磁鐵礦石選礦工藝的分析與研究

李煊生

（中國寶武太鋼集團嵐縣礦業公司，山西 嵐縣 033599）

0 引言

一般而言，磁鐵礦體的規模都很大，而且其鐵質也很穩定，在工業上很有價值。以某種鐵礦為實例，對其選礦工藝進行了分析，認為這種礦石是一種富磁性的礦物，具有較高的結構和較低的可選性，通過實驗研究，對其進行了詳細的分析。

1 磁鐵礦石礦物學分析

1.1 物質組成

磁鐵礦石礦主要組成成分有w（TF）=34.45%、w（FeO）=2.67%、w（Al2O3）=2.64%、w（MgO）=1.56%、w（S）=30%、w（P）=27%等和其他物質。鐵礦主要以磁鐵礦和赤鐵礦為主，礦石組成較單一，含鐵量（質量分數）為86%，其他的非金屬礦物含有如石英、綠泥、硫磷等等。

1.2 構造分析

根據磁鐵礦的特性和選礦的需要，在進行結構分析時，應從礦石的構造入手。

1）形狀主要是條帶和塊狀的，還有極少數的角礫狀結構；

2）磁性礦物成分，經現場觀察，顆粒狀變晶、脈狀、網狀、少量滲透性結構等等是最主要的結構特征。

1.3 工藝粒度分析

通過對礦石的詳細分析，發現可回收的鐵礦粒徑大于10 μm，占38.4%～43.84%，主要是石英，黑云母微粒尺寸小于10 μm，分布比例小于10%。

1.4 礦物的嵌布特性

脈石種類主要是石英、綠泥石為主，其中的構造成分是以磁性黃鐵礦、黃銅礦為主的；磁鐵礦的嵌布粒徑具有分布分散的特征，尺寸大小以中等為主。磁鐵礦單體對礦石的分離有很好的作用，但是由于其磁性礦物的分布不均勻性和嵌布性，很難進行分離。0.05～0.10 mm 是磁黃鐵礦粒徑最常見的尺寸，并具有星形的分布特征；磁黃鐵礦、黃鐵礦中存在著與黃鐵礦混合的細小顆粒，部分磁黃鐵礦中含有乳狀液（乳液形狀的尺寸為0.007～0.014 mm）。

2 磁鐵礦石選礦測試研究

在試驗過程中，礦石樣品的質量固定為1 kg，首先通過XMQ-240X90 型錐形球磨機進行初步粉碎，然后通過反浮選的磁選，使用器械是1.5L 地XFD 單槽浮選機，最終產品經過濾、干燥、稱重、制樣等多個步驟后，經化驗中心檢測，最終計算出鐵的品位和回收率，得到最后的鐵精礦[1]。

研究發現，該試樣的w（TFe）為25.06%，盡管TFe的品位較低，但其鐵的物相成分中有較大的磁性成分。所以選礦工藝以單一的磁選為主。同時，磁黃鐵礦具有磁化特征，且嵌布顆粒大小分布比較分散，且以中粒徑為主，因此采用預選拋尾—分段磨研—分段磁選—反浮脫硫四個步驟的操作。先將粗顆粒脈石礦石提早拋出，極大地提高了磨礦磁選階段的鐵的品位和回收率。分段磨礦磁選是指在初步磨礦結束后，利用磁選技術將分離出的原礦進行再磨。其既可降低下一階段磨礦的消耗，又可節省能量，降低過磨，同時提高鐵的回收率和品位。反浮選工藝就是將磁鐵中的磁黃鐵礦進行篩選，最終完成礦石的精煉。整個過程如圖1 所示。

2.1 預選拋尾測驗

按實際生產中的破碎粒度，選取10 mm 以上的粒徑，也就是預拋某些粗粒度的脈石，以提高磨礦磁選階段的選礦品位，進行預選拋尾試驗，試驗結果見表1。

2.2 磨礦及磁選測驗（第一階段）

為使磁鐵礦、硫磺兩種單體的分離，避免過碎，必須選擇適當的磨礦細度，利用0.12 T 的磁場強度，通過不同的磨礦細度試驗，探討了一段磁選過程中磨礦細度的變化，與此同時，在第一階段的磁選中，根據礦石粒徑（-0.074 mm）為40%的情況，也進行了一系列不同的磁選實驗，研究了不同的磁場強度對一段磁選的影響，因此，磨礦細度測試結果和磁場強度的測試結果如圖2 所示。

