某中細粒嵌布貧赤磁混合鐵礦石的節能分選工藝研究

吳文紅 王秋林 陳洪彬 吳承優 陳 宇 李萬興

（1.鞍鋼集團礦業設計研究院有限公司；2.長沙礦冶研究院有限責任公司）

對于鐵礦物嵌布粒度較細的赤鐵礦石，采用階段（或連續）磨礦、粗細分級、中礦再磨、重磁浮聯合工藝流程處理，存在重選精礦品位較低問題；采用階段（或連續）磨礦弱磁選+強磁選、浮選工藝流程處理，存在浮選作業處理礦量較大［1］，藥劑用量及選礦成本較高，浮選尾礦品位高，金屬回收率較低等問題。本研究尋求通過采用先進的磨選設備、工藝和浮選藥劑，達到對某細粒嵌布赤磁混合鐵礦石的高效、節能、環保選別效果，實現提質增效、節能降耗目標。

1 原礦性質

1.1 原礦化學成分及礦物組成

原礦中的鐵礦物主要是半假象赤鐵礦、假象赤鐵礦和磁鐵礦，其次為少量的褐鐵礦和菱鐵礦，脈石礦物以石英為主，還可見極少量的綠泥石、云母和長石。原礦主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

由表1、表2可知，原礦中可供選礦回收的主要元素是Fe，含量為27.72%；脈石組分主要是SiO2，含量為55.27%；有害組分P 和S含量均較低。原礦中可供選礦回收的鐵礦物主要是赤（褐）鐵礦，其次為磁鐵礦、半假象赤鐵礦，以赤（褐）鐵礦、磁鐵礦和半假象赤鐵礦形式存在的鐵合計分布率為89.17%。

1.2 原礦中鐵礦物的嵌布粒度

原礦中鐵礦物的嵌布粒度見表3。

由表3可知，原礦中鐵礦物屬不均勻中細粒嵌布范疇，為降低磨礦能耗，可采用階段磨礦階段選別工藝流程，但欲使95%以上的鐵礦物獲得解離，最終磨礦細度以0.04～0 mm為宜。

2 試驗工藝流程的確定

（1）由于礦石中鐵礦物為中細粒嵌布，采用處理貧赤鐵礦石的粗細分級、中礦再磨、重磁浮聯合工藝流程難以獲得合格重選精礦，初步確定采用階段（或連續）磨礦弱磁選+強磁選、浮選工藝流程處理。

（2）基于節能降耗考慮，確定采用階段磨礦階段選別工藝進行試驗。首先將礦石粗磨至適宜一段選別粒度后采用弱磁選+強磁選工藝拋出部分合格尾礦［2］。

（3）二段磨礦確定采用細磨效率高的塔磨機［3］，將鐵礦物細磨至較充分解離狀態，再通過適宜選別方法獲得最終鐵精礦。

（4）礦石中磁性鐵礦物占27.24%，若通過弱磁選能獲得合格鐵精礦，則可以降低浮選作業處理量，降低浮選藥劑消耗。因此，確定在適宜細度下對弱磁選精礦進行淘洗機高效精選，以獲得合格弱磁選精礦［4］。

（5）將較高品位的淘洗機尾礦和二段強磁選精礦合并，再采用處理貧赤鐵礦效果較好的陰離子反浮選工藝進行選別。為進一步降低成本，選擇采用高效低溫CY-57#捕收劑，適宜的浮選溫度為20 ℃。

3 試驗結果及分析

3.1 一段弱磁選+強磁選試驗

3.1.1 一段磨礦細度試驗

將原礦磨至不同細度后分別給入滾筒式弱磁選機進行弱磁選（磁場強度191.08 kA/m）、弱磁選尾礦給入高磁場強度、高磁場梯度ZH 平環強磁選機進行強磁選（背景磁感應強度1.0 T）。試驗結果見表4。

表4 表明，隨著磨礦細度的提高，混合磁選粗精礦品位提高、回收率降低。綜合考慮磨礦能耗及產品指標，確定一段磨礦細度為-0.075 mm55%。

3.1.2 一段強磁選背景磁感應強度試驗

將一段磨礦細度為-0.075 mm55%的一段弱磁選尾礦進行強磁選試驗，結果見表5。

表5 表明，提高背景磁感應強度，有利于降低強磁選尾礦品位、提高精礦回收率。綜合考慮強磁選精礦品位及回收率指標，確定一段強磁選背景磁感應強度為1.0 T。

3.1.3 一段弱磁選+強磁選試驗結果

在一段磨礦細度-0.075 mm55%、弱磁選磁場強度191.08 kA/m、強磁選背景磁感應強度1.0 T 條件下的一段弱磁選+強磁選試驗結果見表6。

表6 表明，原礦經一段弱磁選+強磁選可拋出產率37.30%、品位6.49%的一段磁選尾礦，一段混合磁選粗精礦品位40.35%、回收率91.27%。

3.2 二段弱磁選+強磁選試驗

3.2.1 選別結果

依據礦石嵌布粒度測定結果，確定采用試驗室塔磨機將上述一段混合磁選粗精礦磨至-0.045 mm80%，然后進行弱磁選（磁場強度191.08 kA/m）、弱磁選尾礦給入高磁場強度、高磁場梯度ZH 平環強磁選機進行強磁選（背景磁感應強度1.0 T），試驗結果見表7。

