福建省某鐵礦選礦工藝流程研究*

吳玲玲 楊 鋒，2 朱啟象 康志強，2 袁永海，2 吳 杰，2 穆洎仲

（1.桂林理工大學地球科學學院；2.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室；3.福建省197地質(zhì)大隊）

中國是鋼鐵生產(chǎn)和消費第一大國，鐵礦石作為鋼鐵工業(yè)最大消耗品之一，足量、優(yōu)質(zhì)的鐵礦石供給是鋼鐵行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要保障。我國鐵礦資源多屬于貧礦或伴生礦，呈“貧礦多，富礦少”特點，礦石性質(zhì)復雜，品位較差，我國鐵礦石供不應求，對外依存度較高［1-5］。福建某鐵礦全鐵品位較高，具有較高開采價值，為綜合利用鐵礦石資源，對其進行了選礦工藝研究，達到提高鐵礦石品位的目的，并最大程度地減少有用礦物的損失。

1 礦石性質(zhì)

福建省某鐵礦位于新華夏系第二隆起帶東南緣戴云山脈西側(cè)，礦區(qū)內(nèi)出露的地層有石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）和第四系（Q）。石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）地層為主要賦礦地層。區(qū)內(nèi)共圈定6個礦體，編號分別為I、I-1、III、III-1、IV 和VI。按空間產(chǎn)出位置及礦石類型不同，5 個為褐鐵礦體、1 個鐵錳礦體（Ⅲ-1 號）。其中3 個主礦體（Ⅰ號、Ⅲ號、Ⅳ號）形態(tài)呈層狀—似層狀；次要礦體以脈狀和透鏡狀居多。礦體與圍巖多呈整合接觸關(guān)系，接觸界線較為清晰。礦體頂、底板主要為風化絹英巖化細—中粗粒砂巖，局部礦體直接出露地表。

礦石的工業(yè)類型可劃分為2 種類型。半風化磁鐵礦礦石主要為熱液接觸矽卡巖型鐵礦石，多呈半自形等軸粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部呈網(wǎng)脈狀構(gòu)造或細脈狀，緊密鑲嵌分布。褐鐵礦礦石主要為風化淋漓富集型鐵礦，局部具有低溫熱液富集作用特征，呈隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，交代原巖硅酸鹽礦物或交代磁鐵礦，礦石礦化較淺，大多保留原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，顯示變余結(jié)構(gòu)，呈小團塊浸染狀或土狀構(gòu)造。

礦體中的金屬礦物有磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等，以磁鐵礦和褐鐵礦為主，還有少量軟錳礦。由于風化程度較高，特別是褐鐵礦化的強風化細砂巖中的大部分硅酸鹽礦物已風化分解為黏土礦物和分散狀氧化鐵，僅石英保持穩(wěn)定不變，呈他形粒狀，透明無色，局部風化略淺，黏土礦物以水云母為主，黏土礦物是細砂巖礦物風化分解水化的產(chǎn)物。

（1）磁鐵礦多分布于磁鐵礦礦石中，多呈半自形等軸粒狀（圖1（a）），粒徑為0.01～0.50 mm。由于風化作用和低溫熱液蝕變作用，磁鐵礦均有不同程度的赤鐵礦化或褐鐵礦化，蝕變礦物多沿晶體邊緣或粒間交代。在風化巖中，磁鐵礦多已完全褐鐵礦化，呈假象殘留，磁鐵礦具淡棕灰色反射色，為均質(zhì)體。磁鐵礦石磁鐵礦含量在95%以上。

（2）褐鐵礦呈網(wǎng)脈狀或細脈狀交代，常沿磁鐵礦粒間交代填充（圖1（b）），部分系交代碳酸鹽礦物形成，結(jié)晶細小，呈隱晶質(zhì)，灰色反射色，褐鐵礦礦石褐鐵礦含量20%～30%。

（3）赤鐵礦多為交代磁鐵礦生成，常沿晶體邊緣交代，少量系交代硅酸鹽形成，結(jié)晶細小，呈隱晶狀或小板狀，灰色反射色，非均質(zhì)性顯著，晶體透光呈血紅色，含量0%～5%。

（4）黃鐵礦含量極少，多已褐鐵礦化，少數(shù)略有殘留，結(jié)晶顆粒細小，粒徑一般小于0.05 mm，黃白色反射色，為均質(zhì)體。

（5）軟錳礦含量極少，僅局部偶見，常分布于褐鐵礦細脈中，結(jié)晶細小，隱晶狀，灰白色反射色。

2 樣品采集、制備及分析測試

在各個礦體中采集具有代表性的礦樣，各子樣由顎式破碎機和對輥機破碎至-2 mm，充分混勻、縮分。對試樣進行化學多項分析、原礦鐵物相及篩析，結(jié)果分別見表1～表3。

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由表1 可知，原礦除鐵元素含量較高外，其他有用元素含量較低，不具有回收利用價值；S、Zn、Pb、SiO2、TiO2為礦石中的主要雜質(zhì)。

