伊朗含硫磁铁矿选矿工艺研究

孟光栋，赵通林

（1.中冶北方工程技术有限公司，辽宁 鞍山114051；2.辽宁科技大学矿业工程学院，辽宁鞍山114051）

随着矿产资源的开发，国内外易选矿石变得越来越少，开发利用难选矿石已经成为选矿研究的重点工作。本课题就是受伊朗委托，对高硫且含镁类质同象矿石进行铁矿物分选工艺研究，要求精矿中硫含量降至0.1%以下。

1 矿石性质研究

1.1 多元素化学分析

原矿多元素化学分析结果、铁物相分析结果见表1、表2。

由表1、表2可见，原矿中可回收金属矿以磁铁矿为主，占全铁的86.82%，有害杂质S含量较高。

1.2 矿石的结构、构造

偏光镜下岩矿鉴定表明，有两种矿石类型：浸染状磁铁贫矿石、稠密浸染状磁铁富矿石。按其磁铁矿含量多少分为稀疏浸染状、浸染状、稠密浸染状及受风化淋滤作用呈胶状或土状等构造。

稀疏浸染状：磁铁矿含量15%～30%之间，呈细粒浸染状分布在脉石矿物集合体内。

浸染状：磁铁矿含量30%～45%，磁铁矿呈单晶粒状或多晶连生形式，呈浸染状嵌布在脉石矿物集合体内。

稠密浸染状：磁铁矿含量高达45%～55%，磁铁矿明显富集呈不规则的团块体，其内可见磁铁矿晶粒紧密相连，夹杂着极少量残晶细粒脉石矿物。

表1 原矿多元素化学分析结果

表2 铁物相分析结果／%

胶状及土状：原生磁铁矿石受风化淋滤作用形成褐铁矿，呈疏松的土状、多孔状或胶状细脉等次生矿物集合体。

矿石的结构可大致划分为自形、半自形及它形粒状结构、交代假象结构、纤维变晶结构。磁铁矿及黄铁矿在矿石中呈自形、半自形及它形粒状；脉石矿物蛇纹石交代原生矿物橄榄石或辉石类矿物，呈粒状假象；蛇纹石多数由细纤维状或放射状集合体与细粒浸染状磁铁矿组成纤维状、粒状变晶结构。

1.3 矿物组成及主要矿物赋存状态

矿石中有十几种矿物，矿石中主要由纤维状蛇纹石及粒状磁铁矿等组成。金属矿物主要为磁铁矿，少量黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿。非金属矿物主要以蛇纹石、绿泥石、滑石为主，偶见有水镁石、金云母及碳酸盐矿物。

磁铁矿赋存状态，可划分为两种嵌布类型：一种呈稀疏浸染状及浸染状嵌布的磁铁矿；另一种呈稠密浸染状嵌布的磁铁矿。浸染状磁铁贫矿石中磁铁矿呈自形、半自形细中粒状结构、纤维状变晶结构及交代假象结构。稠密浸染状磁铁富矿石中磁铁矿呈中粗粒状结构、纤维状变晶结构。

在选矿破碎过程中，磁铁矿与脉石矿物晶体软硬相差悬殊，能够较容易被单体解离。但发现有磁铁矿晶体内包裹显微细粒脉石矿物残晶，会使磁铁矿与脉石矿物难于完全解离。

1.4 矿物的嵌布粒度

磁铁矿粒级变化范围在0.021～0.833mm，主要集中在0.104～0.589mm之间，平均粒度为0.182mm。其中，细粒级从0.021～0.074mm占6.089%；而中粗粒级从0.074～0.833mm占93.911%，可见中粗粒级磁铁矿占大多数。

2 选矿工艺试验研究

2.1 原矿干选抛废试验

矿样破碎粒度至0～12mm进行干选抛废试验，原矿粒度筛分显示－1.00mm部分占43.98%，＋10.00mm只有5.85%。干选试验设备为Ф800×1400CCXGY干式永磁磁选机，磁场强度399.71kA／m，选别指标见表3。