表7 表明，在二段磨礦細度-0.045 mm80%條件下，一段混合磁選粗精礦經弱磁選+強磁選選別，可得作業產率19.98%、品位59.45%、作業回收率29.44%的二段弱磁選精礦，以及作業產率61.63%、品位42.81%、作業回收率65.39%的二段強磁選精礦，可以拋出作業產率18.39%、品位11.35%的二段磁選尾礦。

3.2.2 二段弱磁選精礦分析

對品位為59.45%的二段弱磁選精礦進行了篩析，結果見表8，顯微鏡下照片見圖1、圖2。

表8 表明，二段弱磁選精礦-0.019 mm 粒級產率47.98%、鐵品位高達67.61%，-0.038 mm 粒級產率75.96%、鐵品位達65.65%，達到合格磁鐵精礦品位要求。

圖1、圖2表明，二段弱磁選精礦鐵礦物解離情況較好，單體達90%以上，僅少數與石英連生。因此，后續采用提質淘洗磁選機對二段弱磁選精礦進行精選可獲得合格精礦。

3.3 二段弱磁選精礦淘洗試驗結果

采用淘洗磁選機在上升水速3.05 cm/s 條件下選別，結果見表9。

表9表明，二段弱磁選精礦采用淘洗機精選可獲得作業產率77.87%、品位65.02%、作業回收率85.17%的淘洗精礦，淘洗機尾礦品位39.85%。

3.4 反浮選試驗結果

將淘洗機尾礦和二段強磁選精礦合并進行陰離子反浮選試驗，試驗采用1 粗1 精3 掃閉路流程，反浮選溫度20 ℃，粗選NaOH 用量600 g/t、SD 用量600 g/t、CaO 用量450 g/t、CY-57#用量1 200 g/t，精選CY-57#用量300 g/t，試驗結果見表10。

表10 表明，淘洗機尾礦和二段強磁選精礦合并進行陰離子反浮選，反浮選精礦品位65.81%、作業回收率72.83%，反浮選尾礦品位21.88%。

4 全流程試驗

原礦階段磨礦階段弱磁選+強磁選、淘洗機精選、反浮選全流程試驗數質量流程見圖3。

圖3 表明，原礦在一段磨礦細度-0.075 mm55%、二段磨礦細度-0.045 mm80%條件下，采用階段磨礦階段弱磁選+強磁選、淘洗機精選、常溫（20 ℃）反浮選流程處理，可以獲得產率9.76%、品位65.02%的淘洗精礦，以及產率19.53%、品位65.81%的反浮選精礦，最終精礦產率29.29%、品位65.55%、回收率69.26%，尾礦品位12.05%。

5 結語

（1）原礦Fe 品位為27.72%，SiO2含量為55.27%，有害組分P 和S 含量均較低；礦石中的鐵礦物主要是赤（褐）鐵礦，其次為磁鐵礦、半假象赤鐵礦，以赤（褐）鐵礦、磁鐵礦和半假象赤鐵礦形式存在的鐵合計分布率為89.17%；鐵礦物呈不均勻中細粒嵌布。

（2）原礦在一段磨礦細度-0.075 mm55%、二段磨礦細度-0.045 mm80%條件下，采用階段磨礦階段弱磁選+強磁選、淘洗機精選、常溫（20 ℃）反浮選流程處理，可以獲得產率9.76%、品位65.02%的淘洗精礦，以及產率19.53%、品位65.81%的反浮選精礦，最終精礦產率29.29%、品位65.55%、回收率69.26%，尾礦品位12.05%。

（3）針對鐵礦物不均勻中細粒嵌布的赤磁混合鐵礦石，采用階段磨礦階段弱磁選+強磁選、淘洗機精選、常溫（20 ℃）反浮選流程處理，避免了采用階段（或連續）磨礦、粗細分級、中礦再磨、重磁浮聯合工藝流程處理，存在重選精礦品位較低的問題；采用階段（或連續）磨礦弱磁選+強磁選、浮選工藝流程處理，存在浮選作業處理礦量較大，藥劑用量及選礦成本較高，浮選尾礦品位高，金屬回收率較低等問題。試驗確定的流程簡單、能耗低、環境污染小、選別指標好，具有很高的實際生產應用價值。