某铬铁矿提纯工艺试验

钱功明 雷 汪 邵 堃 叶 凡 殷鹏飞

(武汉科技大学资源与环境工程学院)

金属铬作为当前用途最广的金属之一，已广泛运用于航空、宇航、核反应堆、汽车、造船、化工、军工等领域，在战略金属中居第一位[1]。在冶金工业中，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬[2]，而Cr2O3品位和杂质元素含量显著影响了钢铁品质[3]，增加了冶炼成本，因此提高Cr2O3品位、降低原料中的杂质元素含量对冶炼生产尤为重要。

目前，国内对铬铁矿的选别方法主要取决于物料的化学组成、矿物性质及粒度，通常采用单一重选(铬铁矿与脉石密度差异大)、单一磁选、重—磁联合等工艺[4]。为了获得高品质铬铁精矿，提高经济效益，对Cr2O3品位为43.15%的某铬铁矿采用重选、磁选、重—磁联合工艺分别进行了深度选矿试验研究。

1 矿样性质

试验所用矿样为黑色颗粒状，铬铁矿化学多元素分析结果见表1。

表1 铬铁矿化学多元素分析结果 %

由表1可知， 矿样Cr2O3品位为43.15%，全铁含量为20.68%；主要脉石成分为Al2O3、MgO、SiO2，含量分别为13.91%、7.46%、4.18%；有害杂质S含量为0.069%，超出YB/T5277—2005规定的Ⅱ级品要求[5]。

矿样主要金属矿物光学显微分析结果(见图1)表明：金属矿物含量约75%，主要为铬铁矿、磁铁矿及钛铁矿，次为黄铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿及赤铁矿。非金属矿物约占25%，主要为辉石、橄榄石及伊丁石，少量斜长石、角闪石、方解石及绿泥石等。其中，铬铁矿约占60%，呈不规则粒状，多为单晶体，部分与磁铁矿、磁黄铁矿及透明矿物等连生，粒径为0.01～0.35 mm。磁铁矿约占8%，呈不规则粒状，多沿铬铁矿边缘及裂隙分布，或与钛铁矿、赤铁矿、褐铁矿及透明矿物等连生，粒径为0.002～0.10 mm。钛铁矿约占4%，呈不规则粒状，多为单晶体，部分与磁铁矿连生，粒径为0.01～0.25 mm。辉石约占18%，呈不规则粒状，解理发育，部分与铬铁矿等连生，粒径为0.01～0.60 mm。橄榄石约占4%，呈不规则粒状，多为单晶体，部分与铬铁矿及伊丁石等连生，粒径为0.01～0.20 mm。伊丁石约占2%，呈不规则粒状，交代橄榄石产物，局部与橄榄石等连生，粒径为0.01～0.15 mm。

图1 铬铁矿中主要金属矿物

由分析结果可知，该铬铁矿品位较高，可用于制备高品质铬铁矿；但粒度分布极不均匀且与其他矿石连生情况复杂，难以实现铬铁矿与脉石矿物的完全单体解离，将影响铬铁矿的分选指标。

2 试验方法

铬铁矿选别常用的选矿方法有重选、重介质选、磁选等[6]，该试验根据铬铁矿比重高、磁性弱的特点，采用螺旋溜槽抛尾、磁选提高品质的工艺进行铬铁矿深度选矿。

3 试验结果与分析

3.1 重选试验

重选试验选用较常见的设备螺旋溜槽，抛尾试验选取-0.074 mm粒级含量分别为20%、40%、60%、80%、100%的矿样分别进行螺旋溜槽选别。试验结果表明：粒度过粗、过细都不利于Cr2O3的选别，分析其原因是铬铁矿粒度分布极不均匀，磨矿粒度过粗时，单体解离度不够，精矿品位较低；而磨矿粒度过细时，有用矿物流失，回收率很低，这均对选矿指标造成不利影响。最终确定-0.074 mm粒级含量为80%时综合指标较高，可得到Cr2O3品位为48.83%，Cr2O3回收率为81.08%的粗精矿。抛除的产率为28.35%，Cr2O3品位为28.79%的粒度为-0.038 mm的尾矿可采用其他工艺进行分选回收。

