辽宁某铁硼矿磁选-浮选试验研究

2014-04-01于连涛代淑娟胡志刚

中国矿业 2014年11期

于连涛，代淑娟,，胡志刚

(1.辽宁科技大学矿业工程学院，辽宁鞍山 114051；2.辽宁省地质矿产研究院，辽宁沈阳 110016；3.中国矿业大学化工学院，江苏徐州 221116)

辽宁某铁硼矿矿石属于磁铁矿-硼镁石型矿石，矿石中有用矿物有磁铁矿、硼镁石和硼镁铁矿，脉石矿物主要有镁橄榄石、蛇纹石、透闪石、金云母、磷灰石、黄铁矿、磁黄铁矿以及碳酸盐矿物等。矿石的物质组成复杂，共生关系密切，尤其是磁铁矿嵌布粒度很细，部分磁铁矿呈粉末状，并且与硼镁石、硼镁铁矿共生极为紧密，三者彼此单体解离困难，因此，该矿石属难选铁硼矿石。

针对该矿石的特点，试验采用阶段磨矿阶段磁选铁矿物，磁选尾矿浮选回收硼矿物的工艺流程，取得较为理想的选矿技术指标，即在原矿品位TFe 24.68%、B2O34.77%的条件下，当磨矿细度需达到-400目92.8%时，铁精矿品位61.34%，精矿产率36.17%，铁回收率89.63%。当磨矿细度需达到-500目99.0%时，铁精矿品位65.71%，精矿产率33.36%，铁回收率87.94%。磁选尾矿回收硼的试验本次只进行了探索，硼矿物的可选性较好，浮选硼精矿品位B2O314.41%，与二次磁选作业中含硼较高的磁选尾矿(B2O310.48%)合并后，硼精矿品位B2O312.00%，硼精矿产率20.43%，硼总回收率51.41%。

1 矿石的物质组成

矿石中的有用矿物主要有磁铁矿、硼镁石和硼镁铁矿，其含量分别为33.89%、7.27%和3.32%，脉石矿物主要有镁橄榄石、蛇纹石、透闪石、金云母、磷灰石、黄铁矿、磁黄铁矿等，含量分别为26.97%、17.48%、4.90%、3.64%、0.70%、0.46%和0.10%。

1.1 原矿化学分析

原矿光谱半定量分析及原矿化学多项分析见表1、表2。

表1 原矿光谱半定量分析

注：*单位为g/t。

表2 原矿化学多项分析

由表1、表2可以看出，矿石中主要可回收元素为铁和硼，磁性铁占全铁含量的88.25%，有利于磁选回收。

1.2 矿石的结构构造

矿石中各种矿物及其集合体混杂共生形成致密的块状构造，块状构造为矿石的主要构造形式；矿石中有镁橄榄石与金属矿物相间分布，呈条带状构造；部分磁铁矿呈条带状，或沿压碎的裂隙分布形成网脉状构造；矿石中的金云母呈片状沿方向性分布，形成片状构造。

针状、纤维状变晶结构以针状、纤维状硼镁石以及部分硼镁铁矿为主；粒状变晶结构以粒状镁橄榄石、透闪石及碳酸盐为主；鳞片变晶结构以他形片状蛇纹石为主；金属矿物的主要以粒状结构形式存在，磁铁矿和部分硼镁铁矿以半自形到他形晶粒状及粒状集合体形式存在；镁橄榄石、蛇纹石等脉石矿物受外力作用碎裂，裂隙常见充填有磁铁矿，形成压碎结构。

该铁硼矿石物质组成复杂，矿物种类较多且共生密切，尤其是磁铁矿、硼镁石和硼镁铁矿三者之间共生紧密，常见磁铁矿、硼镁石交代硼镁铁矿，彼此单体解离十分困难。

2 选矿试验

辽宁某铁硼矿矿石中所要回收的目的矿物为磁铁矿、硼镁石和硼镁铁矿。磁铁矿为强磁性矿物，硼镁铁矿具有弱磁性，硼镁石质软、易碎，与其它脉石矿物属非磁性矿物。因此，通过磁选可以分选出磁铁矿，但矿石中磁铁矿粒度很细，且与硼矿物紧密共生，实现磁铁矿的单体解离较为困难，需要分段磨矿分段选别，在节约磨矿能耗的前提下，尽可能提高磁铁矿的单体解离度，以实现富集分选磁铁矿的目的[1]。矿石中的硼矿物与磁铁矿紧密共生，彼此解离困难，但磁铁矿和含硼矿物的连生体以及部分硼镁石集合体与脉石矿物之间较易解离。由于原矿石硼品位较低，浮选富集含硼矿物是适宜的技术方法[3]。

针对该矿石的特点，确定基本选矿流程为磁选(选铁)-浮选(选硼)流程。

2.1 磁选试验

2.1.1 一段磨矿细度试验

一段磨矿的主要目的是实现磁铁矿或铁硼矿物与脉石矿物的分离，在不影响铁回收率的前提下，尽可能多抛弃尾矿，减少精矿再磨的磨矿量。一段磨矿细度试验在磁场强度为1250 Oe进行，试验结果见表3。

