白云鄂博鐵礦石階段磨礦弱磁選工藝生產超級鐵精礦試驗

劉榮祥李　解李保衛張　超許曉樂李佳偉

（1.內蒙古科技大學工業技術研究院，內蒙古包頭014010；2.白云鄂博礦多金屬資源綜合利國家重點實驗室，內蒙古包頭014010）

我國絕大多數鐵礦石由于礦石性質的原因，只能生產普通鐵精礦粉，利潤空間較有限[1]，因而抵抗鐵礦石價格波動的能力較弱。而對于極少數有明顯稟賦優勢的鐵礦石，則應著力謀求生產超級鐵精礦。這是因為，超級鐵精礦作為一種有廣泛應用的新型礦物材料，具有技術含量及附加值高等特點，市場售價可達普通鐵精礦的4～5倍[2]。因此，對某些礦企來說，生產超級鐵精礦是改善經濟效益、提高抗風險能力的有效途徑[3-6]。

基于超級鐵精礦是用于生產直接還原鐵（DRI）的優質原料，而用于直接還原鐵的鐵精礦品位要求為≥70.00%，SiO2≤0.35%[7-8]。由于白云鄂博鐵礦石中含有微量的RE、Nb，在制備性能良好的功能材料方面具有獨特的優勢[9-10]。因此，以白云鄂博鐵礦石為原料，制備低硅含RE、Nb超級鐵精礦就具有重要的現實意義。

1　試驗原料及設備

1.1　試驗原料

試驗原料主要化學成分分析結果見表1，主要礦物組成見表2，鐵物相分析結果見表3。

由表1可見，原料鐵品位較低，為30.70%，SiO2含量較高，為12.70%。

由表2可見，原料中的有用礦物以磁鐵礦為主，含量為37.46%，還有少量赤鐵礦及稀土礦物；脈石礦物以碳酸鹽礦物、閃石、輝石及螢石為主，其次為石英、長石及黑云母等。

由表3可見，原料中鐵主要以磁鐵礦的形式存在，占總鐵的83.06%，其次為赤鐵礦。

1.2　試驗設備

主要試驗設備有武漢探礦機械廠生產的XMQ-Φ240×90型錐型球磨機和XCRS-Φ400×240型滾筒式弱磁選機。

2　試驗結果與討論

2.1　一段磨選試驗

一段磨選試驗采用1次弱磁粗選流程。

2.1.1一段磨礦細度試驗

一段磨礦細度試驗在弱磁選磁場強度為180kA/m的條件下進行，試驗結果見圖1。

從圖1可見，隨著磨礦細度的提高，弱磁選粗精礦鐵品位上升、鐵回收率下降。綜合考慮，確定一段磨礦細度為-0.074 mm占98.1%。

2.1.2粗磁選磁場強度試驗

磁場強度試驗在磨礦細度為-0.074 mm占98.1%的條件下進行，試驗結果見圖2。

由圖2可見，磁場強度由90kA/m提高到230kA/m，弱磁選粗精礦鐵品位從66.80%降低到63.50%，鐵回收率從67.89%提高到75.10%。綜合考慮，確定弱磁粗選磁場強度為200 kA/m，對應的粗精礦鐵品位為63.70%、鐵回收率為75.55%。

2.2　二段磨選試驗

二段磨選試驗給礦為一段磨選試驗的鐵粗精礦。

2.2.1精選1磁場強度試驗

精選1磁場強度試驗在二段磨礦細度為-0.038mm占76.8%的條件下進行，試驗采用1次精選流程，結果見圖3。

由圖3可見，精選1磁場強度從50 kA/m提高至113 kA/m，精選1精礦鐵品位從67.50%下降至65.90%，鐵作業回收率從95.90%提高到99.20%。綜合考慮，確定精選1的磁場強度為90 kA/m。

2.2.2二段磨礦細度試驗

二段磨礦細度試驗在精選1磁場強度為90 kA/m，精選2磁場強度為70 kA/m的條件下進行，試驗結果見表4。

由表4可知，二段磨礦細度從-0.038 mm占76.8%提高至95.6%，精選2精礦鐵品位從67.10%提高至69.20%、鐵作業回收率從99.50%降低至96.93%；SiO2含量先下降后微幅上升，磨礦細度為-0.038 mm占93.9%時的SiO2含量達最低值1.27%。說明適當提高磨礦細度，磁鐵礦的單體解離度提高，有利于脈石礦物的拋出，但礦物的過磨會影響分選效果。綜合考慮，確定二段磨礦細度為-0.038 mm占93.9%，對應的精礦鐵品位為68.70%、鐵作業回收率為97.79%、SiO2含量為1.27%。

2.3　三段磨礦細度試驗

三段磨礦細度試驗給礦為精選2精礦，試驗采用1次精選流程，在弱磁選磁場強度為60 kA/m的條件下進行，試驗結果見表5。

由表5可見，三段磨礦細度從-0.030 mm占84.0%提高至95.0%，精選3精礦鐵品位從69.31%提高至70.73%，鐵作業回收率由98.64%下降至97.36%，SiO2含量先降后升，在-0.030 mm占93.0%時達到最低值0.35%。綜合考慮，確定三段磨礦細度為-0.030 mm占93.0%，對應的精選3精礦鐵品位為70.50%，鐵作業回收率為97.51%，SiO2含量為0.35%，達到設定的產品質量目標（鐵品位大于70.00%，SiO2含量不高于0.35%）。

2.4　全流程試驗

試驗全流程見圖4，結果見表6，精礦主要化學成分分析結果見表7，XRD分析結果見圖5。

由表6、表7可知，礦石采用圖4所示的流程處理，可獲得鐵品位為70.50%、含硅0.35%、鐵回收率為67.58%的含REO、Nb2O5的超級鐵精礦。

由表7、圖5可知，該超級精礦中REO、Nb2O5代表這些礦物為氟碳鈰礦和鈮鐵礦。

這些稀土元素在固相燒結和高溫冶金中能起到細化晶粒的調質作用。因此，該超級鐵精礦可作為制備直接還原鐵的原料。

3　結論

（1）白云鄂博鐵礦石鐵品位為30.70%，SiO2含量為12.70%，主要有用礦物磁鐵礦含量為37.46%，83.06%的鐵以磁鐵礦的形式存在，稀土礦物少量；脈石礦物以碳酸鹽礦物、閃石、輝石及螢石為主，其次為石英、長石及黑云母等。

（2）礦石采用3個階段磨礦—弱磁選工藝處理，其中一段磨礦細度為-0.074 mm占98.1%，弱磁粗選磁選強度為200 kA/m；二段磨礦細度為-0.038 mm占93.9%，弱磁精選1、弱磁精選2的磁選強度分別為90 kA/m和70 kA/m；三段磨礦細度為-0.030 mm占93.0%，弱磁精選3磁選強度為60 kA/m，最終獲得鐵品位為70.50%、鐵回收率67.58%、SiO2含量為0.35%的含微量稀土元素Nb、RE的超級鐵精礦，可作為制備直接還原鐵的原料。