不同磨矿形式对柏泉铁矿石铁、磷选别效果的影响试验

李金朋　吕小焕　张　斌　张成龙　董麦亭

(1.河北钢铁集团矿山设计有限公司；2.河北钢铁集团矿业公司涞源有色金属有限公司)



不同磨矿形式对柏泉铁矿石铁、磷选别效果的影响试验

李金朋1吕小焕1张斌2张成龙1董麦亭1

(1.河北钢铁集团矿山设计有限公司；2.河北钢铁集团矿业公司涞源有色金属有限公司)

摘要柏泉铁矿石铁品位为12.17%，P2O5含量为2.38%，金属矿物主要为磁铁矿、赤铁矿等，非金属矿物有磷灰石、斜长石等。选厂原采用球磨机通过阶段磨矿—阶段选铁、磁选尾矿1粗3精1扫浮选磷工艺流程处理该矿石，但磷品位及回收率明显偏低。分别采用球磨机和棒磨机对该矿石破碎产品进行磨矿—磁选选铁和磁选尾矿1粗1扫浮选回收磷试验。结果表明，相比球磨机，磨矿产品达到相同磨矿细度时棒磨机所需磨矿时间更短；球磨机和棒磨机产品磨矿细度 -0.074 mm分别占35%、40%时，选铁指标各自达到最佳，且棒磨-磁选精矿比球磨-磁选铁精矿铁品位增加4.66个百分点，铁回收率减少1.66个百分点；球磨机和棒磨机产品磨矿细度均为 -0.074 mm 35%时，浮选回收磷效果最好，尽管棒磨产品最终浮选磷精矿P2O5品位降低1.49个百分点，但P2O5作业回收率增加15.91个百分点。该试验结果可为该矿山选厂磨矿工艺的改进提供借鉴。

关键词钒钛磁铁矿棒磨球磨磁选浮选

铁矿石作为我国重要的战略资源，研究其高效开发利用具有重要的意义[1-5]。对于某些多金属铁矿石，在回收铁的同时综合回收其他有价元素，有利于提高资源利用率[6-7]。柏泉铁矿为河北钢铁集团矿业公司下属矿山企业，选厂原矿处理量 600万t/a，破碎系统采用三段两闭路(粗碎中碎两段一闭路—高压辊磨筛上闭路循环—筛下干选)破碎流程，产品粒度-8 mm。磨选系统采用阶段磨矿—阶段选铁(二段磨矿、三次磁选、淘洗机精选)、磁选尾矿1粗3精1扫浮选磷工艺流程。现柏泉铁矿铁精矿产量为42.86万t/a，铁精矿铁品位63.2%、铁回收率44.15%，磷精矿产量 13.07万t/a、磷精矿P2O5品位33%、回收率44.29%。与同类矿山相比，磷产量、品位及回收率明显偏低。为提高企业效益，对磨选工艺流程进行优化，以提高铁、磷回收率。

1矿石性质

1.1矿石组成

柏泉铁矿石铁品位为12.17%，P2O5含量为2.38%。金属矿物主要为磁铁矿，赤铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿少量，非金属矿物主要为斜长石、辉石、角闪石、磷灰石等。矿石化学多元素分析结果见表1。

表1化学多元素分析结果

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由表1可知，矿石铁品位仅为10.35%，属于超贫铁矿石，P2O5含量为2.38%，可作为有价组分回收，其他元素不具有工业回收价值。

1.2嵌布特征

矿石硬度在11～14，密度为2.946×103kg/m3。磁铁矿多呈半自形晶、部分他形晶粒状，与斜长石、角闪石等脉石矿物呈规则毗连镶嵌,嵌布粒度粗细不等。磷灰石主要呈粒状和柱状，粒度粗细不等，以粗粒为主。粒状者多呈规则六边形，粒度一般为0.08～0.24 mm；柱状者呈自形—半自形晶，大小一般为0.04 mm×0.16 mm～0.2 mm×1.6 mm。粗粒磷灰石多包裹于磁铁矿中，部分包裹于已蚀变的辉石、角闪石中，少量与磁铁矿、辉石等矿物规则毗连镶嵌；细粒磷灰石大部分包裹于斜长石中。

2试验结果与讨论

2.1磨矿介质对磁选选铁的影响

将该铁矿石破碎至-2 mm，分别采用φ240 mm×90 mm的RK-ZQM系列球磨机和RK/BM三辊四筒智能棒磨机在相同给矿量和磨矿浓度条件下进行磨矿试验，考察磨矿形式对磨矿细度的影响。

2.1.1磨矿形式对磨矿细度的影响

在给矿量500 g产品、磨矿浓度62.5%的条件下，考察球磨机和棒磨机产品不同磨矿时间的磨矿细度，见表2。

表2　球磨机和棒磨机产品不同磨矿时间时的磨矿细度

由表2可知，随着磨矿时间的延长，不同磨矿介质的磨矿产品中-0.074 mm含量均呈逐渐增加的趋势。总体来看，磨矿产品达到同一磨矿细度时，棒磨机所需时间明显小于球磨机。

