某赤鐵礦精礦制備超純鐵精礦探索試驗

喻明軍

（中冶長天國際工程有限責任公司）

超純鐵精礦通常指含鐵量高、脈石含量低的鐵精礦，具有純度高、超微細等特點［1-4］。目前，反浮選、磁選、電選和細篩等是生產超純鐵精礦的最主要方法［5］。近年來，超純鐵精礦的用途越來越廣泛，主要包括直接還原鐵、還原成海綿鐵球團、制取粉末冶金用鐵粉、生產鐵氧體磁性材料等［6-7］。超純鐵精礦的技術含量和附加值都比較高，因此其經濟價值也比較大，普通鐵精礦粉在增加較低成本的條件下深加工生產超級鐵精礦，能夠使經濟效益和社會效益得到顯著提高，充分發揮優質資源的潛在價值［8-10］。

目前，生產超純鐵精礦的主要原料為磁鐵礦、赤鐵礦，與磁鐵礦相比，選用赤鐵礦制備超純鐵精礦的難度更大，其主要原因是赤鐵礦嵌布粒度更細，含泥量較高。在我國還沒有對超純鐵精礦做出統一的質量標準，所以選用直接還原鐵及所需含鐵原料的各項指標（表1）為參考。

以磁赤混合礦去除磁鐵礦后的赤鐵礦精礦為研究對象，探索通過磨礦—脫泥—反浮選聯合工藝獲得超純鐵精礦的可行性。

1 試驗礦樣的制備與工藝礦物學研究

1.1 原礦性質

礦樣由長沙某公司提供，原礦XRD分析圖譜見圖1，主要化學成分分析結果見表2，粒級分布特性見表3。

由圖1 可見，礦石中的含鐵礦物主要是赤鐵礦、磁鐵礦和針鐵礦，脈石礦物以石英和高嶺石為主。

由表2可知，可供選礦回收的主要元素是鐵，全鐵品位為54.27%，礦石堿性系數為0.01，有害雜質磷和硫含量較低；另外，礦石中還含有一定量的MnO和TiO2。

由表3 可知，原礦+2 mm 占33.92%，+0.1 mm 占80.43%，-0.075 mm 占14.81%，大多數金屬存在于粗粒級，表明目的礦物與脈石礦物解離度較低，需先進行磨礦—分級工序。

1.2 試驗礦樣的制備

以原礦性質為出發點，決定采用一段磨礦—一段弱磁選—1粗1精強磁選工藝流程進行試驗礦樣的制備。首先采用滾筒弱磁選機回收試樣中的磁鐵礦，然后采用立環脈動高梯度磁選機對弱磁尾礦中的赤鐵礦進行預富集，富集后的強磁粗精礦再采用立環脈動高梯度磁選機進行精選。試樣磨至-0.074 mm70%，弱磁選磁場強度選擇0.18 T，強磁粗選磁場強度為1.0 T，強磁精選磁場強度為0.7 T，磁選分選流程見圖2，試驗結果見表4。

由表4可知，通過一段滾筒弱磁選可直接得到鐵品位67.93%的磁鐵礦精礦，產率16.79%。弱磁尾礦經一段強磁高梯度粗選獲得的強磁粗精礦經立環高梯度磁選機選別后精礦品位提高至62.74%，對原礦回收率為55.32%，高梯度磁選精礦即為所需要的赤鐵礦精礦。

1.3 赤鐵礦精礦工藝礦物學研究

赤鐵礦精礦XRF 分析、鐵物相分析和粒度分布特性分別見表5～表7，赤鐵礦礦樣XRD 分析圖和激光粒度分布見圖3、圖4。

由表5可知，經高梯度磁選富集，礦樣中的Fe2O3含量提升到84.95%，硅鋁組分合計含量下降到13.14%；另外，礦石中的含錳質和鈦質礦物含量與原礦相比未出現降低趨勢，由于反浮選藥劑體系的捕獲對象主要為硅質和鋁質礦物，難以有效脫除錳質或鈦質礦物，因此，它們可能會對最終超純鐵精礦產品品質產生一定影響。

由表6可知，赤鐵礦精礦中的鐵主要以赤鐵礦和假象赤鐵礦的形式存在，其含量分別為96.25%和2.66%，二者合計占鐵元素的98.91%，其他鐵載體礦物含量甚微，表明該赤鐵礦是符合要求的赤鐵礦超純鐵精礦制備原料。

由表7 可知，赤鐵礦精礦中的-0.074 mm 含量60.61%，+0.074 mm 含量39.39%，TFe 品位60.27%，與細粒級有一定差距，表明可能存在未解離的連生體，不利于后續進一步的提純。

