南非磷尾礦在司家營研山鐵礦加工的可行性試驗

王海霞 李月旺 曹漢青 孟奧書

(河鋼集團礦業公司司家營北區分公司)

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南非磷尾礦在司家營研山鐵礦加工的可行性試驗

王海霞 李月旺 曹漢青 孟奧書

(河鋼集團礦業公司司家營北區分公司)

南非磷尾礦全鐵品位為56.22%，有害元素硫、磷含量較低，但鈦含量較高為4.23%。針對此情況，該廠制定了2套加工試驗方案：一是將南非磷尾礦混入現有生產工藝流程；二是對南非磷尾礦進行單獨加工處理，將單獨選別精礦與研山鐵礦自產精礦按一定比例混合，從而降低精礦中的鈦金屬含量。經過對南非磷尾礦進行一系列選礦試驗研究，最終確定推薦使用第2套加工方案進行選別。

鈦含量 可磨度 重選 弱磁選 浮選

司家營研山鐵礦位于河北灤縣，屬于鞍山式沉積變質鐵礦床。礦石類型主要為赤鐵石英巖和磁鐵石英巖兩大類[1]。該礦目前采用階段磨礦、粗細分級、重選—強磁—陰離子反浮選流程[2]。鑒于南非磷尾礦中鈦金屬指標含量遠高于冶煉要求指標的情況，為進一步探究南非磷尾礦在司家營研山鐵礦加工的可行性，該礦制定了兩套試驗方案：一是將南非磷尾礦混入現有生產工藝流程，二是對南非磷尾礦進行單獨加工處理，將單獨選別精礦與研山鐵礦自產精礦按一定比例混合，從而降低精礦中的鈦金屬含量。司家營研山鐵礦針對以上兩套試驗方案分別進行了磨礦試驗、重選試驗、不同磁場強度下的磁選試驗、浮選試驗等一系列試驗研究，進而確定了加工南非磷尾礦的最佳試驗方案。

1 南非磷尾礦礦樣性質

1.1 南非磷尾礦的化學成分

對南非磷尾礦進行多元素化學成分分析，結果見表1。

表1 南非磷尾礦多元素分析結果 %

由表1可知，礦樣中鐵含量較高，硅、磷、硫指標均滿足冶煉要求，但鈦金屬含量遠高于冶煉要求指標，直接影響精礦的銷售。

1.2 粒度分析

取100 g南非磷尾礦礦樣進行篩孔尺寸分別為0.850、0.425、0.250、0.180、0.150、0.105、0.074 mm的篩析試驗，篩分結果見表2。由篩分結果可以看出，南非磷尾礦粒度組成比較均勻。

表2 原礦粒度分析結果

1.3 原礦相對可磨度測定

以研山鐵礦2段磨礦給礦作為標準礦石，與試驗礦石進行磨礦對比試驗。將2種礦石各自混勻縮分出待磨礦樣，每份500 g，均采用RK/ZQMφ240 mm×90 mm錐形球磨機按62.5%的磨礦濃度進行不同時間的磨礦試驗，并對磨礦產品分別進行細度測定(見表3)并進行計算，得出每次磨礦新生成的-0.074 mm粒級含量(見圖1)，并與標準礦石進行比較。

表3 磨礦細度對比結果

由表3、圖1可知，在磨礦時間為4.5 min 時，研山鐵礦礦石新生成-0.074 mm粒級含量為57.00%，南非礦礦石新生成-0.074 mm粒級含量為56.56%，新生成的-0.074 mm粒級含量基本相同；隨著磨礦時間的增加，南非礦新生成-0.074 mm粒級含量逐漸高于研山礦新生成-0.074 mm粒級含量，說明南非礦比研山鐵礦礦石易磨。

圖1 南非礦與研山礦新生成-0.074 mm粒級含量對比曲線

2 試驗研究及結果

根據司家營研山鐵礦現有工藝流程，分別對南非磷尾礦進行重選、磁選、浮選試驗研究，以確定合理的試驗方案。

2.1 不同細度磁選管試驗

將南非磷尾礦進行球磨機開路磨礦，每份試樣重500 g，磨礦濃度均為62.5%，分別取試樣各50 g，用φ50 mm磁選管進行選別試驗，磁場強度為191.08 kA/m。試驗結果見表4。

表4 不同磨礦細度磁選管試驗

由表4可知，隨磨礦細度的增加，精礦鐵品位增加，鐵回收率減少，但鐵回收率的變化不是很大；當磨礦細度約為-0.074 mm 70%左右時，精礦鐵品位已達到要求；考慮隨著磨礦細度增加，能耗也增加，故選取磨礦細度為-0.074 mm 73.23%進行選別試驗。