3.2 磁选试验

根据铬铁矿磁性较弱的特点，采用湿式强磁工艺对原矿磨至-0.074 mm 80%后进行直接分选，考察磁场强度对选矿指标的影响。不同磁场强度对选别指标的影响结果见图2。

图2 湿式强磁选磁场强度对选别指标的影响

由图2可见，在磁场强度为477.33 kA/m时，可获得Cr2O3品位为46.98%，回收率为62.12%的铬铁精矿，综合指标较好，确定后续磁选试验采用磁场强度为477.33 kA/m进行试验研究。

3.3 重—磁选联合工艺试验

由上述试验研究可知，虽然磁选和重选均可提高铬铁矿的品位，但单一选矿工艺难以获得高品质精矿。为进一步提高精矿质量和分选指标，根据铬铁矿磁性和密度的差异，先将原矿磨至-0.074 mm 80%，再采用重选抛除细粒级铬铁矿，最后采用磁选提高品质的工艺进行分选研究，重—磁选试验工艺流程见图3。

图3 重—磁选试验工艺流程

在磁场强度分别为238.66、318.22、397.77、477.33、556.88 kA/m的条件下，考察磁场强度对精矿品位及回收率指标的影响，试验结果见图4。

图4 磁场强度对选矿指标的影响

由图4可见，随着磁场强度的增大，精矿Cr2O3品位先增大后减小；在磁场强度为477.33 kA/m时，精矿Cr2O3品位最高，为55.29%，回收率为69.08%；当磁场强度继续增大，回收率上升趋势平缓，但精矿Cr2O3品位急剧下降。分析原因是原矿中含有的磁铁矿与铬铁矿共生紧密，嵌布粒度细，在磁场强度较弱时，解离较好的细粒铬铁矿由于所受磁力太小，流失至尾矿中，导致精矿铬品位较低；当磁场强度较高时，铬铁矿和磁铁矿均进入精矿，导致精矿品位降低。因此，合适的磁场强度是影响铬铁矿磁选的关键因素。

高品质铬铁矿除要求Cr2O3品位达到标准外，对杂质元素含量亦有明确要求。对重—磁联合工艺中磁场强度为477.33 kA/m的条件下获得的铬铁矿精矿杂质元素进行分析，分析结果见表2。

表2 重—磁选精矿中杂质元素含量分析结果 %

由表2可知，重—磁联合工艺精矿中的有害元素SiO2、P、S含量达到YB/T5277—2005规定的Ⅱ级品要求，使用重—磁联合工艺获得了高品质的铬铁精矿。

4 结 语

(1)某铬铁矿原矿性质研究表明，铬铁矿中Cr2O3品位为43.15%，但粒度分布极不均匀，且杂质元素含量超标。

(2)重—磁联合选矿工艺研究表明，先采用螺旋溜槽重选抛尾，再采用湿式强磁，在磁场强度为477.33 kA/m时，可获得Cr2O3品位为55.29%、回收率为69.08%、杂质元素SiO2、P、S含量均达到冶炼铬铁合金Ⅱ级品原料要求的高品质铬铁矿。

参 考 文 献

[1] 隋真龙，董国臣，董亮琼，等.铬铁矿自然重砂组合特征及其找矿意义[J].地质通报，2014(12):1929-1932.

[2] 刘建祥，刘 华，高忠华.某砂状铬铁矿选矿试验[J].现代矿业，2016(8):89-90.

[3] 周 丽.关于钢中主要杂质元素的特性及影响探讨[J].科技与企业，2016(3):208-209.

[4] 雷 力，王恒峰，邱允武.从低品位铬矿石中回收铬铁矿的选矿工艺研究[J].矿产综合利用，2010(6):7-10.

[5] 王运敏，田嘉印.中国黑色金属矿选矿实践[M].北京：科学出版社，2008.

[6] 高发祥.阿尔巴尼亚库克斯铬铁矿选矿试验研究[J].云南冶金，2014，43(5):19-22.