.1 粗選磨礦細度試驗

在磁場強度為2600Oe的條件下，進行不同磨礦細度下的條件試驗，弱磁磨礦細度試驗的結果如圖6所示。

圖4 強磁場強試驗結果

圖5 強磁脈動試驗結果

圖6 弱磁磨礦細度試驗結果

由圖6可知，隨著磨礦細度的增加，單體解離度的提高，精礦鐵品位逐漸升高，回收率降低。當磨礦細度為91.67%時，鐵品位為47.38%，回收率為10.99%，產率為5.99%。與磨礦細度為87.47%時相比，品位高出2.31%，回收率低0.63%，產率低0.76%。而與磨礦細度為94.20%時的選別指標相比，品位僅低0.33%，回收率高1.99%，產率高1.24%。因此，在綜合考慮精礦品位及精礦回收率的前提下，選定最佳磨礦細度為-200目91.67%。

2.3.2 粗選場強條件試驗

在磨礦細度為91.67%的條件下，進行粗選場強條件試驗，其試驗結果如圖7所示。

圖7 弱磁磁場強度試驗結果

由圖7可知，在磨礦細度一定的情況下，隨著場強的提高、鐵品位逐漸降低，而鐵回收率則逐漸升高。當磁場強度為2275Oe時，精礦產率為5.36%，精礦品位為47.46%，精礦回收率為9.92%。與磁場強度為2100Oe和2500Oe時的選別指標相比，相對較好，故選定磁場強度為2275Oe。

2.3.3 精選場強條件試驗

在選定的磨礦細度及磁場強度條件下，得到的弱磁粗選的精礦品位僅為47.46%，遠達不到市場對鐵精粉的品位要求。而此時的磨礦細度為91.67%，如果繼續磨礦，勢必會導致尾礦回收成本大幅度提高，故只進行精選場強條件試驗，其結果如圖8所示。

圖8 精選場強試驗結果

由圖8可知，經過弱磁精選，當場強為1200Oe時，精礦鐵品位為60.02%，產率為59.90%，回收率為74.81%。該產品基本上可作為鐵精礦產品直接銷售。

2.4 弱磁尾礦強磁回收試驗

弱磁粗選及精選尾礦品位較高，故采用強磁進行鐵的回收。參照一段強磁的試驗條件，采用的磁介質為粗網，場強采用較低的0.410T和0.552T，脈動采用150 r/min。其試驗結果如表3所示。

由表3可知，在脈動不變的情況下，磁場強度對精礦品位的影響，僅相差0.61%，而回收率卻相差11.23%，產率相差10.54%。中礦價格不高，在精礦品位相差不大的情況下，其主要影響因素是產率，故而弱磁尾礦的強磁試驗確定如下參數：磁介質為粗網、場強為0.552T、脈動為150r/min。

2.5 流程試驗

拋尾廢石采用強磁-弱磁-強磁選別流程，試驗結果如圖9所示。

圖9 強磁-弱磁-強磁流程試驗結果及數質量流程圖

由圖9可知，采用該選別流程可得到產率1.21%、品位為60.05%、回收率為4.12%的鐵精礦，以及產率為39.55%、品位為30.31%、回收率為68.00%的中礦，拋尾品位降低至8.62%。

表3 弱磁尾礦強磁試驗結果

3 結論

1)對該難選鐵礦拋尾廢石進行再選，技術上是可行的。

2)采用強磁-弱磁-強磁選別流程對該拋尾廢石進行選別，可得到產率為1.21%、品位為60.05%、回收率為4.12%的鐵精礦，以及產率為39.55%、品位為30.31%、回收率為68.00%的中礦，最終拋尾品位降至8.62%，鐵的總回收率達到72.12%，極大的提高了拋尾廢石的利用率。

3)按該工藝進行生產，每年可產鐵品位60%以上鐵精粉約0.22萬t，鐵品位30%以上的中礦7.13萬t。

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