細磨-磁選-反浮選工藝回收某選廠鐵尾礦試驗研究

張紅新，李洪潮，郭珍旭,,

(1.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所,河南 鄭州 450006；2.國家非金屬礦資源綜合利用工程技術研究中心,河南 鄭州 450006；3.國土資源部多金屬礦評價與綜合利用重點實驗室,河南 鄭州 450006)

隨著鐵礦石的不斷開采，高品位、低雜質含量、易選的鐵礦石資源日益枯竭，因此，對低品位、含雜高、難選冶鐵礦資源的回收利用成為迫切需要解決的重要課題[1]。本試驗針對云南某選廠的鐵尾礦，開展綜合回收試驗研究，該選廠采用單一磁選工藝，一次粗選，一次精選，即可獲得TFe品位大于65%的鐵精礦，為保證鐵精礦質量，每年有30萬t左右TFe品位為38%的尾礦被丟棄，造成了資源的嚴重浪費，因此，對該部分鐵尾礦進行回收利用技術研究意義重大。

礦石鐵物相分析結果表明，礦石中主要含鐵礦物為赤褐鐵礦和磁鐵礦。通過對赤褐鐵礦和磁鐵礦的嵌布粒度分析發現，赤褐鐵礦平均嵌布粒度為0.021mm，磁鐵礦平均嵌布粒度為0.014mm。嵌布粒度細難以單體解離是導致礦石難以回收利用的直接原因。在查閱相關文獻的基礎上[2-4]，通過探索試驗，最終確定采用細磨-磁選-反浮選工藝來回收該鐵尾礦。

1 原礦礦石性質

1.1 原礦化學多項分析

對原礦樣品進行化學多項分析，結果列于表1。從分析結果可知，礦石中具有回收利用價值的元素為鐵，TFe品位為38.03%；對鐵富集有害的主要組分為SiO2，含量為25.05%。

1.2 原礦各礦物含量及鐵物相分析

礦石中主要礦物的相對含量分析結果列于表2，鐵物相分析結果列于表3。從分析結果可知，礦石中主要含鐵礦物為赤/褐鐵礦、磁鐵礦，主要脈石礦物為石英、鈉長石、白云石、黑云母、綠泥石等。從鐵物相分析結果可知該礦石含鐵礦物主要以赤/褐鐵礦為主，約占77.62%，磁性鐵僅占15.67%。

表1 原礦化學分析結果/%

表2 礦石中主要礦物的相對含量/%

1.3 原礦結構構造

礦石呈灰黑色，粉狀。原始礦石中大部分結構、構造都已經在破碎過程中破壞。赤褐鐵礦和磁鐵礦是礦石中主要的含鐵礦物，主要呈他形粒狀，多被脈石礦物包裹。赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦等礦物主要呈他形晶粒狀分布在礦石中，部分赤鐵礦、磁鐵礦被脈石礦物包裹，構成包含結構。

1.4 原礦粒度嵌布特征

1.4.1 赤鐵礦

赤鐵礦是礦石中主要的含鐵礦物，在礦石中含量為42.5%。赤鐵礦主要呈他形粒狀，赤鐵礦原生粒度統計見圖1。

圖1 赤鐵礦原生粒度統計圖

統計結果顯示：赤鐵礦粒度為0.002～0.166mm，平均0.021mm，主要分布在0.06mm以下，尤其是0.02mm以下顆粒數最多。赤/褐鐵礦粒度較細是其難選的主要原因。

1.4.2 磁鐵礦

磁鐵礦是礦石中主要的含鐵礦物之一，其在礦石中的含量為8.3%。磁鐵礦主要呈他形粒狀，多被脈石礦物包裹。磁鐵礦粒度分布見圖2。

圖2 磁鐵礦粒度分布統計圖

從統計結果可以看出，礦石中磁鐵礦粒度較細，其粒度為0.002～0.059mm，平均0.014mm，主要分布在0.02mm以下。磁鐵礦粒度很細是該礦難利用的主要原因。

