鮞狀赤鐵礦磁浮聯合階磨階選試驗*

陳文輝　劉　佳

(六盤水師范學院化學與材料工程學院)

我國富鐵礦和易選貧鐵礦資源較匱乏，大部分鐵礦石為復雜難選鐵礦石，具有貧、細、雜的特點，利用率較低。我國鐵礦資源中，難選鐵礦石約占鐵礦資源總量的1/3[1]，而鮞狀赤鐵礦礦石約占鐵礦資源儲量的1/9[2]。由于鮞狀赤鐵礦礦石的原礦品位低，含有磷、硫等有害雜質[3]，且嵌布粒度細、嵌布關系復雜等[4]，使得選礦難度加大。

目前，國內外對鮞狀赤鐵礦的選礦研究主要包括以下幾種方法：階段磨礦—強磁選—重選[5]，階段磨礦—強磁選—反浮選[6]，選擇性聚團—反浮選，強磁選、重選、浮選聯合流程，磁化焙燒—磁選及直接還原—磁選[7]。貴州鮞狀赤鐵礦屬南方寧鄉式赤鐵礦，低硫高磷，因其難選和交通不便，尚未大規模開發利用[8]。因此，針對貴州某鮞狀赤鐵礦為開發出經濟有效的提鐵除雜工藝，獲得高品位鐵精礦進行研究，以期提供一種有效可行的工藝方法。

1　原礦物化性質分析

原礦石為紅褐至褐紅色，鮞狀結構，主要礦物成分為鮞狀赤鐵礦，鮞粒呈橢球狀或扁球狀，直徑約0.3 mm，鮞粒緊密堆積，鮞粒之間由赤鐵礦及黏土礦物膠結，礦石硬度較大。

1.1　原礦XRD分析

原礦主要礦物組成及含量見表1。

表1　原礦主要礦物成分及含量　%

由表1可知，該鮞狀赤鐵礦礦物種類較少，赤鐵礦含量高達70.95%，主要脈石礦物是石英，含量為15.82%；其次是高嶺石，含量為5.76%，其他硅酸鹽礦物如蒙脫石、伊利石等含量較少。因此，試驗可采用強磁選聯合反浮選除雜，主要是脫除其中的石英及硅酸鹽礦物。

1.2　原礦化學多元素分析

原礦化學多元素分析結果見表2。

表2　礦石化學多元素分析結果　%

由表2可知：①礦石中的有價元素主要是鐵，礦石中TFe與FeO比值為12.39，酸堿性系數為0.18，說明該原礦為酸性礦石；②礦石中的造渣組分主要是SiO2和Al2O3，其含量分別為26.35%和5.44%。礦石中的有害雜質元素為硫和磷，其中硫的含量較低，而磷的含量則較高，為0.41%，可采用反浮選降低礦石中的磷含量；綜合分析可知該原礦為具有低硫高磷特點的單一酸性氧化鐵礦石。

1.3　原礦鐵物相分析

對原礦進行鐵物相分析，分析結果見表3。

表3　原礦鐵物相分析結果　%

由表3可知，鐵的賦存狀態較為簡單，主要以獨立礦物存在，呈赤(褐)鐵礦產出的高價氧化鐵占96.21%。

1.4　原礦粒度組成分析

利用對輥式破碎機將原礦破碎到-2 mm后進行篩分分析，考察各粒級產品中鐵的分布，試驗結果見表4。

表4　原礦篩分分析結果

由表4可知，原礦粗粒級含量多，其他粒級含量較少，且隨著粒級的減小，產率降低，說明該鮞狀赤鐵礦硬度較大，不容易破碎。全鐵品位與粒級組成變化沒有一定的規律，總體來說細粒級全鐵品位高，粗粒級全鐵品位低，說明了鮞狀赤鐵礦嵌布粒度較細，需細磨精選。

2　試驗方法與設備

分選產品全鐵品位采用重鉻酸鉀容量法測定，磁選試驗采用XCSQ-50×70濕式強磁選機，反浮選試驗采用XFD實驗室用單槽1.0L浮選機。

3　強磁—反浮選試驗

3.1　強磁選磨礦細度試驗

在磁場強度為1 352.8 kA/m的條件下，考察磨礦細度對濕式強磁選分選效果的影響，磨礦細度分別為-0.075 mm粒級含量占59.92%、69.68%、76.92%、85.47%和95.22%，試驗結果見圖1。

