公廠磁鐵礦選礦工藝流程研究

李昌存，代　浩

（1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北唐山063009；3.河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北唐山063000）

公廠磁鐵礦選礦工藝流程研究

李昌存*1,2，代浩1,3

（1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北唐山063009；3.河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北唐山063000）

從光譜分析、多元素分析、鐵物相分析幾方面對(duì)公廠鐵礦礦石性質(zhì)進(jìn)行了研究。得出，除鐵元素外，尚無(wú)其它已達(dá)到工業(yè)品位的可利用元素，原礦中硫、磷含量不超標(biāo)；礦石中主要含鐵礦物以磁鐵礦為主，弱磁性及非磁性鐵礦物含量很少。對(duì)公廠鐵礦礦石先后進(jìn)行了原礦干選試驗(yàn)、干選精礦不同磨礦細(xì)度條件下的磁選管試驗(yàn)、不同磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)、階段磨礦磁選試驗(yàn)以及流程試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：原礦破碎至-15mm后經(jīng)過(guò)干選，經(jīng)第一段磨礦后，干選精礦中細(xì)度為-200目占35%；經(jīng)一次磁選后，精礦再經(jīng)第二段磨礦，磨礦細(xì)度為-200目占到85%，再經(jīng)2次磁選后可獲得產(chǎn)率為37.29%、品位為60.54%、回收率為83.62%的鐵精礦。當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)-200目超過(guò)95%時(shí)，可獲得品位在62%以上的鐵精礦。對(duì)最終的精礦進(jìn)行檢測(cè)，酸堿度測(cè)定表明精礦為酸性，多元素分析顯示S、P含量未超標(biāo)。

礦石性質(zhì)；磁鐵礦；磁選

全球鐵礦石總量超過(guò)8000×108t，鐵含量在2300× 108t以上[1]。在現(xiàn)今工業(yè)社會(huì)中，鐵在所有用于工業(yè)生產(chǎn)的金屬中占95%左右的比例[2]。各國(guó)鐵礦石品位差異較大，澳大利亞、南非、加拿大等國(guó)家的鐵礦石品位達(dá)60%，而我國(guó)鐵礦石品位平均為30%左右[3-4]。目前國(guó)內(nèi)鐵礦石遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的需要，致使我國(guó)對(duì)進(jìn)口鐵礦石的依存度不斷加大[5]。所以優(yōu)化選礦工藝流程，提高選礦效率對(duì)我國(guó)礦業(yè)發(fā)展有非常重要的意義。姚志明對(duì)廣西某超貧磁鐵礦進(jìn)行了流程優(yōu)化，采用預(yù)先濕式粗粒拋尾，使鐵精礦品位提高了1.02%[6]。張永坤通過(guò)對(duì)司家營(yíng)礦區(qū)磁鐵礦礦石性質(zhì)的分析,結(jié)合選礦試驗(yàn)提出適合司家營(yíng)礦區(qū)磁鐵礦選礦的磁重聯(lián)選流程,該流程可以實(shí)現(xiàn)“早拋早收”的目的[7]。

1　礦石性質(zhì)分析

本次試驗(yàn)礦樣共約250kg，大部分粒度小于150mm，少量礦塊粒度達(dá)200mm。先從礦樣中隨機(jī)選取十幾塊礦樣，作為巖礦鑒定用礦樣，然后進(jìn)行了干選試驗(yàn)及化驗(yàn)樣、試驗(yàn)樣的制備及加工，其中干選尾礦取化驗(yàn)樣后廢棄。

1.1礦石多元素分析

對(duì)礦石進(jìn)行了多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　礦石多元素分析結(jié)果

礦石多元素分析結(jié)果表明：

（1）該礦石中鐵礦物以磁鐵礦為主；

（2）原礦中硫、磷含量不不超標(biāo)。

1.2礦石鐵物相分析

對(duì)礦石進(jìn)行了鐵物相分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

由分析結(jié)果可以看出，該礦石中鐵礦物以磁鐵礦為主；弱磁性及非磁性鐵礦物含量較少。系統(tǒng)研究了公廠鐵礦礦石的性質(zhì)，磁鐵礦的嵌布特征是從理論上對(duì)選礦較為有利的粒間接觸嵌布特征。但是磁鐵礦呈碎裂結(jié)構(gòu)，小于0.01mm的可達(dá)35%，有的磁鐵礦顆粒只有幾微米左右，磨礦很難達(dá)到該粒級(jí)，這些微細(xì)粒磁鐵礦磨礦后將永遠(yuǎn)呈連生體存在，因此碎裂結(jié)構(gòu)是精礦品位不能達(dá)標(biāo)的主要因素。

表2　礦石鐵物相分析結(jié)果

2　干選試驗(yàn)

考慮到在礦石開(kāi)采中難免混入一定量的圍巖及廢石，為此，進(jìn)行了入磨前的干選試驗(yàn)，目的是在入磨前拋掉混入的圍巖及廢石。將原礦破碎至-15mm后進(jìn)行干式磁選（干選）試驗(yàn)，干選試驗(yàn)采用磁滑輪，磁場(chǎng)強(qiáng)度為3500奧斯特。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　原礦干選試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可知，干選尾礦磁性鐵含量只有0.2%，磁性鐵損失率只有0.04%，干選效果非常理想。盡管干選尾礦拋掉的圍巖及廢石產(chǎn)率較低，只有5%左右，但在實(shí)際生產(chǎn)的采礦過(guò)程中難免混入一定量的圍巖及廢石。因此建議選礦流程中應(yīng)設(shè)置干選作業(yè)。

2.1干選精礦不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)

