河北省承德市某超贫磁铁矿选矿工艺研究和开发建议

王团华 ，于宏东

(1.中国矿业联合会， 北京 100044；2.北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 100070)

改革开发以来，随着我国经济持续快速发展，我国铁矿石对国外市场的依赖程度已经超过50%，这对我国钢铁工业安全已形成重大隐患。我国95%以上铁矿石储量为贫矿[1]。铁矿石主要特征是贫、细、杂，97%的铁矿石需要选矿处理[2-3, 11]。对我国大量超贫磁铁矿适时开展选矿工艺性能和开发可行性研究，对于保证我国钢铁工业健康可持续发展和国家经济安全具有意义。

超贫磁铁矿尚无严格的定义，一般是指全铁品位低于现行规范需选铁矿石边界品位要求，矿石量规模较大，在当前技术经济条件下可以开发利用的含铁岩石的统称[4-7]。河北省颁布的《超贫磁铁矿勘查技术规程(暂行》，将边界品位低于20%的铁矿石统称为超贫磁铁矿[6]，而内蒙古自治区建议的超贫磁铁矿工业指标，含铁矿石边界品位(mFe)为6%。

1 超贫磁铁矿的矿石化学组成特征

对河北省承德市某超贫磁铁矿矿石的化学分析结果显示，矿石TFe品位为11.49%，Ti和V的含量都比较低，矿石中S、P的含量低。该矿床铁矿石属超贫磁铁矿。矿石中除铁外，其他元素无回收价值。对矿石中铁的化学物相分析结果显示，铁主要赋存在硅酸盐矿物中。有5.12%的铁赋存在磁铁矿矿物中(磁性铁的分布率为5.12/11.49=44.56%)，其他的铁主要赋存在硅酸盐脉石矿物中，难以利用。此类超贫磁铁矿石在河北等华北地区资源量较为丰富，对该类矿石进行详细的工艺矿物学研究，对矿石的选矿极为重要，对合理利用我国超贫磁铁矿资源具有重要的借鉴作用。

2 超贫磁铁矿矿石的矿物组成

矿石中金属矿物主要有磁铁矿，其次是赤铁矿、钛铁矿及微量的硫化物；脉石矿物主要有辉石、角闪石、蛇纹石、绿泥石、滑石、黑云母及方解石，其次是长石、石榴子石及磷灰石、金红石、榍石、独居石、锆石等。矿石矿物和脉石矿物的组成和相对含量见表1。

表1 河北承德某超贫磁铁矿中的矿物含量/%

从矿石的矿物含量来看，该矿石属单一弱磁选即可选别的铁矿石，磁铁矿的成分及其与脉石矿物间的嵌布关系对矿石的选矿极其重要。

3 矿石中磁铁矿的嵌布特征

矿石中磁铁矿的矿物相对含量为7.16%。在扫描电镜下对矿石中磁铁矿成分进行了研究，磁铁矿平均含Fe 71.51%、Mn 0.19%、V 0.17%、Ti 0.45%、O 27.68%，其基本化学成分见表2。从磁铁矿成分分析可以判断，磁铁矿本身含铁接近其矿物理论值，这对生产高品位铁精矿比较有利。

矿石结构有两种典型的类型，其一是自形、半自形晶结构；其二是针状、叶片状结构。矿石构造类型主要为斑杂状构造、浸染状构造，其次是细脉状构造。根据显微镜及扫描电镜下对矿石中磁铁矿的结构和嵌布特征研究，归纳起来磁铁矿典型的嵌布特征为：

1)磁铁矿呈中粒-粗粒不规则状嵌布(图1中a～d)。常见磁铁矿沿脉石矿物粒间或裂隙中嵌布，这部分磁铁矿不仅嵌布粒度粗，且磁铁矿颗粒中极少包裹脉石矿物，属于易磨易选的磁性铁，有利于铁的选矿回收。

表2 河北承德某超贫磁铁矿中磁铁矿矿物基本化学组成/%

2)细粒-中粒磁铁矿呈半自形粒状嵌布(图1中e～f)。这些磁铁矿嵌布粒度细，只有在细磨矿时可以实现单体解离。但部分粒度细的磁铁矿与脉石矿物共生密切，磨矿时实现充分单体解离较为困难，可通过提高磁场强度提高该部分磁性铁的回收，但所获铁精矿中因以连生体形式富集的脉石矿物多而降低了铁精矿品位。若采用原矿直接细磨矿的方式以期提高细粒磁铁矿的单体解离度，一则选矿成本大幅增加，选矿可能是不经济的，二则脉石矿物在细磨矿时易于泥化而不利精选和过滤。对这部分磁铁矿的回收应考虑采用创新优化干抛技术，强化磨前抛废，粗选精矿再磨精选的流程[5, 8-9]。

3)针状、细条状的磁铁矿呈细粒嵌布(图1中g～h)，该部分磁铁矿即使超细度磨矿，绝大多数磁铁矿也难以充分单体解离，干选抛尾时磁性铁也易于损失。这部分磁铁矿在磁选过程中与脉石一起进入铁精矿中而影响精矿品位，或者与脉石矿物在尾矿中流失。该部分铁精矿在选矿工艺流程中，首先直接影响着铁精矿品位的提高，同时也是影响尾矿中铁品位和影响选矿回收率提高的根本原因之一。

