國外某赤鐵礦選礦工藝研究

王榮林 李明軍 常魯平 劉軍

（1.安徽馬鋼礦業資源集團姑山礦業有限公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

隨著我國經濟的穩定持續發展，房地產建設、基礎設施建設、高鐵等行業迅速崛起，極大地提升了我國對鋼鐵的需求量［1-2］，作為鋼鐵工業原材料的鐵礦石需求量也急劇增大。為有效解決鐵礦石資源的供需矛盾，各大鋼鐵企業都在全國，乃至全球范圍內尋找新的供應渠道，以往難選的赤鐵礦、褐鐵礦及菱鐵礦等難選弱磁性鐵礦石也成為人們競相研究的重點，并取得了突出成果［3-5］。國外某鐵礦石主要有用鐵礦物為赤鐵礦和磁鐵礦，結合選礦實踐，對該鐵礦石進行原礦性質研究及大量選礦試驗研究，最終確定了階段磨礦—階段強磁選工藝，并獲得了良好的選別指標，磨選產生的尾礦還可以進行綜合利用，具有一定的開發前景。

1 礦石性質

原礦化學多元素及鐵物相分析結果見表1、表2，原礦中赤鐵礦與脈石嵌布關系見圖1。

由表1 可知，礦石中可供回收的有價元素為鐵，全鐵含量高達49.04%，其他有價元素含量較低，不具備回收價值；有害元素（如硫、磷）含量較低，主要雜質為硅和鋁，堿性系數為0.005，屬酸性鐵礦石。

由表2可知，原礦中的鐵礦物主要以赤鐵礦的形式存在，其鐵分布率高達91.49%，其次是磁鐵礦，鐵分布率為7.41%，其他鐵礦物含量極低，無法回收或回收價值不大。

由圖1可見，赤鐵礦粒度不均勻，以長條狀、塊狀形式存在，不規則狀脈石呈稀疏浸染狀嵌布在赤鐵礦中，赤鐵礦與脈石接觸邊界呈不規則港灣狀或鋸齒狀，需要細磨才能實現有用礦物單體解離。

2 選礦試驗研究

原礦礦石性質分析結果表明，該礦石回收的主要有用礦物為赤鐵礦和磁鐵礦。赤鐵礦屬于弱磁性礦物，采用立環脈動高梯度磁選機即可實現回收；其次，鑒于原礦中磁鐵礦含量較低，對試驗結果影響不大，不再單獨增加弱磁選作業，直接同赤鐵礦通過強磁選回收。此外，赤鐵礦與脈石礦物嵌布關系復雜，需要細磨才能實現有用礦物解離，因此，為保證有用礦物的有效回收，并減少球磨機過磨現象，采用階段磨礦—階段強磁選工藝回收有用礦物。

2.1 一段磨選試驗

2.1.1 一段磨礦細度試驗

將原礦破碎至2～0 mm，隨后置于?350 mm×160 mm錐形球磨機中磨至不同細度，進行一段磨礦細度強磁選試驗。強磁選設備為Slon-750 立環脈動高梯度強磁選機，磁場強度875 kA/m，充填介質采用4 mm 粗棒介，脈動沖次140次/min，轉環轉速2.5 r/min，試驗流程見圖2，試驗結果見表3。

由表3 可知，隨著磨礦細度從-0.076 mm55%提高到-0.076 mm85%，鐵礦物的單體解離度增大，精礦鐵品位從62.03%上升至62.48%，變化不大，而精礦鐵回收率從87.09%迅速降低到85.12%，由于一段磨礦強磁選的主要目的是拋尾，因此，為保障精礦鐵回收率，選擇磨礦細度-0.076 mm55%進行后續試驗。

2.1.2 一段強磁選磁場強度試驗

將原礦磨至-0.076 mm55%進行不同磁場強度強磁選試驗，因一段強磁粗選的主要目的是拋尾，故該磁選在高磁場強度內進行，試驗設備及運行參數同上，試驗結果見表4。

由表4 可知，隨著磁場強度從637 kA/m 上升至1 114 kA/m，精礦鐵品位從62.16%下降至61.15%，精礦鐵回收率由84.55%升高至86.02%，綜合考慮，一段磨選磁場強度選取875 kA/m。此外，由于鐵礦物解離度較低，即便是磁場強度低至637 kA/m，精礦鐵品位也無法達到65%，需繼續進行二段磨選試驗。

2.1.3 一段磨選驗證試驗

將原礦磨至-0.076 mm55%進行一段磨礦—強磁選驗證試驗，磁場強度875 kA/m。試驗設備及運行參數同上，試驗結果見表5。

由表5 可知，原礦經一段磨礦—強磁選，可獲得產率67.56%、鐵品位62.10%、鐵回收率85.45%的鐵精礦。

2.2 二段磨選試驗

2.2.1 二段磨礦細度試驗

將驗證試驗中的一段強磁粗精礦磨至不同磨礦細度進行二段強磁選試驗，磁場強度716 kA/m。試驗設備及運行參數同上，試驗結果見表6。

由表6 可知，當磨礦細度由-0.076 mm65%上升至-0.076 mm95%時，精礦鐵品位變化不大，僅從64.35%上升至65.14%，而精礦鐵回收率由89.60%降低至85.01%，綜合考慮，選取-0.076 mm65%作為二段磨礦細度進行后續試驗。