2.2 重選試驗

2.2.1 搖床試驗

將南非磷尾礦磨至-0.074 mm 73.23%，利用LYS(N)-1 100 mm×500 mm搖床進行試驗，試驗結果見表5。

2.2.2 螺旋溜槽試驗

在磨礦細度為-0.074 mm 73.23%、給礦濃度為40%的條件下進行南非磷尾礦溜槽試驗，試驗結果見表6。

表5 南非磷尾礦搖床試驗結果 %

表6 南非磷尾礦螺旋溜槽試驗結果 %

由表5、表6可知，南非磷尾礦搖床選別精礦鐵品位為62.43%，螺旋溜槽選別精礦鐵品位為62.17%，精礦鐵品位均達到了指標要求；但螺旋溜槽選別精礦鐵回收率僅為39.15%，比搖床選別精礦回收率低，因此搖床選別效果比螺旋溜槽選別效果好。

2.3 磁選試驗

2.3.1 不同磁場強度磁選管試驗

分別取6份磨礦細度為-0.074 mm 73.23%的50 g南非磷尾礦樣品，進行不同磁場強度條件下的磁選管試驗，試驗結果見表7。

表7 不同磁場強度磁選管試驗結果

由表7可知，南非磷尾礦屬于強磁性礦物，磁選管選別后的精礦鐵品位及鐵回收率均較高；但隨著磁場強度的變化(95.54～238.85 kA/m)，選礦指標無明顯差別。

2.3.2 不同磁場強度條件下的弱磁選試驗

根據磁選管試驗結果，將南非磷尾礦磨至-0.074 mm 73.23%，分別進行磁場強度為95.54、238.85 kA/m的弱磁選試驗，試驗結果見表8。

表8 不同磁場強度條件下弱磁選試驗結果

由表8可知，95.54 kA/m磁場強度下的弱磁選精礦鐵品位為63.10%，鐵回收率為97.93%；238.85 kA/m磁場強度下的弱磁選精礦鐵品位為62.44%，鐵回收率為97.24%；95.54 kA/m磁場強度下的選別精礦品位和回收率均較高，選別效果較好。

2.4 浮選試驗

根據浮選生產現場要求，將南非磷尾礦磨至-0.074 mm 91.20%，在NaOH用量為1 250 g/t、淀粉用量為1 050 g/t、CaO用量為 678.5 g/t、捕收劑用量為(700+350)g/t的條件下進行反浮選試驗，試驗結果見表9。

表9 浮選試驗結果 %

由表9可知，浮選精礦鐵品位為64.09%，鐵回收率為97.89%；與磁選選別結果相比，鐵品位雖有所提高，但鐵回收率相近，且浮選成本較高，故不建議采用浮選進行分選。

3 結 語

(1)南非磷尾礦在磨礦細度為-0.074 mm 70%左右時的選別指標最佳，而司家營研山鐵礦生產現場的2段磨礦產品-0.074 mm粒級含量只達到50%左右，因此混入研山鐵礦現有流程后，勢必會對南非磷尾礦選別指標造成影響，同時介于南非磷尾礦的礦石性質異于研山鐵礦的礦石性質，在現場閉路生產的情況下，會出現反富集現象對原流程的正常生產造成影響。經多方面考慮，不能將南非磷尾礦混入現有工藝流程，建議對南非磷尾礦進行單獨加工處理。

(2)南非磷尾礦-0.074 mm粒級含量僅為16.67%，因此南非磷尾礦需再磨，進一步提高礦物的單體解離度以利于分選。由重選試驗結果可以看出，搖床選別效果比螺旋溜槽選別效果好，故不建議使用螺旋溜槽進行分選。由重選和磁選試驗結果可以看出，南非磷尾礦進行搖床選別后的精礦鐵品位為62.43%，鐵回收率為67.17%；在95.54 kA/m磁場強度下的弱磁選精礦鐵品位為63.10%，鐵回收率為97.93%，弱磁選選別效果較好。故建議對南非磷尾礦單獨進行磁選選別，選別精礦中TiO2含量為4.59%，鈦含量仍高于冶煉要求指標。因此將單獨選別精礦與研山鐵礦自產精礦按一定比例混合，以降低精礦中的鈦含量。

[1] 魏煥民，苗淑賢，趙爭爭，等.司家營研山鐵礦浮選尾礦回收研究[J].礦業工程，2013， 11(2):24-26.

[2] 嚴明超，王艷玲，劉 梅，等.司家營研山鐵礦高壓輥磨流程的優化[J].現代礦業，2015(7):227-228.

2016-09-23)

王海霞(1986—)，女，工程師，063700 河北省唐山市灤縣響堂鎮。