取干選精礦樣6份，每份1kg，用XMB-68型240× 300濕式棒磨機(jī)分別磨至不同的細(xì)度。磨礦時(shí)間成等差數(shù)列，分別為1分、2分、3分、4分、5分、6分，磨礦產(chǎn)品烘干后，各自縮分出50g，用200目篩子濕篩，篩上部分烘干稱重，計(jì)算出-200目含量分別為31.98%、47.62%、58.64%、70.66%、84.52%、89.44%。

圖1　不同磨礦細(xì)度下干選精礦磁選管試驗(yàn)流程

由試驗(yàn)結(jié)果可知，整體上看，精礦品位隨著磨礦細(xì)度的增加而逐漸升高，精礦產(chǎn)率和回收率逐漸下降。當(dāng)磨礦細(xì)度-200目占84.52%時(shí)，精礦品位為59.00%，再增加磨礦細(xì)度，精礦品位不再上升。根據(jù)干選精礦不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)，確定第一段磨礦細(xì)度為-200目占35%。

2.2第一段磨礦磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為考察磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)第一段磨礦后磁選選別指標(biāo)的影響程度，從磨礦細(xì)度為-200目占35%的磨礦產(chǎn)物中縮取若干份20g的相同試樣，用磁選管在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選。流程見(jiàn)圖2，結(jié)果見(jiàn)表5。

圖2　磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)流程

相同條件下，對(duì)不同磨礦細(xì)度的試樣分別縮分取樣20g，用強(qiáng)度為1000奧斯特（79.577kA/m）的磁場(chǎng)通過(guò)XCS－73型?50mm的磁選管進(jìn)行磁選管試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的加大，精礦產(chǎn)率有所增加，回收率也略有增高但品位稍微降低。

2.3一磁精礦不同磨礦細(xì)度磁選管試驗(yàn)

將一磁粗精礦均勻縮分出6份，每份500g，采用XMQ-67型240×90錐形球磨機(jī)分別磨至不同的細(xì)度，磨礦時(shí)間分別為2分、3分、4分、5分、6分及7分。磨礦產(chǎn)品烘干后，各自縮分出50g，用200目篩子濕篩，篩上部分烘干稱重，計(jì)算出-200目含量分別為62.26%、76.92%、85.88%、92.54%、95.34%、95.92%。

表4　不同磨礦細(xì)度下干選精礦磁選管試驗(yàn)結(jié)果

表5　磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)不同磨礦細(xì)度的一磁精礦試樣分別縮分取樣10g，在相同條件下進(jìn)行磁選管試驗(yàn)。磁選管為XCS－ 73型?50mm的磁選管，磁場(chǎng)強(qiáng)度為1000奧斯特（79.577kA/m）。流程如圖3所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

根據(jù)結(jié)果可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦品位上升，但精礦產(chǎn)率和回收率下降。為獲得品位為60%左右的精礦，確定第二段磨細(xì)度-200目占85%。

2.4第二段磨礦磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

圖3　一磁粗精礦不同磨礦細(xì)度下磁選管試驗(yàn)流程

表6　一磁粗精礦不同磨礦細(xì)度下磁選管試驗(yàn)結(jié)果

為檢驗(yàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)磁選選別指標(biāo)的影響程度，從磨礦細(xì)度為-200目占85%的一磁粗精礦磨礦產(chǎn)物中縮取若干份相同試樣，用磁選管在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

圖4　磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)流程

表7　磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的加大，精礦產(chǎn)率略有升高，品位略有降低，回收率略有增加。總體來(lái)看，在試驗(yàn)范圍內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)選別效果影響不大。

2.5流程試驗(yàn)

各段試驗(yàn)已在前文分段敘述，現(xiàn)總結(jié)于圖5。試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表8。

圖5　試驗(yàn)流程圖

表8　流程試驗(yàn)結(jié)果

最終尾礦（包括干選尾礦）產(chǎn)率為62.71%，品位為7.05%。

2.6精礦多元素分析

精礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表9。

由分析結(jié)果知S、P含量不超標(biāo)；

判斷精礦為酸性。

表9　精礦多元素分析驗(yàn)結(jié)果

3　結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：原礦破碎至-15mm經(jīng)干選后，干選精礦在第一段磨礦細(xì)度為-200目占35%，經(jīng)一次磁選后，精礦再經(jīng)第二段磨礦，磨礦細(xì)度為-200目占85%，再經(jīng)2次磁選后可獲得產(chǎn)率為37.29%，品位為60.54%，回收率為83.62%的鐵精礦。當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)-200目占95%以上時(shí)，可獲得品位為62%以上的鐵精礦。

[1]U.S.Geological Survey.Mineral Commodity Summaries.Janu?ary.2010.

[2]GSA.PIRSA Minerals.Government of South Australia（GSA）, Primary Industries and Minerals SA,2009.

[3]IBIS World Industry Report.Iron Ore Mining in Australia: B1311.IBIS World Pty Ltd;2009：50-51.

[4]張敏.云南祿勸細(xì)粒超貧赤鐵—磁鐵礦選礦工藝研究[D].昆明理工大學(xué),2013.

[5]張宏偉.東南亞某鐵礦選礦工藝的試驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué),2009.

[6]姚志明,宋傳兵.某超貧磁鐵礦選礦工藝流程優(yōu)化[J].云南冶金,2014（6）:17-21.

[7]張永坤,魏建民,景巍.司家營(yíng)礦區(qū)磁鐵礦選礦工藝流程探討[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011（11）:75-76.

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1004-5716(2016)11-0152-05

2016-01-11

2016-01-11

李昌存（1965-），男（漢族），河北豐南人，教授，現(xiàn)從事學(xué)校行政管理工作。