分級重選—磁選—反浮選聯合工藝處理某高泥赤鐵礦

杜金明，蔡冰冰，胡 波，楊建文

（1.中信泰富澳洲礦業有限公司，澳大利亞 珀斯 6892；2.湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

我國的鐵礦資源存在著多而不富、“貧、細、雜、散”、資源利用率低、開發難度大等特點［1］，其中赤鐵礦資源無論是累計探明儲量還是保有儲量均占國內總鐵礦資源的首位，與國外相比，我國的赤鐵礦具有品位低、目的礦物種類多、礦石結構構造復雜且差異性大、難選高磷鮞狀赤鐵礦占比高、選礦經濟技術指標差等劣勢［2］，這些痼疾也是限制我國鐵礦資源開發的重要瓶頸［3］，為解決以上問題，研發經濟合理的選礦工藝并實現規?；墓I應用是當前突破我國赤鐵礦資源開發瓶頸的主要手段，當前赤鐵礦的選礦工藝包括弱—強磁磁選［4］、磁化焙燒—磁選［5］、強磁—反浮選［6］等，對于礦泥含量較高且部分目的礦物嵌布粒度極為微細的赤鐵礦資源，采用單一磁選效果較差，主要原因在于此類礦石中的泥質中普遍存在著含量不一的鐵綠泥石，這些鐵綠泥石本身含鐵較高，直接磁選造成尾礦中鐵金屬流失現象嚴重，所以多選用搖床、離心、跳汰、重介質分選等重選工藝對磁選前的物料進行處理，以期獲得更好的選別指標［7］。本文針對湖北某高泥赤鐵礦工藝礦特征復雜、鐵礦物與脈石之間性質相近、微細粒泥質干擾磁選等問題突出的特點，通過篩選對比多種技術路線對該鐵礦中目的礦物的回收效果，并通過工藝參數和流程結構的優化確定了脫泥—反浮選—高梯度磁選的聯合工藝流程。

1 礦石性質

1.1 化學成分及礦物組成

對湖北某高泥赤鐵礦產出的代表性樣品通過制樣后進行多元素分析，得到其主要化學成分見表1。

表1 化學多元素分析結果 %

由表1可知，該礦石中主要的有價元素為Fe，含量在21.24%；主要的雜質成分是SiO2，也是最主要的化學成分，占51.23%；其次為Al2O3、K2O及MgO等，由此可以推斷出礦石中的脈石礦物主要是石英，其次是硅酸鹽和粘土等；有害元素As的含量較低，僅為0.004%，S含量甚微，小于0.03%，P的含量也只有0.012%，貴金屬元素Au、Ag的含量均較低，Au的含量小于0.5 g／t，Ag的含量為6.5 g／t，均未達到工業回收標準。對目的元素Fe進行化學物相分析，分析結果見表2。

表2 礦樣中Fe物相分析結果 %

由表2可知，礦石中含Fe的礦物主要為赤鐵礦，占原礦總Fe的83.38%，其次是為磁鐵礦氧化形成赤鐵礦而仍保持磁鐵礦形貌的假象赤鐵礦，占13.09%。褐鐵礦及黃鐵礦含量極少，根據鐵物相分析結果，并結合多元素分析、熒光分析、掃描鏡下檢測等多種檢測手段綜合查明，得出該Fe礦中主要礦物組成的種類見表3。

表3 原礦主要礦物組成 %

由表3可看出，該礦石中的金屬礦物主要以赤鐵礦為主，同時假象磁鐵礦含量僅次于赤鐵礦，以及還含有少量的褐鐵礦、磁鐵礦，幾乎未見黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等其它的金屬硫化物。脈石礦物組成較為復雜，除主要的硅酸鹽石英外，還含有大量的黏土礦物高嶺土以及易產生次生泥質的如綠泥石、綠簾石、電氣石等，這些礦物的組成含量超過了總礦物含量的25%，不利于赤鐵礦的選礦。

