東鞍山燒結廠含碳酸鹽浮選鐵尾礦再選鐵試驗

張江寧 叢樹雙 楊 光

（鞍山鋼鐵集團有限公司東鞍山燒結廠）

我國鐵礦石資源需求量巨大，對外依存度達80%左右。因此，要解決我國鐵礦石的保障供給問題，必須從多角度、多方向發力，其中，提高資源的利用率是一種重要手段［1-2］。

東鞍山燒結廠含碳酸鹽鐵礦石品位不高，礦石性質復雜，屬難選鐵礦石資源［3-5］。受大規模工業化生產方式及工藝與設備的影響，有部分鐵礦物流失在浮選尾礦中［4-5］。為提高資源的利用率、減少鐵礦物流失，開展有價成分的回收意義重大［6-7］。國內關于浮選鐵尾礦再選鐵的研究成果較多，馬自飛等［8］開展了東鞍山鐵礦浮選尾礦中鐵礦物的回收研究，確定的磨礦—磁選—反浮選工藝流程獲得了TFe 品位66.45%、回收率39.29%的鐵精礦；邵安林等［9］針對東鞍山浮選尾礦的預富集鐵精礦進行了深選試驗，確定的懸浮磁化焙燒—弱磁選工藝的鐵精礦TFe 品位64.23%、回收率79.53%。

參考類似礦山的大量研究與實踐成果，針對東鞍山燒結廠浮選鐵尾礦開展了流失鐵礦物的回收工藝研究。

1 試樣

東鞍山燒結廠浮選尾礦試樣主要化學成分分析結果見表1、礦物組成見表2、鐵物相分析結果見表3、粒度篩析結果見表4。

由表1 可知，試樣TFe 含量為22.82%、FeO 含量為9.87%；SiO2含量較高，達51.24%；其他成分含量均較低，有害成分S、P含量非常低。

由表2 可知，試樣中的有用礦物主要有磁、赤鐵礦和菱鐵礦；主要脈石礦物有石英，含量為54.79%，鐵白云石、綠泥石少量，其他礦物較少。

由表3 可知，試樣中的鐵主要分布在磁、赤鐵礦和菱鐵礦中，分布率分別為62.74%和30.00%，是主要回收富集對象。

由表4可知，試樣粒度較細，+0.074 mm 粒級產率為13.93%，-0.038 mm 粒級產率為56.43%；鐵礦物在細粒級有明顯的富集現象。進一步的研究表明，鐵礦物主要以連生體的形式存在，要獲得較高品位的鐵精礦，必須對試樣進行細磨深選。

2 試驗研究與結果分析

2.1 磨礦條件試驗

2.1.1 球徑與攪拌器轉速匹配試驗

球徑與攪拌器轉速匹配試驗用有效容積1.91 L的陶瓷介質攪拌磨機進行磨礦，介質充填率為75%、磨礦濃度為60%、料球質量比為0.8、磨礦時間為2 min，球徑與攪拌器轉速匹配試驗結果見表5。

由圖1 可知，當球徑由3 mm 增大到4 mm 時，比生產率和磨礦效率上升；當球徑增大到5 mm時，比生產率下降，磨礦效率上升；繼續增大球徑，指標總體下降。因此，確定最佳球徑為5 mm。

2.1.2 介質充填率試驗

介質充填率試驗用有效容積1.91 L 的陶瓷介質攪拌磨機進行磨礦，球徑為5 mm、攪拌器轉速為650 r/min、磨礦濃度為60%、料球質量比為0.8、磨礦時間為2 min，介質充填率試驗結果見表6。

由表6 可知，充填率由65%提高到85%，比生產率和磨礦效率均上升。這是由于當充填率較小時，介質之間碰撞的機會變小，同樣物料與介質之間碰撞、擠壓的次數變少，從而導致磨礦效率較低。因此，適當提高充填率能夠增大介質與礦物之間的碰撞機會，從而提高磨礦效率；但過高的充填率會增大介質之間的無效碰撞，不利于物料的粉碎［10］。因此，確定后續試驗的充填率為75%。

2.1.3 料球質量比試驗

料球質量比試驗用有效容積1.91 L 的陶瓷介質攪拌磨機進行磨礦，球徑為5 mm、攪拌器轉速為650 r/min、磨礦濃度為60%、介質充填率為75%、磨礦時間為2 min，料球質量比試驗結果見表7。

由表7 可知，料球比由0.6 上升到0.9，比生產率和磨礦效率均上升；繼續提高料球比，比生產率和磨礦效率維持在高位。這是因為當料球比較小時，介質球與物料碰撞、研磨幾率較小，因而粉磨效果不好；適當提高料球比，介質球與物料碰撞、研磨幾率增加，物料的粉磨效果改善；料球比過大，磨機內存料太多，料球撞擊、研磨幾率反而下降，導致研磨效率下降［11-13］。因此，確定后續試驗的料球比為0.9。

