山东某铁矿选矿试验

石伟丽

(山东省冶金设计院股份有限公司)

选矿试验是选矿设计的主要依据，对选矿设计的工艺流程、设备选型、产品方案、技术经济指标等的合理确定有直接的影响[1-2]。本文对山东以磁铁矿为主的某铁矿石进行了选矿试验研究，试验采用干式预选、阶磨阶选的工艺流程，并获得了满意的试验指标。该研究为该类铁矿石矿山提供了经济合理的选矿工艺流程，为其他类似铁矿石选矿厂起到了参考借鉴的作用。

1 矿石性质

1.1 矿石组成及嵌布特征

矿石中金属矿物主要为磁铁矿，其次为赤铁矿，以及少量的黄铁矿、褐铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿；脉石矿物主要有角闪石、石英、碳酸盐、石榴石、透辉石、黑云母、电气石、磷灰石。原矿矿物含量见表1。

表1 原矿矿物含量 %

注：赤铁矿中含微量褐铁矿，黄铁矿中含微量磁黄铁矿、黄铜矿。

矿石结构简单，主要为层状构造，由磁铁矿和石英、角闪石分别组成条带相间嵌布，共生关系紧密。条带中铁矿物和脉石互有渗透，因此，铁矿石虽然层理清楚易于破碎，但破碎后仍需要细磨才能达到单体解离。

主要金属矿物磁铁矿和主要脉石矿物石英、角闪石的粒度分布见表2。

表2 原矿粒度分布

由表2可知，有用铁矿物磁铁矿的粒度较主要脉石矿物石英、角闪石细，主要分布于-0.10mm粒级，占约77%，其中-0.05mm粒级占为52.32%；而脉石矿物石英、角闪石-0.10mm粒级含量分别为56.75%和54.40%，+0.10mm粗颗粒接近一半，这些粗颗粒中往往包裹较多细粒磁铁矿，两者不易解离，多数将随尾矿流失。

1.2 原矿铁物相组成及化学组成

原矿铁物相分析结果见表3，化学多元素分析结果见表4。

表3 原矿铁物相分析结果 %

表4 原矿化学多元素分析结果 %

由表3、表4可知，该矿石是以磁铁矿为主的矿石，硅酸铁含量较高，其他铁矿物含量较低；矿石中磷含量很低，但硫含量相对较高。

2 选矿试验研究

根据矿石性质进行了粗粒干式磁选，对粗粒干式磁选的精矿进行了：一段磨矿—弱磁选—二段、三段连续磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选，一段磨矿—弱磁选—二段、三段连续磨矿—弱磁选—磁选柱，一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选，一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—磁选柱的4种工艺流程的对比试验。

2.1 粗粒干式磁选试验

为了磨矿前预先除去采矿过程中混入的围岩，提高入选矿石品位，减低磨机入磨量及磨矿作业能耗，进行了粗粒干选磁选试验[3]。为了得到最佳的干式磁选工艺参数，将原矿破碎至12～0mm，进行了干式磁选磁场强度试验、滚筒线速度和磁选挡板距离试验。干式磁选流程见图 1。

图1 干式磁选试验流程

2.1.1 干式磁选磁场强度试验

选取滚筒线速度为1.5m/s，挡板距离为35mm，进行不同磁场强度试验，试验结果见表5。

由表5可知，随着磁场强度的降低，精矿产率从87.02%下降至83.40%，精矿铁品位略有升高，综合考虑，选择磁场强度为126.13kA/m较适宜。

表5 干式磁选试验结果

2.1.2 干式磁选滚筒线速度试验

选取磁场强度为126.13kA/m，挡板距离为35mm，进行不同滚筒线速度试验，试验结果见表6。

表6 干式磁选滚筒线速度试验结果

由表6可知，随着滚筒线速度的降低，精矿产率从81.42%上升至90.24%，精矿品位从31.39%降至29.50%，选择线速度1.50m/s较适宜。

2.1.3 干式磁选挡板距离试验

选取磁场强度为126.13kA/m、滚筒线速度为1.50m/s，进行不同的滚筒挡板距离试验，试验结果见表7。

表7 干式磁选挡板距离试验结果

由表7可知，随着挡板距离的减少，精矿产率从86.86%下降至82.26%，精矿品位从30.20%提高至31.45%，挡板距离选择35mm较适宜。

在滚筒线速度为1.5m/s、挡板距离为35mm、磁场强度为126.13kA/m的最佳条件下，进行干式磁选，试验结果见表 8，产品磁性分析结果见表 9。

表8 干式磁选试验结果 %

表9 产品磁性分析结果 %

由表9可知，废石中的磁性铁含量比较低，仅为1.20%，说明通过干式磁选抛出的废石中的铁矿物大部分为非强磁性矿物。干式磁选精矿磁性铁回收率达98.91%，干式磁选的效果较为理想。

2.2 全流程试验

在干式磁选的基础上，对精矿进行了4种工艺流程的全流程对比试验。

2.2.1 流程1试验

干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段、三段连续磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选数质量流程见图2。

图2 干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段、三段连续磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选数质量流程

2.2.2 流程2试验

干式磁选—一段磨矿—磁选—二段、三段连续磨矿—弱磁选—磁选柱数质量流程见图3。

图3 干式磁选—一段磨矿—磁选—二段、三段连续磨矿—弱磁选—磁选柱数质量流程

2.2.3 流程3试验

干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选流程数质量流程见图4。

图4 干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选数质量流程

2.2.4 流程4试验

干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选柱流程数质量流程见图5。

图5 干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—磁选柱数质量流程

2.3 推荐流程

对比上述4种工艺流程的试验结果，推荐采用流程3，即干式磁选—一段磨矿—弱磁选—二段磨矿—弱磁选—三段磨矿—弱磁选—脉动永磁磁选。

3 结 语

(1)山东某铁矿通过对原矿进行干式磁选抛尾，可预先抛出产率为15.14%，铁品位为12.50%的废石，废石中的磁性铁含量较低，仅为1.20%，干式磁选精矿磁性铁回收率达98.91%，可见干式磁选效果比较理想，工艺流程中应采用预先抛废后进行下一段磨矿磁选。

(2)对干式磁选粗精矿磨矿至-0.076mm55%进行一段磁选后能选出产率为42.63%、铁品位为15.30%的尾矿，说明该矿石适宜于较粗的磨矿粒度。

(3)二段、三段磨矿不论采用连续磨矿还是阶段磨矿，最终精矿品位均可达到65%以上，鉴于二段磨矿磁选后可选出产率为11.35%，铁品位为15.68%的尾矿，推荐采用二段、三段阶段磨矿，利于节能降耗。

(4)由工艺矿物学研究结果可知，磁铁矿的嵌布粒度极细，为了使铁矿物单体充分解离必须进行细磨，选矿试验证实，要获得铁品位65%以上的铁精矿，最终磨矿细度必须达到-0.045mm85%。磁选柱的分选效果略优于磁选机，但磁选柱与磁选机相比较，需要的厂房高度较大，生产中用水量较大。因此，推荐流程为干式磁选—一段磨矿(-0.076mm55%)—弱磁选—二段磨矿(-0.076mm85%)—弱磁选—三段磨矿(-0.045mm85%)—弱磁选—脉动永磁磁选流程。