1.2 主要目的礦物的主要嵌布特征

該礦物中的主要目的礦物為赤鐵礦和假象赤鐵礦，這兩種礦物在鏡下主要以他粒狀晶型不規則集合體交代于石英、高嶺石、綠泥石之間，主要嵌布粒徑不均勻，從0.01～0.5 mm均有分布，同時在綠泥石、石英邊緣交代的部分赤鐵礦和假象赤鐵礦多呈現膠結狀集結，如圖1所示，這樣不利于赤鐵礦與脈石礦物的分離，同時大部分的赤鐵礦與石英相互密切交代，有部分微細粒赤鐵礦與＜10μm的石英礦物顆粒相互嵌生，形成了包裹體，不利于赤鐵礦精礦品位的提升［8］。此外，赤鐵礦的集合體中多有黏土礦物分布，為實現目的礦物的充分解離，在磨礦過程中易產生過磨及泥化的現象。

圖1 礦石中赤鐵礦及脈石礦物的微觀形貌

2 試驗研究及結果討論

2.1 工藝對比探索試驗

由工藝礦物學分析結果可知，該赤鐵礦屬于典型的高泥微細粒赤鐵礦難處理鐵礦資源，針對此類型鐵礦目的元素的回收，當前國內外普遍采用細磨多種工藝深度除雜方案以期獲得低硅高鐵的精礦產品，其中除雜方案多傾向使用強磁—反浮選工藝，該工藝針對高石英脈石的赤鐵礦可有效拋除大部分的石英脈石礦物，但當脈石礦物中含有綠泥石時，由于在成礦遷移過程中部分鐵元素呈類質同象態充填至膠狀結構中致使部分綠泥石含鐵，所以直接強磁不利于目的礦物與脈石礦物的分離，經初步試驗，該礦直接在磨礦細度為-74μm占75%的條件下進行強磁試驗，磁場強度為1.0 T條件下，磁選精礦含Fe 28.45%，磁選精礦中Fe回收率僅為30.25%，尾礦中Fe流失嚴重，無法達到回收目的元素的效果。所以，為篩選對比不同工藝對該礦目的礦物的回收，結合礦石性質，本試驗進行了工藝探索對比試驗，試驗流程如圖2、圖3所示，所得結果見表4。

圖2 原礦分級—棒磨—強磁流程

由表4可看出，對比原礦細磨—直接強磁試驗結果，采用原礦分級或原礦棒磨后分級脫除部分細泥，均可大幅度提高磁選精礦品位，精礦含Fe達30%以上，富集比有明顯提升，而先分級再棒磨磁選，磁選尾礦中的Fe含量達到13%左右，且磁選尾礦產率接近，所以推薦采用原礦分級預先脫泥—脫泥后的產品再處理的流程。

圖3 原礦棒磨—分級—強磁流程

表4 探索工藝對比結果 %

2.2 重選脫泥產率條件試驗

由表4結果可看出，無論是原礦脫泥還是棒磨粗磨后進行脫泥均有利于磁選精礦Fe品位的提升，所以擬對原礦篩分分級—棒磨粗磨后的產品進行重選再脫泥處理，重選脫泥后的重選精礦再進行強磁磁選，通過控制脫泥的產率，對比觀察對磁選精礦品位的影響，試驗流程如圖4所示，所得結果如圖5所示。

圖4 原礦分級—棒磨—重選脫泥強磁流程

由圖5結果可看出，相比于棒磨后不重選（脫泥產率為0）的結果，隨著溜槽重選脫除泥質的產率增大，磁選精礦中的Fe品位逐步上升，但由于泥質中含有部分微細粒鐵礦物，所以磁選精礦中金屬回收率隨重選尾礦產率的增大而降低，當脫泥產率為11.40%時，磁精礦含Fe 35.81%，再增大脫泥產率時，磁精礦中鐵品位上升幅度較小，但精礦回收率下降明顯，所以重選脫泥最優產率為11.40%。