由圖3可見，赤鐵礦精礦中的鐵質礦物主要為赤鐵礦，含有少量針鐵礦，由于針鐵礦中的鐵元素理論含量低，可能會影響到最終產品中的鐵含量，硅質脈石礦物主要為石英，鋁質脈石礦物主要為三水鋁石，脈石礦物種類與試樣測試結果相同，兩者的去除效率是影響最終產品質量的關鍵。

由圖4 可見，赤鐵礦精礦的平均粒徑為94.23 μm，盡管顆粒平均粒度偏粗，但存在部分極微細顆粒，若不預先脫除，可能會導致藥劑用量的增大和浮選效率的降低；因此，考慮在浮選前開展脫泥試驗。結合表7 和圖4，考慮在赤鐵礦精礦浮選前開展磨礦—脫泥試驗。

2 試樣結果與分析

2.1 赤鐵礦精礦磨礦細度試驗

采用試驗室型球磨機對赤鐵礦精礦進行磨礦，每批次試樣250 g，加水量150 mL，磨礦濃度62.5%。磨礦細度與時間關系見圖5。

赤鐵礦磨礦細度試驗為避免礦樣中存在的部分極細粒礦泥對后續浮選造成不利影響，浮選前赤鐵礦精礦磨礦產品經三段選擇性絮凝沉降脫泥后再進行浮選。浮選過程中所用捕收劑由試驗室自配，且現配現用，其主要成分為十二胺和油酸。磨礦細度試驗藥劑制度及工藝流程見圖6，試驗結果見表8。

由表8 可知，隨著磨礦細度的提高，浮選精礦品位難以進一步提升，主要原因是在-0.038 mm 含量占65%的條件下，礦樣與脈石礦物基本實現單體解離；另外，磨礦細度的提高加劇了礦泥損失，當磨礦細度為-0.038 mm85%時，全流程回收率僅為66.40%；綜上所述，固定后續磨礦細度為-0.038 mm65%。

2.2 反浮選精選探索試驗

基于上述研究，在脫泥階段及反浮選階段藥劑用量相同、磨礦細度為-0.038 mm65%的條件下，探索通過在浮選段增加兩段精選作業，以獲得更高品質的超純赤鐵礦。

2.2.1 抑制劑用量試驗

固定精選1、精選2的捕收劑用量120 g/t，考察精選1、精選2抑制劑用量對浮選指標的影響，赤鐵礦精礦脫泥浮選流程見圖7，試驗結果見表9。

由表9 可知，隨著抑制劑用量的增加，精礦品位得到進一步提高；當抑制劑用量為500 g/t時，精礦品位有所下降，其原因可能是由于脈石礦物也受到抑制；綜上所述，固定抑制劑用量400 g/t。

2.2.2 捕收劑用量試驗

固定精選1、精選2 抑制劑用量400 g/t，探索捕收劑用量對浮選指標的影響，赤鐵礦精礦脫泥浮選流程見圖7，試驗結果見表10。

由表10 可知，當捕收劑用量為120 g/t時，浮選精礦品位高達68.32%，回收率為72.67%；隨著捕收劑用量的繼續增加，浮選精礦品位在68.00%左右波動，然而回收率有所下降，其可能原因是藥劑用量過大，造成氣泡分散度差，浮選選擇性差，有用礦物上浮使精礦回收率下降；綜上所述，捕收劑用量固定為120 g/t。

2.3 赤鐵礦精礦制備超純鐵精粉全流程試驗

根據赤鐵礦精礦的性質以及工藝礦物學特征，通過試驗探索，采用磨礦—脫泥—1 粗2 精反浮選工藝比較合理，且可取得比較好的選礦技術指標，超純鐵精礦TFe 品位可達67.32%，浮選作業回收率為72.67%（表11），其數質量流程見圖8。

3 結論

（1）某原礦TFe 品位為54.27%的磁赤鐵礦混合礦樣，鐵主要以磁鐵礦和赤鐵礦的形式存在，可通過弱磁選—強磁選工藝獲得全鐵品位67.93%的磁鐵礦精礦和全鐵品位62.74%的赤鐵礦精礦。

（2）赤鐵礦精礦中的鐵主要以赤鐵礦和假象赤鐵礦的形式存在，鐵礦物嵌布粒度較粗，符合提純加工超純鐵精粉的條件，經磨礦—脫泥—1 粗2 精反浮選后，浮選精礦全鐵品位可達68.32%，作業回收率72.67%，浮選精礦達到了制備超純鐵精礦的標準。