2.1.2磁选回收铁试验

采用φ327 mm×180 mm的GX-167型鼓式磁选机对相同磨矿细度的球磨和棒磨产品分别进行1次磁选试验，考察不同磨矿形式对磁选指标的影响。控制磁选磁场强度为96 kA/m，球磨—磁选和棒磨—磁选试验结果分别见表3和表4。

表3球磨—磁选试验结果

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由表3可以看出，当球磨产品细度-0.074 mm由25%增加到35%，磁选精矿铁品位由32.57%增加到36.14%，铁回收率由51.45%增加到最大值55.87%；进一步增大磨矿细度到-0.074 mm 40%，磁选精矿铁品位略微增加，为37.93%，铁回收率减小至52.31%。主要原因是粗粒级贫连生体及超细粒的存在造成铁金属流失，因此球磨产品适宜的磨矿细度为-0.074 mm 35%。

表4棒磨—磁选试验结果

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由表4可知，棒磨产品磨矿细度由-0.074 mm 25%增大到30%时，磁选精矿铁品位由35.78%增加到41.31%，铁回收率由53.56%减小到50.99%；进一步增大磨矿细度，磁选精矿品位略微下降，铁回收率上升。当磨矿细度为-0.074 mm 40%时，磁选精矿铁品位为40.8%，铁回收率为54.21%，指标达到最佳。与球磨-磁选最佳选铁指标相比，棒磨-磁选精矿铁品位增加4.66个百分点，铁回收率减小1.66个百分点。

2.2磨矿形式对浮选回收磷的影响试验

为综合利用矿石中的磷，对球磨-磁选尾矿和棒磨-磁选尾矿分别进行浮选回收磷试验。矿浆pH调整剂碳酸钠溶液(浓度10%，调节矿浆pH=9.5)、抑制剂水玻璃(用量为800 g/t)、捕收剂MES(用量为1 000 g/t)均取自柏泉浮选车间，浮选矿浆温度为14 ℃。试验流程见图1，球磨—磁选尾矿和棒磨—磁选尾矿浮选结果分别见表5和表6。

图1　浮选回收磷试验流程

由表5可知，球磨产品磨矿细度由-0.074 mm 25%增大到35%时，浮选磷精矿P2O5品位降低0.3个百分点，作业回收率提高13.97个百分点，回收指标最好。继续增大磨矿细度，浮选精矿P2O5品位和回收率均出现下降。因此，磨矿细度为-0.074 mm 35%时，磁选选铁和磷的浮选回收效果均达到最佳。此时P2O5综合回收率为50.68%。

表5球磨—磁选尾矿浮选试验结果

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表6棒磨—磁选尾矿浮选试验结果

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由表6可知，随着棒磨产品磨矿细度的增大，浮选磷精矿P2O5品位和作业回收率变化趋势与球磨产品相似。当磨矿细度为-0.074 mm占35%时，综合选别效果最佳。此时，磷精矿P2O5品位为13.02%，综合回收率为66.59%。与磨矿方式为球磨相比，磷精矿品位降低1.49个百分点，综合回收率增加15.91个百分点。

3结论

(1)在相同磨矿条件下，磨矿产品达到同一磨矿细度时，棒磨机所需磨矿时间较球磨机短，说明棒磨机对该矿石磨矿更适宜；控制磁选磁场强度为96 kA/m，棒磨—磁选在磨矿细度-0.074 mm 40%时，磁选铁精矿铁品位为40.8%、铁回收率为54.21%，指标达到最佳，相比球磨—磁选在最佳磨矿细度 -0.074 mm 30%时，铁回收率减小1.66个百分点，铁品位增加4.66个百分点。

(2)在相同浮选条件下，进行不同磨矿细度的球磨—磁选和棒磨—磁选尾矿浮选回收磷试验。结果表明，磨矿细度在-0.074 mm 35%时，浮选回收磷效果最好。棒磨—磁选尾矿浮选磷精矿较球磨—磁选尾矿浮选磷精矿P2O5品位降低1.49个百分点，但回收率增加15.91个百分点。

(3)试验初步说明采用棒磨机磨矿有利于提高铁、磷的选别指标，可在进一步论证的基础上，采用棒磨机对该选厂磨矿工艺进行优化。

参考文献

[1]韩跃新，孙永升，高鹏，等．高磷鲕状赤铁矿开发利用现状及发展趋势[J]．金属矿山，2012(3)：1-5．

[2]王俊理．我国金属矿山选矿技术进展及发展方向[J]．科技创新与应用，2014( 12)：295．

[3]郭华，张天柱．中国钢铁与铁矿石资源需求预测[J]．金属矿山，2012( 1)：5- 9．

[4]韩跃新，孙永升，李艳军，等．我国铁矿选矿技术最新进展[J]．金属矿山，2015(2)：1-11．

[5]王昌松，姚文俊，陆小华．钛铁矿资源综合利用概述[J]．无机盐工业，2014，(1)：4-7．

[6]谭国超，张大勇．承德某矿山钒钛磁铁矿综合回收工艺试验[J]．现代矿业，2015(5)：64-66．

[7]阮书锋，王成彦，尹飞，等．青海元石山镍铁矿综合利用项目设计[J]．有色金属工程，2015(1)：41-45．

(收稿日期2015-12-08)

李金朋(1985—)，男，助理工程师， 063700 河北省唐山市滦县响嘡镇。