2.2.2 二段強磁選磁場強度試驗

將驗證試驗中的一段強磁粗精礦磨至-0.076 mm65%進行不同磁場強度二段強磁選試驗。試驗設備及運行參數同上，試驗結果見表7。

由表7 可知，當磁場強度為239 kA/m時，精礦鐵品位高達66.27%，遠超要求的65%精礦鐵品位，而精礦鐵回收率僅為64.65%；繼續增大磁場強度，精礦鐵回收率迅速升高至80%以上，而精礦鐵品位降低到要求的65%以下；因此，為保證最終精礦鐵品位≥65%，并盡可能增大精礦鐵回收率，后續選取不同磁選流程進行試驗。

2.2.3 二段強磁選不同流程試驗

（1）二段強磁選1 粗1 掃流程試驗。將驗證試驗中的一段強磁精礦磨至-0.076 mm65%，進行二段強磁1 粗1 掃試驗，試驗流程見圖3。試驗設備及運行參數同上，粗選磁場強度239 kA/m，掃選磁場強度477 kA/m，試驗結果見表8。

由表8 可知，二段強磁1 粗1 掃試驗可獲得產率59.39%、鐵品位66.22%、鐵回收率63.32%的粗選精礦和產率23.47%、鐵品位62.83%、鐵回收率23.74%的掃選精礦，精礦合計產率82.86%、鐵精礦品位65.26%、鐵回收率87.06%，完全達到試驗要求。

（2）二段強磁選1 粗1 精流程試驗。將驗證試驗中的一段強磁粗精礦磨至-0.076 mm 65%，進行二段強磁1 粗1 精試驗，試驗流程見圖4。試驗設備及運行參數同上，粗選磁場強度716 kA/m，精選磁場強度318 kA/m或477 kA/m。試驗結果見表9。

由表9可知，將一段強磁精礦磨至-0.076 mm65%后，繼續進行二段強磁選（1粗1精）試驗，當精選磁場強度為318 kA/m時，可獲得產率63.74%、鐵品位65.85%、鐵回收率67.47%的精礦和產率22.94%、鐵品位60.80%、鐵回收率22.42%的中礦；當精選磁場強度為477 kA/m時，可獲得產率74.34%、鐵品位65.14%、鐵回收率77.97% 的精礦和產率12.34%、鐵品位59.90%、鐵回收率11.90%的中礦，二者皆達到試驗要求。但是，精選磁場強度為477 kA/m 時所得精礦產率、鐵回收率均高于精選磁場強度為318 kA/m 時所得精礦，因此強磁精選磁場強度選擇477 kA/m。

2.2.4 二段強磁選不同流程對比

將上述2種強磁選流程所得精礦進行對比，結果見表10。

由表10 可知，一段強磁精礦經磨礦—強磁選后所得精礦鐵品位均大于65%，滿足試驗要求，然而1粗1 掃所得精礦的產率和鐵回收率均遠遠大于1 粗1精所得精礦，并且強磁選1 粗1 掃所需磁場強度遠低于1 粗1精，其運行成本也得到了極大的降低。因此，針對該赤鐵礦石，推薦選用階段磨礦—階段強磁選（二段強磁選1粗1掃）流程。

2.3 尾礦綜合利用試驗

本著全資源利用化原則，對該赤鐵礦選礦過程中產生的尾礦進行了分級利用試驗研究，試驗結果見表11。

由表11 可知，該赤鐵礦磨選產生的尾礦可分離出產率7.71%的粗砂和33.19%的細砂，可用做混凝土骨料、路基填料和水泥砂漿等，細粒尾礦還可用于制備陶粒、水泥熟料等，基本實現了尾礦全資源化利用。

3 結論

（1）國外某赤鐵礦屬酸性鐵礦石，鐵品位為49.04%，礦石中的有用鐵礦物為磁鐵礦和赤鐵礦，磁鐵礦之鐵分布率為7.41%，赤鐵礦之鐵分布率為91.49%，主要雜質為SiO2，有害元素硫、磷含量較低。

（2）試驗研究推薦的選礦工藝流程為原礦—階段磨礦—階段強磁選（二段1 粗1 掃）工藝流程，全流程可獲得產率55.98%、鐵品位65.26%、鐵回收率74.40%的鐵精礦；實際生產時適當提高磁場強度，可提高鐵資源回收率至80%以上。磨選產生的尾礦通過分級利用試驗可基本實現尾礦全資源化利用。

（3）該研究未考慮原礦中磁鐵礦的選別工藝，但工業生產時強磁性礦物會堵塞高梯度介質盒，影響選別效果，故在設計時建議考慮增加弱磁選作業。