圖2 磨礦細度、磁場強度的效果圖

從圖2 可以看出，在磨礦細度上，精礦中TFe 品位隨磨礦細度的增大而變化不大，TFe 回收率有所下降。在此基礎上，選擇了-0.074 mm 的磨礦細度作為后續的實驗。在磁場強度上，隨著磁場強度從0.08 T提高到0.15 T，硫的品位出現了一定的變化，鐵精礦的品位w（TFe）從50.48%下降到46.22%，而鐵的處理回收率從81.18%提高到86.86%；在0.12 T 的磁場下，鐵精礦的w（TFe）分別為48.34%和85.69%；如果持續增大磁場，則鐵TFe 的回收率會提高，而TFe 的品位則會大幅降低；從整體上看，最佳的磁場強度是0.12 T。

2.3 磨礦與磁選測驗（第二階段）

2.3.1 細篩操作

在實際生產中，磨礦細度變化會對磁選礦的品位產生影響，因此，采用細篩可以很好地解決磨礦細度波動對磁性選礦的不利影響。細篩機是一種精礦石的篩選設備，其主要功能是將粗、粗的連生石篩出，得到優質的篩下鐵精礦，并將粗、粗等鐵精磨成粗、低等鐵精礦，使其在重磨工藝中既能減少磨料的用量，又能降低磨礦的能源消耗，提高選礦指標[2]。將前面第一步磁選所得的鐵精礦，再經細篩分進入第二階段的磁選，對品位在-0.074 mm 以上的礦石進行再磨和磁選。

2.3.2 磨礦分析

磨礦細度單體的分解可以獲得較好的產品，如果磨礦細度不夠，就不能完全解離，而過磨不僅會增加磨礦的費用，而且還會引起粉化，使浮選質量下降。因此為了研究進一步的磨礦細度對磁選效果的影響，把第二階段的磨礦磁選磁場強度固定設置為0.10 T；為了研究不同磁場強度對磨礦和磁選的影響[3]，又將第二階段的磨礦細度固定為-0.074 mm（65%）時，進行了磁場強度的對比實驗，測試結果如圖3 所示。

圖3 磨礦細度、磁場強度的效果圖

從圖3 可以看出，在磨礦細度上，65%的磨礦細度為-0.074 mm 時，可以得到63.25%的TFe 處理，TFe 處理的回收率為96.31%，此時的w（S）為0.80%；磨礦細度持續提高到-0.074 mm 70%，但TFe 回收率沒有顯著改變。因此研究表明，研磨機的粒徑以65%的-0.074 mm 為最優質；在磁場強度上，鐵精礦中鐵的品位會因為磁場強度的增加而不斷減少，但鐵作業的回收率卻是先上升后下降；在磁場為0.10 T 時，以63.17%的w（TFe）、96.24%的TFe 回收率以及Fe處理后的w（S）為0.79%，因此，把磁場強度定為0.10 T。

2.4 反浮選測驗

試驗可以分為磨礦和磁選兩個步驟進行，精礦細度為-0.074 mm（65%），通過添加反應劑稀硫酸、丁基黃藥等其他物質，經過兩次粗篩、一次反浮選，才能得到最后的鐵精礦。從表2 可以看出，該實驗得到的鐵精礦中w（TFe）為65.68%，w（S）為0.38%，鐵回收率為97.87%。

表2 反浮選結果

最終測驗結果：w（TFe）為65.43%、w（S）為0.39%、鐵作業回收率為71.36%，這是一種合格的鐵精礦，這表明磁選的成效顯著，適合推廣此類工藝。

3 結論

1）低品位鐵礦的嵌布粒度分布不均衡，一些磁體礦物與磁黃鐵礦相連，品位分別為w（TFe）=26.05%、w（MFe）=13.33%、w（S）=1.03%，是一種低品位、弱磁性鐵礦。

2）反浮選法工作流程為：干選粗精礦經過一段時間的粉碎，然后進行磁選，合格的礦石進行二次粉碎，質量不達標的就是尾礦，不但要進行上述的選礦實驗，還要在所有流程完成之后再次對合格的磁鐵礦進行反浮選，將反浮選質量較低的，再次重復反浮選流程，對仍能回收的磁鐵進行反浮選，最終得到合格的鐵精礦。該技術極大地提高了磨礦磁選階段的鐵礦分選品位和鐵的回收率，同時還可以減少各個工序的進磨量，從而達到降低選礦能源消耗和防止鐵礦物過度損耗的目的，實現了礦資源的最優利用。

3）經測試表明，采用反浮選礦工藝，根據礦石特性，通過預選拋尾、分段磨礦、分段磁選、反浮選脫硫四個步驟的篩選，獲得了w（TFe）為65.43%、w（S）為0.39%、TFe 回收率為71.36%的標準鐵精礦。因此，從礦石的品位、精礦率、回收率分來看，反浮法效率較高，在礦業發展中，節省了大量的人力物力，生產效率提高了很多，從而促進礦業持久穩定的發展，因此，反浮選工藝是一種值得在礦業發展中大規模推廣的新技術。