羅河赤鐵礦選礦工藝優化研究*

丁開振 王小玉 胡炳勝 劉 軍

(1.安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司位于安徽省廬江縣境內，屬火山高溫氣液交代充填型礦床，該礦區為大型鐵礦、硫鐵礦共生的礦床，探明鐵礦石表內礦：B+C級3.4億t。礦石中主要工業鐵礦物為磁鐵礦，含有少量的赤鐵礦等，綜合利用的主要對象為黃鐵礦。赤鐵礦占有率不高，占比為13.06%，但總量巨大。

羅河礦業設計時雖考慮了赤鐵礦的回收，但實際生產中，赤鐵礦選別指標與設計指標相差甚遠。因此，羅河礦業公司與中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司合作，對現有選礦工藝流程進行了詳細的流程考查，并進行了現有流程的驗證試驗研究及工藝優化研究，擬在不改變現有赤鐵礦系統主體工藝的情況下，通過對現有工藝進行優化，提高赤鐵礦選別指標，提高資源利用率，增加經濟效益。

1 礦石性質及選礦工藝

1.1 赤鐵礦成因

羅河赤鐵礦在礦石中為次生礦物，其形成途徑有兩種：①赤鐵礦主要是磁鐵礦受后期熱液作用改造而成，赤鐵礦常沿磁鐵礦的邊沿、晶間、裂隙、解離進行交代，形成交代、殘余、假象等結構，交代形成的赤鐵礦與磁鐵礦連晶，常呈磁鐵礦的假象；②一些含鐵硅酸鹽礦物經熱液作用后生成的針狀鏡鐵礦、微細他形赤鐵礦及赤鐵礦小細脈，嵌布或穿插在脈石中。

赤鐵礦有時也被黃鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等交代，因此這些礦物在空間上往往共生，在選別上增加了一定的難度[1]。

1.2 赤鐵礦回收系統給礦礦石性質分析

赤鐵礦回收系統給礦為弱磁選綜合尾礦，其化學多元素分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，粒度分析結果見表3[2]。

表1 弱磁選綜合尾礦化學多元素分析結果 %

由表1可知，強磁給礦中可利用的元素為鐵，主要雜質SiO2、Al2O3、S、P、K2O、Na2O含量較高，w(CaO+MgO)/w(SiO2+Al2O3)=0.497，為酸性鐵礦石。

表2 弱磁選綜合尾礦鐵物相分析結果 %

由表2可知，強磁給礦中鐵主要賦存在赤(褐)鐵礦中，其占有率為62.44%。

由羅河磨選工藝流程可知，羅河強磁給礦主要來自一段磨礦產品，表3粒度分析結果表明，強磁給礦中-0.076 mm粒級占54.02%，給礦粒度較粗。

表3 強磁給礦粒度分析結果

1.3 羅河選礦廠現有選礦工藝

羅河磨選工藝采用階段磨礦—浮選—弱磁選—強磁—重選工藝，工藝流程見圖1，其中強磁、重選工藝回收弱磁尾礦，弱磁尾礦選礦工藝數質量流程見圖2[3]。

2 試驗研究

2.1 不同細度赤鐵礦單體解離度分析

將羅河鐵礦原礦磨至不同細度，進行赤鐵礦單體解離度分析，分析結果見表4[4]。

圖1 羅河磨選工藝流程

圖2 羅河赤鐵礦選礦工藝數質量流程

由表4可知，一段磨礦細度為-0.076 mm 55%時，赤鐵礦單體及富連生體(>3/4)僅70.07%，結合表3知，強磁給礦單體解離度較低，將影響選別指標；但由于羅河選礦廠整體已經建成，細磨深選在現場難以實現，綜合考慮現有場地、改造投資及運行成本，羅河礦業公司擬通過簡單改造提高選別效果，不考慮細磨深選。

2.2 強磁選別效果研究

2.2.1 生產中強磁產品的考查

羅河礦業公司選礦廠強磁設備采用SLon-2500型脈動高梯度磁選機，對現場強磁精礦、強磁尾礦進行考查及粒級篩析，篩析結果見表5、表6[2]。

表5 強磁精礦粒度篩析結果

表6 強磁選尾礦粒度篩析結果

由表3、表5可知，強磁對-0.15 mm細粒級鐵品位提升明顯，+0.15 mm粒級鐵品位提升較少，而精礦中粗粒級(+0.15 mm)含量明顯增加，導致強磁選精礦鐵品位偏低。由表6可知， 強磁選尾礦中-0.076 mm粒級全鐵品位高于均值，說明強磁選時，鐵主要在微細粒級中損失。