1.4.3 原礦粒度篩析

原礦粒度篩析結果列于表4。

原礦粒度篩析結果顯示： -0.038mm 粒級的TFe品位較高，+0.074mm粒級的TFe品位較低，鐵礦物在細粒級中得到富集，表明該礦石鐵礦物嵌布粒度較細；SiO2含量隨著粒度變細而降低，表明SiO2在粗粒級中得到富集。

表4 原礦粒度篩析結果

2 初步探索試驗

試驗研究主要目的為提高精礦全鐵品位并降低二氧化硅含量，為此進行了多方案流程對比試驗。

2.1 原礦-超細磨-磁選

超細磨細度為-0.02mm含量為80%，采用一次弱磁選(磁場強度95kA/m)、一次強磁選(磁場強度600kA/m)進行分選。流程如圖3所示，結果列于表5。

圖3 單一磁選流程圖

表5 單一磁選試驗結果

產品品位/%回收率/%TFeSiO2TFeSiO2弱磁精礦66.183.208.030.69強磁精礦51.799.2860.6919.36尾礦23.5239.2831.2879.95合計38.1224.91100.00100.00

分析表5可知，將弱磁精礦與強磁精礦合并后TFe品位為53.14%，SiO2含量8.71%。該工藝弱磁選分選指標較好，強磁選分選指標較差，SiO2含量較高，主要原因可能是強磁選機對-0.03mm的試料分選效果較差。試驗結果表明，礦石即使細磨，采用單一磁選工藝也難以獲得較好的分選指標。

2.2 原礦-磨礦-反浮選試驗

采用單一浮選工藝，將礦石磨礦至-0.038mm含量占90%，浮選藥劑采用GE619，經兩次精選，最終獲得TFe品位53.88%、回收率46.26%、SiO2含量4.87%、SiO2回收率6.54%的鐵精礦，精礦中TFe品位明顯提高，SiO2含量降低至5%以下，降硅效果明顯，表明反浮選對于降低精礦中SiO2含量有顯著效果。

2.3 原礦-磨礦-磁選-反浮選工藝

由于該礦嵌布粒度較細且連生體含量高，必須細磨才能達到單體解離，這是能夠實現精礦提鐵降硅的前提。結合之前的探索試驗，考慮采用磨礦-磁選-反浮選工藝。磨礦細度-0.038mm含量占90%，采用一次弱磁選(磁場強度95kA/m)、一次強磁選(磁場強度600kA/m)，弱磁選精礦與強磁選精礦合并進入反浮選，浮選藥劑采用GE619，經兩次精選，最終獲得TFe品位58.24%、回收率50.93%、SiO2含量4.72%、回收率6.53%的鐵精礦。

初步探索試驗表明，采用單一磁選工藝或單一反浮選工藝都難以獲得較好的分選指標，采用磁選-反浮選聯合工藝流程可獲得較好的分選指標。

3 結果與討論

采用磁選-反浮選工藝流程，探討影響分選的各個因素，達到最佳優化。試驗原則工藝流程見圖4。

圖4 原則工藝流程

3.1 磨礦細度試驗

由于該礦石鐵礦物的嵌布粒度較細，根據對赤/褐鐵礦、磁鐵礦粒度統計結果，赤/褐鐵礦、磁鐵礦粒度大部分都在-0.02mm以下，因此，必須細磨才能使鐵礦物單體解離。從磨礦細度試驗結果可知，磨礦粒度越細，TFe品位越高，SiO2含量越低，當磨礦細度-0.03mm含量大于90%時，分選指標變化較小。由此可知，影響分選指標的因素不僅僅是磨礦細度，磨礦細度越細，對浮選反而不利。因此，選擇磨礦細度為-0.03mm含量為90%為宜。

圖5 磨礦細度試驗

3.2 強磁選磁場強度試驗

弱磁選采用磁場強度為95KA/m的磁場強度，基本可以把磁鐵礦及連生體的磁鐵礦選別干凈。強磁選磁場強度試驗結果表明：強磁選磁場場強越高，精礦TFe品位越低，鐵精礦回收率越高，但是SiO2含量也提高，綜合考慮各因素，選擇磁場強度為600～670 kA/m為宜。