圖5 溜槽產率對磁選精礦的影響

2.3 磁精礦反浮選

2.3.1 磁精礦鏡下檢測及分析

由圖5可知，重選脫泥產率為11.40%的條件下，產出的磁精礦含Fe 35.81%，對該產品進行磁精選時，發現精礦品位提升幅度較小，對該磁精礦進行多元素分析可知，該磁精礦含Fe 35.81%、SiO239.14%、Al2O310.42%，其它有害元素如S、As、P含量極微，通過對該磁精礦進行掃描電鏡分析和能譜分析，分析結果如圖6所示，從圖6則可看出，該磁鐵礦中雜質含量較高，Si平均含量為10.34%，這部分硅主要以機械混入物形式賦存，同時由部分石英以極小的粒狀被赤鐵礦包裹，所以為了進一步提高精礦品位，需要對該磁精礦進行再磨，而再磨后的產品平均粒級較為細小，低于常規的磁選設備的粒度處理下限，所以擬采用磁精礦再磨—反浮選脫硅的方式進一步提高赤鐵礦精礦的品位。

2.3.2 磁精礦再磨細度條件試驗

磁精礦再磨細度條件試驗流程如圖7所示，固定反浮選捕收劑種類為十二胺［9］，用量在30 g／t，浮選泡沫槽底流為產品，以再磨細度為變量，所得結果如圖8所示。

由圖8結果可知，采用再磨—反浮選脫硅工藝處理磁選精礦，可進一步降低槽底產品中Si、Al的元素含量，隨著再磨細度的增大，槽底產品的Fe品位有明顯的上升，當再磨細度為-45μm占60%時，槽底產品中Fe品位達到50%以上，再增大再磨細度時，槽底產品的Fe作業回收率有明顯的降低，所以，反浮選最適合的再磨細度為-45μm占60%。

圖6 磁精礦掃描電鏡及能譜圖

圖7 再磨細度條件試驗流程

圖8 再磨細度條件試驗結果

2.4 全流程閉路試驗

在已有的條件試驗所得最優技術參數條件下進行了全流程閉路試驗，試驗流程如圖9所示，所得指標見表5。

圖9 全流程閉路試驗流程

表5 全流程閉路試驗指標 %

由表5結果可看出，采用如圖9所示的工藝流程，出來的該高泥微細粒赤鐵礦，在原礦含Fe 21.24%的條件下，通過分級—棒磨粗磨—溜槽重選—強磁—反浮選工藝處理，可獲得含Fe 53.24%、Fe回收率45.88%的赤鐵礦精礦產品，且該精礦中各有害雜質元素含量極少，達到了有效回收的目的。

3 結 論

1.湖北某高泥微細粒赤鐵礦資源含Fe 21.24%，具有較高的綜合回收率價值，通過原礦性質分析可知，該赤鐵礦礦物組成成分復雜，還有大量的易泥化的脈石礦物如綠泥石、高嶺土等，且目的礦物赤鐵礦嵌布粒度不均勻，部分微細粒赤鐵礦與石英、綠泥石呈現細粒嵌生相互包裹的關系，不利于赤鐵礦與脈石礦物的分離。

2.通過工藝礦物學分析及探索試驗可知，直接強磁處理該赤鐵礦無法實現合格精礦的產出，同時無法拋廢，經探索試驗可知，采用篩分分級與重選脫泥相結合的方式對該礦礦石進行預處理，可有效改善強磁的效果。

3.強磁精礦經掃描電鏡及能譜分析可知，磁選精礦中含有大量的硅、鋁夾雜機械混入物，通過再磨—反浮選處理后可進一步提高赤鐵礦精礦的Fe含量。

4.通過流程結構及藥劑制度的優化，聯合工藝全流程閉路試驗可獲得Fe品位53.24%，Fe回收率45.88%的赤鐵礦精礦產品，達到了入冶標準。