总体评价，该类超贫磁铁矿石中磁铁矿的粒度不均匀，尤其是微细粒针状、细粒磁铁矿对铁精矿的生产影响较大。要获得较为理想的选矿指标，应该重视粗选时对磁性铁的回收及再磨细度对精选铁精矿品位的影响。

图1 河北承德某超贫磁铁矿矿石中磁铁矿物与脉石矿物典型嵌布特征照片

4 矿石中磁铁矿的粒度分布

矿石中磁铁矿粒度分布在0.001～0.8mm之间，多数分布在0.02～0.3mm之间。在显微镜下采用线段法对-2mm选矿综合样中磁铁矿的粒度进行了测量，结果见表3。

表3 矿石中磁铁矿的粒度分布/%

从表3中可以看出，+0.295mm粒级中磁铁矿的分布率为24.66%，+0.074mm粒级中的分布率为59.42%，微细粒磁铁矿的分布率为3.03%。总体上看，磁铁矿的粒度分布不均匀，以细粒嵌布为主。为保证磁铁矿的高效回收，细磨矿是必要的。

5 选矿综合样中磁铁矿的单体解离度分析

对不同磨矿细度下选矿综合样中磁铁矿的单体解离度进行了测定，结果见表4。

表4 选矿综合样中磁铁矿的单体解离度分析/%

从表4中可以看出，随着磨矿细度的增加，磁铁矿的单体解离度逐渐提高，但增长的幅度不大，说明矿石中有一定量的磁铁矿在磨矿时是不容易实现单体解离。当磨矿细度为-0.074mm占65%时，选矿综合样中磁铁矿的单体解离度为83.78%，说明大部分磁铁矿在磨矿时容易实现单体解离。已经解离的磁铁矿平均粒度为0.03mm，以连生体产出的磁铁矿的平均粒度为0.012mm。当磨矿细度为-0.074mm占97%时，选矿综合样中磁铁矿的单体解离度为91.04%，磁铁矿单体的平均粒度为0.015mm，连生体形式产出的磁铁矿平均粒度仅为0.008mm。

从选矿综合样中磁铁矿的单体解离情况来看，细磨矿有利于提高磁铁矿的单体解离度，但直接用选矿综合样进行细磨矿作业以提高磁铁矿单体解离效果并不是最佳的途径。一是显著增加磨矿成本，二是细磨矿后磁铁矿单体解离度没有显著提高，离理想磨矿细度(理想状态是指磨矿细度-0.074mm占80%时目的矿物单体解离度应该在95%以上)有一定的差距。因此，选矿工艺中不应单纯提高入选矿石的磨矿细度，而是应重视粗精矿再磨细度和段数对磁选铁精矿品位的影响。

6 结论

1)矿石中TFe品位为11.49%，其中5.12%的铁赋存在磁性铁矿矿物中，磁性铁分布率为44.56%；其余的铁赋存在硅酸盐矿物中，矿石属超贫磁铁矿。

2)矿石中金属矿物主要有磁铁矿，其次是赤铁矿、钛铁矿及微量的硫化物；脉石矿物主要有辉石、角闪石、蛇纹石、绿泥石、滑石、黑云母及方解石，其次是长石、石榴子石及磷灰石、金红石、榍石、独居石、锆石等。

3)矿石中磁铁矿的粒度分布不均匀，磁铁矿以细粒嵌布为主，脉石矿物中嵌布的针状磁铁矿及部分细粒磁铁矿对铁精矿的生产影响较大。为保证磁铁矿的高效回收，细磨矿是必要的。

4)选矿综合样中磁铁矿的单体解离度分析结果表明，-0.074mm占65%的磨矿细度下，磁铁矿的单体解离度为83.78%，说明大部分磁铁矿容易实现单体解离。但随着磨矿细度的增加，磁铁矿的单体解离度增长缓慢，选用选矿综合样直接细磨矿难以保证磁铁矿具有较为理想的单体解离效果。该类型矿石选矿工艺中应重视粗精矿再磨细度、段数对磁选铁精矿品位的影响。

7 建议

鉴于我国超贫磁铁矿资源赋存情况和钢铁工业和经济发展现实需求，可以考虑并提倡在节约集约利用和保护环境前提下，对超贫磁铁矿资源的开发利用。由于超贫磁铁矿的开发对选矿技术和设备以及工艺流程控制要求高，选矿抛尾量大，且露天采矿对环境影响大[10]。因此，超贫磁铁矿的开发，对选矿技术可行、经济合理和环境保护提出了更高的要求。建议国家在允许开发超贫磁铁矿资源时，必须严格管理，提高准入门槛；矿山开发企业应注重对超贫磁铁矿石的选矿工艺技术研究和创新，在开发中高度重视环境保护和整治，保证企业生产经济效益和社会效益和谐共进。

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[4] 李厚民，王瑞江，肖克炎，等. 中国超贫磁铁矿资源的特征、利用现状及勘查开发建议——以河北和辽宁的超贫磁铁矿资源为例[J]. 地质通报，2009,28(1):85-90.

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[11] 选矿手册编委会. 选矿手册：第1卷[M].北京：冶金工业出版社，1991.