2.1.4 磨礦濃度試驗

磨礦濃度試驗用有效容積1.91 L 的陶瓷介質攪拌磨機進行磨礦，球徑為5 mm、攪拌器轉速650 r/min、料球質量比為0.9、介質充填率為75%、磨礦時間為2 min，料球質量比試驗結果見表8。

由表8 可知，磨礦濃度由50%上升到70%，比生產率和磨礦效率均上升，這是因為礦漿濃度較低時，礦漿流動速度較快，磨礦往往不充分，容易出現“跑粗”現象。當然，礦漿濃度過高，礦漿的黏度增大，容易過粉碎；同時，礦漿濃度過高也不利于粗粒礦物沉降，容易出現“跑粗”現象［14］。綜合考慮，確定磨礦濃度為60%。

2.2 磁選試驗

確定條件下的磨礦產品（-0.038 mm95%）1 次弱磁選（95.54 kA/m）1 次強磁粗選（0.9 T）1 次強磁精選（0.5 T）流程試驗精礦TFe 品位為39.02%、回收率為73.39%。

2.3 反浮選試驗

2.3.1 開路試驗

在條件試驗基礎上進行了磁選精礦的反浮選開路流程試驗，試驗采用1粗2精2掃流程，粗選陰離子捕收劑TD-Ⅱ用量為600 g/t、石英活化劑CaO 用量為900 g/t（礦漿pH=11.5）、鐵礦物抑制劑淀粉用量為1 000 g/t，1 次精選TD-Ⅱ用量為300 g/t、2 次精選用量為300 g/t，試驗結果見表9。

由表9 可知，磁選精礦采用1 粗2 精2 掃開路反浮選流程處理，可獲得TFe 品位63.18%、作業回收率38.18% 的反浮選精礦，反浮選尾礦TFe 品位為21.64%、作業回收率為20.49%。

2.3.2 閉路試驗

在開路試驗基礎上進行了閉路浮選試驗，流程見圖1，結果見表10。

由表10 可知，磁選精礦采用1 粗2 精2 掃閉路反浮選流程處理，可獲得TFe 品位62.43%、作業回收率55.10% 的反浮選精礦，反浮選尾礦TFe 品位為25.87%、作業回收率為44.90%。

2.4 全流程試驗

在上述試驗的基礎上，確定試樣的處理工藝流程為攪拌磨磨礦（-0.038 mm95%）—弱磁選（95.54 kA/m）—強磁粗選（0.9 T）—強磁精選（0.5 T）—1 粗2精2掃中礦順序返回閉路反浮選流程，強磁粗選和精選尾礦與反浮選尾礦合并作為最終尾礦，反浮選精礦即為流程的最終精礦。試驗全流程見圖2，結果見表11。

由表11 可知，試樣采用圖2 所示的攪拌磨磨礦—弱磁選—強磁粗選—強磁精選—1 粗2 精2 掃中礦順序返回閉路反浮選流程處理，可獲得TFe 品位62.43%、回收率35.00%的浮選精礦，綜合尾礦TFe 品位為17.01%、回收率為65.00%。

3 結論

（1）東鞍山燒結廠浮選尾礦樣TFe 品位為22.82%、FeO 含量為9.87%，SiO2含量高達51.24%，其他成分含量均較低，有害成分S、P 含量非常低；試樣中的有用礦物主要有磁、赤鐵礦和菱鐵礦，主要脈石礦物石英含量為54.79%，鐵白云石、綠泥石少量，其他礦物較少；試樣中的鐵主要分布在磁、赤鐵礦和菱鐵礦中，分布率分別為62.74%和30.00%，是主要回收對象；試樣粒度較細，+0.074、-0.038 mm 粒級產率分別為13.93%和56.44%，鐵礦物在細粒級有明顯的富集現象，且鐵礦物主要以連生體的形式存在，要獲得較高品位的鐵精礦，試樣必須進行細磨深選。

（2）試驗確定的磨礦條件下的產品粒度為-0.038 mm95%、弱磁選磁場強度為95.54 kA/m、強磁粗選背景磁感應強度為0.9 T、強磁精選背景磁感應強度為0.5 T，磁選精礦TFe 品位為39.02%、回收率為73.39%。

（3）磁選精礦采用1 粗2 精2 掃閉路反浮選流程處理，可獲得TFe品位62.43%、作業回收率55.10%的反浮選精礦，反浮選尾礦TFe 品位為25.87%、作業回收率為44.90%。

（4）試樣采用攪拌磨磨礦（-0.038 mm95%）—弱磁選（95.54 kA/m）—強磁粗選（0.9 T）—強磁精選（0.5 T）—1 粗2 精2 掃中礦順序返回閉路反浮選流程處理，最終可獲得TFe品位62.43%、回收率35.00%的浮選精礦，綜合尾礦TFe 品位為17.01%、回收率為65.00%，較好地回收了現場浮選尾礦中的鐵礦物，大大減少了鐵礦物的流失，并獲得了品質不錯的鐵精礦。