圖6 強磁選磁場強度試驗

3.3 反浮選調整劑試驗

調整劑采用碳酸鈉，考察pH值對選別效果的影響，調整劑用量試驗結果表明：隨著pH值增大，精礦TFe和SiO2回收率均增加明顯，當碳酸鈉用量為500g/t，pH值=8左右時，精礦產率為80.35%，精礦TFe品位從58.15%大幅下降至53.62%，考慮各因素，選擇不加調整劑為宜。

圖7 碳酸鈉用量試驗

3.4 反浮選抑制劑淀粉用量試驗

研究表明，淀粉是鐵礦物反浮選中良好的抑制劑，本試驗采用苛性淀粉作抑制劑，考察抑制劑用量對選別指標的影響，試驗結果表明：抑制劑用量在0～300g/t范圍內對選別指標基本無影響。

圖8 淀粉用量試驗

3.5 反浮選捕收劑用量試驗

捕收劑用量對選別指標有重要的影響，本試驗采用GE619作為反浮選捕收劑，試驗結果表明：隨著捕收劑用量的增加，精礦TFe品位越來越高，而TFe回收率呈不斷下降的趨勢，綜合考慮品位和回收率，選擇粗選捕收劑用量為30g/t為宜。

圖9 反浮選捕收劑用量試驗

3.6 反浮選精選次數試驗

試驗為了考察反浮選精選段數對精礦最終品位和回收率的影響，進行了反浮選精選段數試驗，工藝流程及試驗條件見圖10，試驗結果列于表6。

反浮選精選段數試驗結果表明：隨著精選次數的增加，精礦品位增加，但提高不大，回收率降低，而中礦品位較高。綜合考慮各因素選擇一次粗選、一次精選工藝流程。

圖10 反浮選精選段數試驗工藝流程

表6 反浮選精選段數試驗結果

產品名稱作業產率/%品位/%作業回收率/%TFeSiO2TFeSiO2精礦53.4358.774.4762.4321.19中26.6847.667.896.334.67中116.4845.4616.6014.9024.27尾礦23.4135.1224.0116.3449.87合計100.0050.3011.27100.00100.00

3.7 閉路試驗研究

為提高精礦產率和回收率，進行浮選中礦直接返回粗選工藝流程閉路循環試驗研究，根據試驗現象適當降低捕收劑用量，工藝流程及試驗條件見圖11，數質量流程圖見圖12，試驗結果列于表7。

圖11 閉路試驗工藝流程

表7 閉路試驗結果

產品名稱作業產率/%品位/%回收率/%TFeSiO2TFeSiO2精礦35.9158.034.8253.277.48浮選尾礦22.8639.4418.9323.0518.69磁選尾礦41.2322.4841.4623.6873.83原礦100.0039.1223.15100.00100.00

閉路試驗結果表明：TFe品位39.12%，SiO2含量23.15%的原礦經過細磨-磁選-反浮選中礦順序返回的工藝流程，最終可獲得TFe品位58.03%，TFe回收率53.27%，SiO2含量4.82%的精礦，取得了相對較好的選別指標。

4 結論

1)針對該微細粒及連生體含量較高的鐵尾礦，必須進行細磨使磁鐵礦、赤褐鐵礦與脈石礦物單體解離才能達到綜合回收鐵礦礦和降低精礦中SiO2含量的目的。

2)通過多方案流程對比試驗研究，確定了細磨-磁選-反浮選的聯合工藝流程，最終可獲得鐵精礦TFe品位58.03%，TFe回收率53.27%，SiO2含量4.82%，取得了相對較好的選別指標，使廢棄的鐵尾礦資源得到綜合回收利用。

圖12 閉路試驗數質量流程

[1] 陳雯.貧細雜難選鐵礦石選礦技術進展[J].金屬礦山，2010(5)：55-59.

[2] 張國旺，周岳遠，辛業薇，等.黃禮龍.微細粒鐵礦選礦關鍵裝備技術和展望[J].礦山機械，2012，40(11):1-7.

[3] S·宋.以疏水絮團形式從鐵礦石中磁選細粒赤鐵礦和褐鐵礦[J].國外金屬礦選礦，2012，28(10):28-32.

[4] 翟勇.低品位微細粒赤鐵礦高效利用技術研究[D].長沙：中南大學，2008.