內蒙古某礦山鐵精礦提品位選礦試驗研究

劉雙有，王夢琳，史 通，閆 慧

(1.內蒙古自治區產業技術創新中心；2.內蒙古煤炭地質勘探一五三有限公司，內蒙古 呼和浩特 010010)

鐵是鋼鐵工業的基本原料，廣泛應用于國民經濟的各個部門以及人民群眾日常生活的各個方面。鐵礦石可以冶煉成生鐵、熟鐵、鐵合金、合金鋼、特種鋼等產品。

高品位鐵精礦是選礦的深加工產品，主要分為兩類：一類是指TFe≥69.00%、SiO2等雜質含量小于3%的鐵精礦，主要用于生產海綿鐵；另一類是指TFe≥71.50%、SiO2等雜質含量小于0.3%的鐵精礦，主要用于粉末冶金、磁性材料等領域；高品位鐵精礦是一種極有潛力的新型功能材料。我國鐵礦石的主要特點是“貧、細、雜”，平均鐵品位僅有32.00%，比世界平均品位低大約11個百分點，因此生產高品位鐵精礦難度較大。目前，我國許多選礦科研工作者正在致力于高品位鐵精礦的制備研究。

內蒙古某礦山鐵礦石原礦品位較低，礦物組成較復雜，嵌布粒度較細。目前，該礦山采用一段磨礦——兩段磁選的生產工藝，生產的鐵精礦品位為TFe 61.30%，細度為-200目占72.00%。筆者以該鐵精礦為研究對象，開展了較系統的磨礦細度試驗、磁選場強強度條件試驗，并利用SEM掃描電子顯微鏡、布魯克X射線能譜儀、AMICS 自動化礦物學分析軟件，對原礦、精礦等光片樣品進行嵌布特征和粒度觀測，最終推薦：在磨礦細度為-400目占90%，磁場場強64 kA/m的條件下進行磁選，最終可獲得品位TFe：69.20%、mFe：68.77%的高品位鐵精礦，此時回收率為TFe：95.02%、mFe：99.12%，各項選別指標均較好。本流程對礦石性質類似的低品位鐵精礦提品位具有較高的參考、借鑒意義。

1 礦石性質

1.1 礦石礦物成分

礦石中礦石礦物主要由磁鐵礦與赤鐵礦組成，其次為褐鐵礦、黃鐵礦和鐵碳酸鹽；脈石礦物主要為石英、斜長石、角閃石，少量黑云母等。

1.2 礦石結構、構造

礦石結構為半自形-他形晶粒狀結構、交代結構，礦石構造有稀疏浸染狀構造，塊狀構造。

礦石中主要金屬礦物磁鐵礦鐵黑色，鏡下灰白微帶棕色，磁鐵礦多以半自形—他形粒狀浸染于脈石礦物間，形成浸染狀構造，分布不均勻。個別輕度褐鐵礦化。樣品中的部分磁鐵礦與脈石礦物連生，或在脈石中呈細粒(<0.02 mm)包體，或在脈石邊緣呈細粒、極細粒產出，偶見磁鐵礦呈細粒與黃鐵礦等連生。

赤鐵礦多以自形-半自形粒狀晶產出，呈不均勻聚粒狀或稠密浸染狀分布，呈細粒不規則狀產出，礦物粒徑多分布于0.01 mm～0.05 mm之間；部分赤鐵礦與原生磁鐵礦交代，多數保留了磁鐵礦的晶形，礦物顆粒邊緣分辨不清，與脈石礦物多呈相互溶蝕狀嵌生。

黃鐵礦：微量，淡黃色，多呈0.05 mm～0.3 mm粒狀或半自形粒狀，部分0.3 mm～0.5 mm粒狀，分布不均勻，部分沿裂隙充填。

脈石以石英、長石為主，多呈半自形-他形細粒集合體形式分布并與磁鐵礦相間構成條帶狀，長石、石英礦物集合體間隙由磁鐵礦充填并呈網脈狀分布，顆粒大小不均，一般粒徑為0.06 mm～0.50 mm，部分顆粒因鐵礦物的浸染呈淺棕黃色，部分長石已絹云母化。

石英：呈0.06 mm～0.3 mm粒狀變晶，局部呈0.1 mm～1.0 mm彎曲鑲嵌粒狀變晶，一般含量小于15%。

斜長石：呈0.05 mm～0.5 mm等軸粒狀變晶，干凈，多數近直邊鑲嵌，發育聚片雙晶，為中長石。含量3%～5%。

1.3 原礦化學多元素分析

據多元素分析結果可知：該鐵精礦中主要化學成分是Fe、SiO2、MgO、和Al2O3，其他成分含量相對較低。

表1 原礦化學多元素分析結果

1.4 原礦光片觀察情況

經觀察，原礦粒度相對較粗，多數顆粒粒度在40 um～120 um之間，磁鐵礦主要與石英、斜長石、角閃石、硅鐵礦等硅酸鹽、硅鋁酸鹽礦物連生，如圖1、圖2所示。能譜分析譜圖，如圖3所示。