由表2可知，試樣中鐵元素主要來源于赤褐鐵礦及磁性鐵，其含量分別為30.69%，8.88%，占有率分別為76.59%，22.17%；赤褐鐵礦與磁鐵礦為試驗優(yōu)先回收的主要目標礦物。來自試樣的黃鐵礦、硅酸鹽以及菱鐵礦中的鐵元素總含量相對較少，在所有鐵元素中的占比僅為1.24%，回收價值較低。

由表3可知，該鐵礦的細度分布兩極分化現(xiàn)象十分明顯。+0.15 mm 粒級產(chǎn)率高達35.27%，全鐵品位46.85%，全鐵分布率40.76%，對+0.15 mm 粒級礦物的處理和回收，將直接影響鐵元素的整體回收效率和產(chǎn)量。-0.037 mm 粒級產(chǎn)率較高，達42.07%，其全鐵品位和分布率分別為35.42%和36.75%，表明該粒度的礦物數(shù)量眾多，有效含鐵量卻相對較低。因此，對這部分礦物的回收和處理需要更加合理的技術(shù)以提高鐵元素的回收率。0.15～0.037 mm 粒級產(chǎn)率、全鐵品位和分布率分別為22.66%，39.82%和22.49%，相較于其他2個粒級，所占比重較低。

3 選礦工藝研究

3.1 磨礦細度試驗

磨礦細度對鐵精礦的質(zhì)量影響較大［6-7］，為考查磨礦細度對試驗指標的影響，開展磨礦細度試驗，試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表4。

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由表4 可知，隨著磨礦細度的增加，磁鐵精礦全鐵回收率及磁性鐵的回收率均明顯下降。褐鐵精礦全鐵回收率下降，磁性鐵回收率升高。因此，選擇原礦不磨礦直接進行后續(xù)磁選試驗。

3.2 弱磁選磁場強度試驗

在磁場強度120，160，240，320 kA/m 的條件下，對原礦進行弱磁選磁場強度試驗，試驗流程見圖3，試驗結(jié)果見表5。

由表5 可知，隨著磁場強度的增加，磁鐵精礦全鐵品位降低，回收率升高；當磁場強度為240 kA/m時，磁鐵精礦全鐵品位60.68%，回收率為38.17%；進一步提高磁場強度，磁鐵精礦全鐵品位下降明顯。綜合考慮，選擇磁場強度為240 kA/m。

3.3 強磁選磁場強度試驗

固定弱磁選磁場強度240 kA/m，對弱磁選分離后的尾礦進行磁場強度為960，1 120，1 280 kA/m 的強磁選試驗，試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見表6。

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由表6 可知，在不同磁場強度條件下，褐鐵精礦中的全鐵品位和回收率均沒有明顯變化；褐鐵精礦全鐵品位在43%左右，全鐵回收率浮動不大；故這3種磁場強度條件下，均未達到褐鐵精礦產(chǎn)品質(zhì)量要求；綜合考慮，強磁場強度選擇960 kA/m。

3.4 褐鐵礦磨礦細度試驗

為驗證強磁選分離褐鐵精礦與尾礦效果不明顯是否受磨礦細度的影響，將弱濕磁選尾礦分別磨至-0.074 mm70%，80%，90%，進行褐鐵礦磨礦細度試驗。試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見表7。

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由表7 可知，隨著磨礦細度的增加，褐鐵精礦全鐵品位升高；當磨礦細度為-0.074 mm80%時，褐鐵精礦全鐵品位達50.12%，符合褐鐵礦產(chǎn)品質(zhì)量標準；進一步提高磨礦細度，褐鐵精礦全鐵品位升高，但回收率下降；另外，通過試驗發(fā)現(xiàn)磨礦會使褐鐵礦泥化嚴重，導致褐鐵礦回收率下降；綜合考慮，磨礦細度選擇-0.074 mm80%。

4 選礦工藝流程

在條件試驗的基礎(chǔ)上，采用原礦弱濕磁選—磨礦—強濕磁選工藝，進行全流程選別試驗，試驗流程見圖6。精礦產(chǎn)品化學多項分析結(jié)果見表8。

由表8 可知，磁鐵精礦全鐵含量達60.68%，磁性鐵含量達33.35%，褐鐵精礦全鐵含量提升至50.12%，有效提升了磁鐵精礦和褐鐵精礦的品位，產(chǎn)品達到了生產(chǎn)指標要求。

5 結(jié) 論

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（1）福建某鐵礦石中的主要金屬礦物為磁鐵礦、褐鐵礦等，風化程度較高，但磁鐵礦石中的磁鐵礦含量在95%以上，褐鐵礦石中的褐鐵礦含量為20%～30%，具有較高的回收價值。

（2）原礦鐵元素含量較高，其他有用元素含量較低，不具有回收利用價值。試樣中鐵元素主要來源于赤褐鐵礦及磁性鐵，其含量分別為30.69%，8.88%，占有率分別為76.59%，22.17%，赤褐鐵礦與磁鐵礦為優(yōu)先回收的主要目標礦物。

（3）在不磨礦的條件下，采用原礦弱濕磁選—磨礦—強濕磁選流程，可獲得全鐵品位60.68%、磁性鐵品位33.35%、全鐵回收率39.36%磁鐵精礦，全鐵品位50.12%、全鐵回收率20.87%的褐鐵精礦，經(jīng)濟效益顯著。