由试验结果可以看出，随着磨矿细度的提高，铁粗精矿品位迅速提高，铁的回收率略有降低，但并未超过磁性铁占总铁含量的百分数，说明尾矿中损失的铁主要为硼镁铁矿等含铁矿物。同时，磨矿细度增加，铁粗精矿中硼的回收率大大降低，这说明铁矿物与硼矿物的解离读也在逐渐提高。综合考虑一段磨矿的能力和一段磁选的各项指标，确定一段磨矿细度为-200目含量53%。

表3 磨矿细度试验结果

2.1.2 磁场强度试验

磁场强度是影响精矿品位和回收率的重要因素。适宜的磁场强度不仅可以取得较好的选别效果，也是选择磁选机重要指标。试验结果见表4。

表4 磁场强度试验结果

试验结果表明，当磁场强度大于1250 Oe时，铁粗精矿的品位和回收率两项指标基本稳定，因此，磁场强度确定为1250 Oe。

2.1.3 一段磁选尾矿粒度筛析

由于硼镁石硬度相对较低，在磨矿过程中，硼镁石应在细级别产生富集，为此，对磁选尾矿进行了筛析，筛析结果见表5。

表5 一段磁选尾矿粒度筛析结果

由尾矿粒度筛析结果可知，尾矿中硼品位随着粒度的降低而明显提高，在-360目粒级中，硼矿物有明显的富集，-360目粒级中的B2O3品位达到9.78%，分布率占原矿总量的42.26%，占尾矿含硼量的75.06%。

2.1.4 铁粗精矿再磨细度试验

由于磁铁矿在矿石中的嵌布粒度很细，并且和硼矿物共生极为密切，虽然通过一段磁选使铁矿物得到富集，但磁铁矿和硼矿物并未解离，铁精矿品位不高，为提高硼、铁矿物的解离度和铁精矿品位，需要对铁粗精矿进行再磨后精。

再磨再选试验主要确定使硼铁矿物解离的适宜磨矿细度。粗选及精选磁场强度均为1250Oe。试验结果见表6。

由铁精矿再磨再选试验证明，铁矿物和含硼矿物共生紧密，用机械的方法使两者实现单体解离十分困难。试验结果表明，随着磨矿细度的增加，铁精矿品位越来越高，尾矿中的硼品位也越来越高，硼矿物与铁矿物的解离趋于充分。若要获得含铁60%以上的精矿，磨矿细度需达到-400目92.8%以上，若要获得含铁65%以上的精矿，磨矿细度需达到-500目99.0%。

当磨矿细度需达到-400目92.8%时，铁精矿品位61.34%，精矿产率36.17%，铁回收率89.63%。当磨矿细度需达到-500目99.0%时，铁精矿品位65.71%，精矿产率33.36%，铁回收率87.94%。

经对铁精矿质量分析，精矿铁品位61.34%，杂质硫、磷、硅含量为0.34%、0.007%和2.10%，符合铁精矿C60级质量标准。

表6 磨矿细度试验结果

2.2 浮选试验[2,3]

以磨矿细度-200目含量53%的一段磁选尾矿进行为浮选原矿，考查硼矿物的回收效果，

经试验探索，确定以下4种流程及条件进行考查，试验结果见表7。

1)流程条件①，二粗一精流程。硫酸：2000+500；水玻璃：1500+1000；SL-5：1000+500。

2)流程条件②：一粗一精流程。硫酸：4000；水玻璃：1500+1000；SL-5：500。

3)流程条件③：一粗一精流程。硫酸：3000；水玻璃：1500+1000；ZS-3：500。

4)流程条件④：二粗一精流程。硫酸：6000；水玻璃：1500；ZS-3：500+250。

以上流程，二粗一精流程中，加号后为二粗药剂种类和用量；一粗一精流程中，加号后为精选药剂种类和用量，单位均为g/t。

表7 不同流程条件浮选结果

对磁选尾矿进行的4种浮选流程的试验结果证明，磁选尾矿中的硼矿物可以通过浮选法得到合格的硼精矿，精矿指标以流程2为最佳，B2O3含量14.41%，但硼的回收率略低。通过以后的试验工作，对浮选工艺流程完善后，硼精矿的各项指标有望得以较大的提高。

2.3 综合试验流程及指标

综合试验流程见图1，综合指标见表8。

图1 综合试验流程及条件

磁选和浮选试验证明，该铁硼矿通过适宜的选矿方法可以获得合格铁精矿和硼精矿。磁选过程中，铁粗精矿再磨再选的尾矿含硼较高，B2O3含量10.48%，产率12.53%，硼回收率26.25%，该产品可以与浮选硼精矿合并成为一个硼精矿，合并后的硼精矿B2O3含量12.00%，达到了硼精矿的质量要求，其产率为20.43%，硼回收率51.41%。