某難選鮞狀鐵礦石選礦試驗

邱廷省 張衛星 方夕輝 張寶紅 楊 云

(1.江西理工大學;2.江西理工大學資源與環境工程學院;3.長沙有色冶金設計研究院有限公司)

我國鮞狀赤鐵礦儲量約占鐵礦總儲量的9%，主要分布在湖南、湖北、廣西等地。鮞狀鐵礦石是目前選礦界公認的難選礦石之一，主要因為鐵礦物嵌布粒度極細，需磨至30μm以下、甚至幾個微米才能使環帶或鮞核單體解離;礦石大多屬于沉積型礦床，伴生大量黏土，硬度低，易泥化，嚴重影響選別作業;礦物結構復雜，鮞核有時為鐵礦物有時為脈石礦物;常伴生有較高的磷礦物，有些以膠狀物與鮞鐵粒致密連生;原礦鐵品位較低等。

某礦業公司鮞狀鐵礦石礦物組成較簡單，但嵌布特征復雜，嵌布粒度極不均勻，易泥化，選別難度較大。本試驗對該鮞狀鐵礦石進行了選礦工藝技術條件研究，最終確定了處理該礦石的合理工藝流程，并取得了較理想的選礦指標。

1 礦石性質

1.1 礦石成分

礦石礦物組成較簡單，金屬礦物以磁赤鐵礦為主，其次有赤鐵礦、磁鐵礦、云母赤鐵礦等;脈石礦物主要為石英，含鐵黏土礦物微量。

礦石主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，XRD分析結果見圖1。

表1 礦石主要化學成分分析結果 %

表2 礦石鐵物相分析結果 %

圖1 礦石XRD圖譜

從表1可以看出，礦石中有回收價值的元素為鐵，硫磷含量低。

從表2可以看出，礦石中鐵主要為磁性鐵，占總鐵的63%，赤褐鐵含量較少，占總鐵的9%。

從圖1可以看出，礦石中主要礦物為石英、磁赤鐵礦、赤鐵礦等。

1.2 礦石礦物嵌布特征

赤鐵礦、磁赤鐵礦、磁鐵礦呈各種形態，有結核狀、腎狀、塊狀、鮞狀、細紋薄膜狀、星點狀、浸染狀;有的重結晶呈纖維狀、帚狀、放射狀、同心環帶狀。常見膠結石英粉砂、碎屑。有的呈結核狀包含少量石英、細砂。

赤鐵礦含量不等，有的鮞石純凈，幾乎無其他脈石礦物分布;有的含許多石英粉砂碎屑，甚至成為鐵質粉砂巖，赤鐵礦呈膠結物膠結碎屑物或呈薄膜狀、星點狀、絲狀、塵埃狀分布。

2 試驗方法

(1)首先進行階段磨礦、階段弱磁選+強磁選流程試驗。

(2)將試樣(2～0 mm)與化學純炭粉按一定比例混勻后置入石墨坩堝中，將石墨坩堝置于電阻爐中進行還原焙燒，達到預定的還原時間后取出坩堝、水冷，還原產品進行階段磨礦階段弱磁選，弱磁精礦反浮選。

3 試驗結果與討論

3.1 階段磨礦、階段磁選試驗結果

由于磁選工藝流程是鐵礦物回收的常見流程，且流程簡單、投資少、生產成本低，因此，首先對磁選工藝能否取得理想指標進行了探索。試驗流程見圖2，試驗結果見表3。

從表3可以看出，直接采用磁選工藝難以獲得高品質的鐵精礦;提高磨礦細度對精礦品質的影響較小。因此，試驗將對礦石進行還原焙燒研究。

圖2 階段磨礦階段磁選試驗流程

表3 階段磨礦階段磁選試驗結果 %

3.2 還原焙燒—磁選試驗

3.2.1 焙燒溫度試驗

焙燒溫度試驗的還原劑炭粉用量為原礦質量的6%、焙燒時間為60 min，焙燒產物磨礦細度為 －0.037 mm占 98.21%，弱磁粗選磁場強度為 96 kA/m，試驗結果見圖3。

圖3 焙燒溫度試驗結果

從圖3可以看出，隨著焙燒溫度的升高，粗精礦鐵品位和鐵回收率均呈先上升后下降的趨勢。綜合考慮，確定后續試驗的焙燒溫度為850℃。

3.2.2 焙燒時間試驗

焙燒時間試驗的還原劑炭粉用量為原礦質量的6%、焙燒溫度為850℃，焙燒產物磨至－0.037 mm占 98.21%后進行弱磁粗選(磁場強度為 96 kA/m)，試驗結果見圖4。

圖4 焙燒時間試驗結果

從圖4可以看出，隨著焙燒時間的延長，弱磁粗精礦鐵品位和鐵回收率均呈先上升再下降的趨勢。綜合考慮，確定后續試驗的焙燒時間為60 min。

3.2.3 炭粉用量試驗

炭粉用量試驗的焙燒溫度為850℃，焙燒時間為60 min，焙燒產物磨至－0.037 mm占98.21%后進行弱磁粗選(磁場強度為96 kA/m)，試驗結果見圖5。