2.2.2 強磁效果驗證試驗研究

取現場強磁給礦在試驗室進行脈動高梯度強磁選不同磁場強度的試驗研究，試驗結果與現場指標對比見表7，驗證試驗時所取強磁給礦鐵品位較之現場考查時偏高約一個百分點，屬于生產上的正常波動，不影響試驗樣品的代表性[2]。

由表7可知，現場指標與磁場強度為318.47 kA/m時指標相比，精礦鐵品位基本相當，但產率、鐵回收率均有較大差距，說明現場強磁選別指標仍存在較大提升空間。

表7 脈動高梯度強磁選試驗結果與現場指標對比結果

2.3 螺旋溜槽使用效果研究

2.3.1 螺旋溜槽現場應用效果

羅河礦業公司選礦廠重選設備采用φ1 500 mm螺旋溜槽，為查明生產中螺旋溜槽的選別效果，對現場螺旋溜槽給礦、螺旋溜槽精礦、螺旋溜槽尾礦進行了考查及粒級篩析，螺旋溜槽給礦即強磁精礦篩析結果見表5，螺旋溜槽精礦、尾礦篩析結果分別見表8、表9[2]。

表8 螺旋溜槽精礦粒度篩析結果

由表8可知，隨著粒度的增加，重選精礦鐵品位下降，+0.15 mm粒級全鐵品位低，若將+0.15 mm粒級篩除，-0.15 mm粒級全鐵品位可達50.22%。

表9 螺旋溜槽尾礦粒度篩析結果

由表9可知，尾礦中鐵主要損失在-0.043 mm粒級，該粒級全鐵品位為33.09%，全鐵占有率為56.35%。

綜合表5、表8、表9可知，螺旋溜槽選別時粗粒礦物進入到了精礦中，影響精礦品質，細粒級礦物難以回收，會流失到尾礦中，影響最終精礦的回收率。

2.3.2 重選效果驗證試驗研究

為查明現場重選選別效果，取現場螺旋溜槽給礦在試驗室進行了螺旋溜槽驗證試驗，試驗結果與現場指標對比結果見表10[2]。

表10 螺旋溜槽驗證試驗結果與現場指標對比 %

由表10可知，現場重選精礦鐵品位、產率、鐵回收率均與試驗指標有較大差距，說明現場重選指標仍有較大提升空間。

3 重選工藝優化研究

3.1 螺旋溜槽1粗1精試驗研究

為查明增加1次精選是否會提高選別指標，進行試驗室螺旋溜槽1次粗選試驗及螺旋溜槽1粗1精試驗，1粗1精試驗結果見表11[2]。

表11 螺旋溜槽1粗1精試驗結果 %

對比表10、表11可知，1次粗選和1粗1精流程均可獲得鐵品位大于53%的鐵精礦，但1次粗選鐵精礦回收率較1粗1精流程低1.64個百分點，說明增加精選有利于提高選別指標。

3.2 重選給礦分級重選試驗

為探索分級重選對選別指標的影響，將重選給礦經0.30 mm篩分，篩上、篩下分別進行螺旋溜槽重選試驗，篩分結果見表12。 +0.3 mm、-0.3 mm粒級螺旋溜槽重選試驗結果見表13、表14[2]。

表12 0.3 mm粒級篩分結果 %

表13 +0.3 mm螺旋溜槽重選試驗結果%

表14 -0.3 mm螺旋溜槽重選試驗結果%

由表12、表13可知， +0.3 mm 礦物在試驗室采用螺旋溜槽重選仍不能得到合格鐵精礦，且+0.3 mm粒級全鐵品位為10.11%，低于生產中強磁選尾礦品位，可以采用振動篩直接隔粗拋尾。

由表10、表14試驗結果對比可知，在赤鐵精礦全鐵品位相當的情況下，分級重選鐵回收率高11.69個百分點，分級重選效果顯著。

4 結 語

(1)羅河選礦廠現場強磁給礦-0.076 mm粒級僅占54.02%，粒度粗，單體解離度差，影響了選別指標。

(2)羅河強磁、重選選別指標與試驗指標均有較大差距，說明現有生產指標仍有較大提升空間。

(3)試驗室1粗1精流程指標略優于1次粗選流程，考慮實際生產中增加精選次數有利于指標穩定，建議增加1次精選。

(4)分級重選效果顯著，+0.3 mm粒級礦物鐵品位低于最終尾礦鐵品位，且單獨重選仍不能得到合格重選鐵精礦，建議增加振動篩分級且粗粒直接拋尾。

(5)螺旋溜槽不能有效選別微細粒礦物，致使高品位的微細粒礦物流失到尾礦中，需要對微細粒回收工藝進行研究。