由圖1可見，在磁場強度不變的條件下，隨著磨礦細度的增加，鐵精礦全鐵品位呈現升高的趨勢，但增加幅度不明顯，在磨礦細度為-0.075 mm 95.22%的條件下，精礦全鐵品位最高，達44.65%；而鐵精礦鐵回收率則呈現先增加后降低的趨勢，在磨礦細度為-0.075 mm 69.68%的條件下達到最高，為82.36%。綜合鐵精礦中全鐵品位和鐵回收率分析，同時考慮到粗選作業優先保證回收率的情況下，確定磨礦細度為-0.075 mm 69.68%。

圖1　不同磨礦細度磁選試驗結果

3.2　磁場強度條件試驗

在磨礦細度為-0.075 mm 69.68%的條件下，考察不同磁場強度對分選效果的影響，磁場強度分別為1 114.1、1 193.7、1 273.2、1 352.8、1 432.4、1 512.0 kA/m，試驗結果見圖2。

圖2　不同磁場強度分選試驗結果

由圖2可見，隨著磁場強度的增大，鐵精礦中全鐵品位先升高后降低，但變化幅度不大，基本穩定在42%～44%；在磁場強度為1 432.4 kA/m時，鐵精礦全鐵品位最高，達43.70%；鐵精礦中鐵回收率的變化沒有一定的規律，在磁場強度為1 432.4 kA/m時，回收率最高，達83.21%，而磁場強度為1 273.2 kA/m時，回收率最低，為81.13%；綜合鐵精礦中全鐵品位和鐵回收率分析，在磁場強度為1 432.4 kA/m時，分選效果更優。

綜合磨礦細度和磁場強度條件試驗結果，確定強磁粗選工藝磨礦細度為-0.075 mm 69.68%、磁場強度為1 432.4 kA/m。

3.3　階磨階選，磁—浮聯合分選試驗

由原礦篩分分析結果可知，細粒級全鐵品位高，粗粒級全鐵品位低，而且通過強磁粗選試驗結果可知，由于鮞狀赤鐵礦嵌布粒度細，在粗磨條件下進行強磁選，粗精礦全鐵品位提高幅度不大但可預先除去大部分脈石礦物，同時降低泥化現象；通過原礦化學多元素分析結果可知，該礦石磷含量較高。因此，考慮采用階磨階選工藝，即一段磁選精礦再磨，再次利用濕式強磁選機進行強磁選，二段磁選精礦進行反浮選，反浮選藥劑主要有NaOH、可溶性淀粉、CaCl2以及改性油酸鈉ZZN等。通過細磨強磁選提高鐵精礦全鐵品位，同時利用反浮選盡量降低鐵精礦中的雜質磷含量，進一步提高鐵精礦質量。主要考察二段強磁選時磨礦細度對后續分選的影響，試驗流程及藥劑用量見圖3，試驗結果見圖4。

圖3　階磨階選、磁—浮聯合試驗流程

圖4　階磨階選、磁—浮聯合試驗結果

由圖4可見，隨著磨礦細度的提高，經過該強磁—反浮選流程分選后，鐵精礦中全鐵品位和鐵回收率都呈現先升高后下降趨勢，在細度為-0.075 mm 92%時，全鐵品位和回收率達到最高，分別為52.50%和51.30%；進一步提高磨礦細度，鐵精礦全鐵品位和鐵回收率都降低，尤其是鐵回收率下降較為明顯，主要是由于繼續提高磨礦細度，細粒級含量增大，泥化現象加重，回收效果變差，導致鐵回收率突然下降。綜合分析，在磨礦細度為-0.075 mm 92%時，磁浮聯合分選效果較優。

4　鐵精礦化學多元素分析

對磁浮聯合階磨階選試驗獲得的鐵精礦進行化學多元素分析，以確認所獲得的鐵精礦質量，確保資源較大化利用，其結果見表5。

表5　鐵精礦化學多元素分析結果　%

由表5可知，鐵精礦全鐵品位為52.84%，SiO2含量為11.80%，雜質硫、磷含量分別為0.12%和0.13%，符合質量要求。

5　結　論

(1)貴州某鮞狀赤鐵礦的礦物組成和鐵賦存狀態較為簡單，但嵌布粒度較細，需細磨才能有效提高鐵精礦全鐵品位，但細磨過程中容易發生泥化現象，導致強磁選選擇性變差。

(2)采用強磁—反浮選工藝可有效分選該類型鮞狀赤鐵礦，在磨礦產品較粗的條件下對鐵精礦中鐵回收率的增加更有利，而在磨礦產品較細的條件下，則對全鐵品位的提高更加有利。

(3)該鮞狀赤鐵礦采用階磨階選，經兩段強磁選后再經一段反浮選提鐵除雜，鐵精礦全鐵品位可達52.50%，鐵回收率為51.30%，有害雜質磷含量可降低到0.13%。

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