表3 择优条件稳定试验结果／%

干选择优条件稳定试验结果表明，最佳挡板位置为－20°、调速频率50Hz，提高原矿入选TFe品位1.43%，抛废产率仅4.12%，干选抛废作业的优势不明显。

2.2 可磨度试验

矿样经可磨度试验，试验的磨矿粒度为－0.076mm占60%、－0.076mm占70%、－0.076mm占92%、－0.051mm占92%。试验获得相对可磨度系数分表为 K60＝0.95、K70＝0.95、K92＝0.91、K300－92＝0.76，表明伊朗高硫矿比中国大孤山铁矿石难磨，可磨度曲线见图1。

图1 伊朗高硫矿样相对可磨度曲线

2.3 不同磨矿细度磁性分析

将干选精矿磨至不同细度，用Ф50mm磁选管选别，磁场强度120kA／m，试验结果见表4。试验中磁场强度变化对试验指标影响不大。

随着磨矿细度增加铁精矿品位提高，磨矿细度－0.076mm占60%时铁精矿品位65.08%，表明矿样磁铁矿结晶粒度较粗易选，但S含量较高，需进一步选别降硫。而磨矿细度－0.051mm达92%时，磁选管铁精矿品位可达67.12%，且S含量低于0.1%。

表4 干选精矿不同磨矿细度磁性分析结果／%

2.4 选别工艺流程试验

设备：Ф400×300电磁磁选机，磁场强度111.41kA／m；500mL单槽浮选机，5～35mL和50～100mL挂槽浮选机。原矿磨矿细度－200目70%入选。

2.4.1 磁选－反浮选工艺试验

先进行一粗一精两段磁选，获得磁铁矿粗精矿品位66.76%，产率64.58%，精矿中S含量0.18%。由于磁选粗精矿S含量超标，进行反浮选流程脱硫试验。经条件试验筛选药剂种类和用量后，最佳参数闭路反浮选部分试验流程及条件见图2。试验平均结果表明，此工艺可获得综精铁品位67.22%、产率64.78%、铁回收率85.54%、S含量0.06%的指标。

图2 反浮选脱硫试验流程

2.4.2 细磨单一磁选试验

采用三段磨矿，细度分别为－200目60%、－200目93%、－300目92%。阶段磁选工艺，5段磁选精矿品位可达67.59%，产率63.64%，回收率84.48%，S含量0.04%。流程略。

3 最高精矿品位分析

选别过程中，精矿品位均在68%以下，遂对该矿石中磁铁矿单矿物进行化学分析和X－射线衍射分析。分析结果显示，本次试验矿样的磁铁矿中含有镁铁矿，镁和铁呈类质同象混杂，使该磁铁矿纯矿物铁品位低于68%。因此，用机械选矿方法不能将铁精矿品位提到68%以上。

4 结论

1）伊朗矿样为含硫磁铁矿石，原矿全铁品位50.91%，矿石结构、构造复杂，有用矿物以磁铁矿为主，有害杂质S含量较高。12～0mm原矿抛废石产率4.12%，不推荐预先抛废。

2）原矿一段磨矿细度－0.076mm70%粗磨，磁选H－反浮选降硫流程，精矿产率64.78%，精矿品位67.22%，回收率85.54%；原矿三段细磨阶段磁选，最终细度达－0.051mm占92%流程，精矿产率63.64%，精矿品位67.59%，回收率84.48%。

3）粗磨磁选加反浮选流程和细磨磁选流程铁精矿含硫均在0.1%以下，但细磨能耗较高。反浮选工艺更适应未来选矿厂磁黄铁矿品位波动带来的对铁精矿含硫的影响，所以推荐粗磨磁选加反浮选流程。

4）分析表明，镁和铁类质同象混杂，纯矿物品位低于68%，用机械选矿技术精矿铁品位不能提到68%以上。