圖1 磁鐵礦與石英等連生

圖2 原礦中連生現象較普遍

圖3 原礦能譜分析譜圖

1.5 原礦的比重測定

原礦真比重：4.55×103kg/m3，原礦堆比重：2.19×103kg/m3。

2 選礦試驗

根據礦石性質和掃描電鏡、能譜等分析結果：該礦石中的鐵主要以磁鐵礦為主，選礦試驗采用弱磁選工藝即可，故本次試驗進行了磨礦細度及磁選場強試驗，試驗在Φ50 mm磁選管中進行，試驗條件及結果如下。

2.1 磨礦細度試驗

合理的磨礦細度不僅是獲得較好選別指標的關鍵，而且也是節省能源消耗、降低生產成本、實現企業綠色發展的關鍵。本次細度試驗在64 kA/m(8 000e)的場強條件下進行，試驗結果如圖4所示。

圖4 磨礦細度試驗結果

據試驗結果，隨磨礦細度的增加，精礦品位不斷提高，回收率不斷降低。當-400目占90%時，精礦品位為TFe：69.20%、mFe：68.77%，回收率為TFe：95.02%、mFe：99.12%，此時選別指標較好，且-400目占95%磨礦難度較大，故暫選擇磨礦細度為-400目占90%，此時-200目含量為99%。

2.2 磁場強度試驗

較低的磁選場強有利于獲得高品位的鐵精礦，但鐵回收率相對也較低。磁場強度試驗結果如圖5所示。

圖5 磁選場強試驗結果

據試驗結果，磁選磁場強度降低后，精礦品位有所提高，但回收率明顯降低。當磁選磁場強度為40 kA/m時，精礦品位為TFe：70.60%、mFe：69.13%，回收率為TFe：87.87%、mFe：92.49%，回收率較低，故選擇磁選磁場強度為64 kA/m。

2.3 磁選精礦篩分試驗

據電鏡觀察情況，影響精礦品位的主要因素為精礦中含有部分未解離的石英等有害物質。本次試驗選用磨礦細度-400目占90%，磁選場強為64 kA/m的磁選精礦進行篩分。篩子選用400目標準篩，篩分實驗結果見表2。

表2 篩分試驗結果

據試驗結果，篩下產品品位為TFe：70.10%，也未達到71.50%。

3 產品檢查

3.1 磁選鐵精礦產品化學多元素分析

表3 鐵精礦化學多元素分析結果

3.2 精礦比重測試

最終鐵精礦比重：4.69×103kg/m3。

3.3 精礦產品光片觀察情況

經觀察，精礦產品粒度較粗，多數顆粒粒度在20 um～70 um之間，完全解離的磁鐵礦明顯增多，但仍有較多與石英、斜長石、角閃石、硅鐵礦等脈石礦物連生，如圖6、圖7所示，精礦能譜分析譜圖，如圖8所示。

圖6 石英中包裹有細粒磁鐵礦

圖7 礦樣中仍夾雜有部分石英、長石等脈石礦物

圖8 精礦能譜分析譜圖

4 結束語

內蒙古某鐵礦礦石性質比較簡單，礦石中礦石礦物主要由磁鐵礦與赤鐵礦組成。目的礦物嵌布粒度較細，極個別磁鐵礦顆粒甚至只有幾微米，這類磁鐵礦難以達到完全解離，這制約了最終鐵精礦品位的提高，同時也導致尾礦中磁鐵礦流失相對較多，影響鐵回收率的提高。

試驗探索了獲取高純鐵精礦的磨選條件，最終精礦中存在極少量單體的脈石，粒度極細，表面性質特殊，試驗結果表明采用單一磁選工藝條件較難剔除，此外受細粒連生體存在的影響，生產出品位≥71.5%的高品位鐵精礦難度較大。

通過系統的掃描電鏡、能譜、礦物分析檢測及選礦試驗可知，將該鐵精礦磨礦細度控制為-400目90%的情況下，選擇64 kA/m的磁場強度，可以得到TFe：69.20%、mFe：68.77%的高品位鐵精礦。

鑒于該鐵精礦嵌布粒度較細，選礦成本特別是磨礦成本相對較高，對產品價格比較敏感，建議礦山在具體技術改造前進行詳細的可行性研究和市場調研，盡可能降低投資風險。