圖5 炭粉用量試驗結果

從圖5可以看出，隨著炭粉用量的增加，弱磁粗精礦鐵品位和鐵回收率均呈先上升再下降的趨勢。綜合考慮，確定后續試驗炭粉與原礦質量比為4%。

3.2.4 還原產物磨礦細度試驗

3.2.4.1 還原產物一段磨礦細度試驗

確定還原條件下的還原產物一段磨礦細度試驗的弱磁粗選磁場強度為96 kA/m，試驗結果見圖6。

圖6 還原產物一段磨礦細度試驗結果

從圖6可以看出，提高還原產物一段磨礦細度，弱磁選粗精礦鐵品位明顯上升、鐵回收率小幅下降。綜合考慮，確定還原產物一段磨礦細度為－0.037 mm占98.21%。

3.2.4.2 弱磁粗精礦再磨細度試驗

弱磁粗精礦再磨細度試驗的弱磁精選磁場強度為96 kA/m，試驗結果見圖7。

圖7 弱磁粗精礦再磨細度試驗結果

從圖7可以看出，隨著再磨細度的提高，弱磁選精礦鐵品位上升，鐵回收率小幅下降。綜合考慮，確定再磨細度為－0.025 mm占96.04%。

3.3 弱磁選精礦反浮選試驗

3.3.1 礦漿pH值試驗

礦漿pH值試驗采用1次反浮粗選流程，pH調整劑為鹽酸和氫氧化鈉，捕收劑QP－113用量為100 g/t，抑制劑可溶性淀粉用量為1 000 g/t，試驗結果見圖8。

圖8 礦漿pH值試驗結果

從圖8可以看出，隨著礦漿pH值的升高，反浮選粗精礦鐵品位先升后降，鐵回收率先降后升。綜合考慮，確定反浮選礦漿pH=6。

3.3.2 抑制劑種類選擇試驗

抑制劑種類選擇試驗采用1次反浮粗選流程，抑制劑分別為可溶性淀粉、CMC和木質素磺酸鈉，用量分別為1 000、400、400 g/t，礦漿pH=6，QP－113用量為100 g/t，試驗結果見圖9。

從圖9可以看出，木質素磺酸鈉為抑制劑時，反浮選粗精礦鐵回收率較高，鐵品位略低于以CMC為抑制劑。因此，后續試驗選擇木質素磺酸鈉為鐵礦物抑制劑。

3.3.3 木質素磺酸鈉用量試驗

木質素磺酸鈉用量試驗采用1次反浮粗選流程，礦漿pH=6，QP－113用量為100 g/t，試驗結果見圖10。

圖10 木質素磺酸鈉用量試驗結果

從圖10可以看出，隨著木質素磺酸鈉用量的增大，反浮選粗精礦鐵回收率上升、鐵品位下降。綜合考慮，確定木質素磺酸鈉用量為600 g/t。

3.3.4 捕收劑種類選擇試驗

捕收劑種類選擇試驗采用1次反浮粗選流程，捕收劑分別為十二胺、椰油胺和QP－113，用量均為150 g/t，礦漿pH=6，木質素磺酸鈉用量為600 g/t，試驗結果見圖11。

從圖11可以看出，QP－113對脈石礦物的捕收性和選擇性相對較好。綜合考慮，選擇QP－113為反浮選脈石礦物的捕收劑。

3.3.5 QP－113用量試驗

QP－113用量試驗采用1次反浮粗選流程，礦漿pH=6，木質素磺酸鈉用量為600 g/t，試驗結果見圖12。

從圖12可以看出，隨著捕收劑QP－113用量的增大，反浮選粗精礦鐵品位上升，鐵回收率下降。綜合考慮，確定QP－113用量為150 g/t。

3.4 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗基礎上進行了閉路試驗，試驗流程見圖13，試驗結果見表4。

圖13 閉路試驗流程

從表4可以看出，采用還原焙燒—兩段階段磨礦弱磁選—1粗1精2掃、中礦順序返回反浮選流程處理該礦石，可以獲得鐵品位為61.30%、鐵回收率為80.43%的鐵精礦。

表4 閉路試驗結果 %

4 結論

(1)某鮞狀鐵礦石礦物組成簡單，金屬礦物以磁赤鐵礦為主，赤鐵礦少量;脈石礦物主要為石英。礦物嵌布特征復雜，鐵礦物包裹、膠結石英粉砂碎屑普遍。鐵礦物嵌布粒度極不均勻，單體解離難度極大，且礦石中的赤鐵礦和含鐵黏土礦物磨礦時易泥化，常規磁選工藝難以獲得較高品位的鐵精礦。

(2)還原焙燒—階段磨礦階段弱磁選—反浮選工藝是該礦石開發利用的較合理工藝。試驗采用還原焙燒—一段磨礦、弱磁粗選、二段磨礦、弱磁精選—1粗1精2掃、中礦順序返回反浮選流程處理該礦石，最終獲得了鐵品位為61.30%、鐵回收率為80.43%的鐵精礦。

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