南方某铁矿选铁尾矿回收石榴子石的试验研究

2020-03-18褚力新

有色冶金设计与研究 2020年1期

褚力新

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌330038）

自然界中广泛分布着石榴子石矿物，石榴子石是一组物理性质和结晶习性相同的石榴石族矿物的统称，属于等轴晶系岛状结构硅酸盐矿物。石榴子石用途广泛：利用其硬度大、磨削能力强的特点，可以作为磨料矿物使用；利用石榴子石的颗粒现状等自然性能，可以在过滤领域、水力切割、建筑、道路、涂料、高分子材料填料等方面使用。国内对石榴子石的试验研究较少，其工业应用更不常见。本文主要介绍对南方某选铁尾矿中回收石榴子石进行的研究。该项研究，已成功应用于生成实践。

1 试样工艺矿物学研究

1.1 试样化学多元素分析

本次回收石榴子石的原料为某矿选铁后的尾矿，其化学多元素分析结果见表1。

表1 试样化学多元素分析结果 %

从表1分析数据可知，试样中主要化学成分为SiO2、CaO2、Fe2O3、Al2O3。

1.2 矿物组成及相对含量

试样中矿物组成主要由方解石、石榴子石、角闪石、透辉石及石英等构成，其他矿物含量较低。试样中的矿物组成及相对含量见表2。

1.3 石榴子石的粒级分布

为查明尾矿中石榴子石的粒级分布，对该尾矿进行了筛析和水析，并分析了石榴子石的含量，石榴子石粒级分布测定结果见表3。

表2 矿物组成及相对含量 %

表3 石榴子石粒级分布测定结果

从表3可知：1）石榴子石在+0.25 mm粒级分布较少，石榴子石质量分数较低为9.83%，分布率为6.77%。且从镜下观察可知，该粒级石榴子石连生体较多，较难提高石榴子石的含量，可以进行适当抛尾。2）-0.045 mm粒级所占比例较多，产率高达42.10%，石榴子石分布率为49.04%。通过对该粒级产品的镜下观察可知，该粒级产品泥化严重，该粒级对石榴子石的回收将会变得极其困难。

1.4 嵌布特性

依据镜下物质组成查定，可知：1）石榴子石主要为钙铁石榴子石，占了全部石榴子石的70%，另外30%为钙铝石榴子石。石榴子石主要分布在细粒级，-0.045 mm粒级分布率接近50%，且在粗粒级（+0.25 mm）石榴子石连生体较多。2）矿石中主要脉石矿物为方解石、角闪石、辉石，且部分方解石内包裹有磁铁矿。3）矿物中含有少量的黄铁矿，质量分数约占1%。

2 石榴子石回收试验

经过初步的探索发现，全粒级进行重选和磁选，不同粒级矿物之间的相互干扰较大，决定对该试验样进行分级后对每个粒级分别进行重选、浮选及磁选试验。根据物质成分分析可知，+0.25 mm粒级石榴子石连生体较多，不利于选别，且在原矿中的分布率不高，可以进行先行抛尾。

2.1 重选试验

试验样中的石榴子石和其它脉石矿物存在一定的比重差，理论上用重选可以有效地回收石榴子石。该矿分别进行了螺旋溜槽和摇床的重选试验，螺旋溜槽试验流程图见图1，摇床试验流程图见图2。全粒级螺旋溜槽试验结果见表4。

图1 螺旋溜槽试验流程

图2 摇床试验流程

表4 全粒级螺旋溜槽试验结果 %

从表4可知，从全粒级试验指标来说，粗精矿K1产率为19.83%，石榴子石质量分数为48.30%，石榴子石回收率为40.45%；粗精矿K2产率为8.43%，石榴子石质量分数为38.40%，石榴子石回收率为13.74%。

粗精矿K1和粗精矿K2的产品进行镜下观察，发现粗精矿中的主要脉石矿物为角闪石和辉石，还有少量的黄铁矿，由于角闪石和辉石的比重和石榴石相差较小，可能对后面的精选造成一定的困难。

表5 全粒级摇床试验结果 %

从表5可知，从全粒级试验指标来说，摇床试验效果较好，粗精矿石榴子石质量分数为64.98%,但回收率较低，只有28.90%，可以增加扫选来降低尾矿中石榴子石的含量。

2.2 浮选试验

石榴子石属硅酸盐类矿物，通常采用胺类捕收剂进行浮选，试验流程图如下图3，试验结果见表6。

图3 浮选试验流程

表6 浮选试验结果 %

从表6可知，该试验样在十二胺的浮选体系中浮选效果很差，粗精矿产率为17.27%，粗精矿石榴子石质量分数为28.30%，石榴子石回收率为21.63%，原因主要为：1）试验样泥质较多，不仅极大地消耗了浮选药剂，还对目的矿物表面有一定的污染作用；2）试验样中与石榴石表面化学性质相近的矿物太多，主要为角闪石，浮选过程不能很好地抑制角闪石的上浮，导致精矿含量难以提高。

2.3 磁选试验

由于石榴石为弱磁性矿物，在强磁条件下能与一部分脉石矿物分开，在高梯度磁选机上针对各粒级分别进行了磁场强度试验，试验流程图见图4，全粒级不同磁场强度磁选试验结果见表7。

图4 磁选试验流程

从表7可知，磁选效果较差，粗精矿石榴子石质量分数最高（磁场场强为0.4 T时）也才达到35.21%，且回收率只有45.26%。究其原因，从矿性上来看，石榴子石与主要脉石矿物角闪石和辉石的比磁化系数相差较小，且由于单体解离的关系，一部分磁铁矿镶嵌在方解石内部，造成了磁选难以得到高含量的石榴子石精矿。

表7 全粒级磁场强度试验结果 %

对以上各种流程的分选效果进行综合对比：1）螺旋溜槽有不错的分选效果，且具有设备简单、占地小、处理量大等优点；但较难得到高品级产品，比较适合作为前期抛尾的粗选作业。2）摇床的分选效果较好，可以得到较高的石榴子石粗精矿，但摇床回收率相对较低，且摇床在现场的缺点也很明显，占地面积大且处理量小，因此比较适合后期进行石榴子石的精选作业。3）由于该试验样泥化现象较为严重，且原矿中角闪石与石榴子石表面化学性质相似，较难抑制，所以不适宜采用浮选作业。4）单纯地进行磁选回收石榴子石，磁选效果并不理想。

2.4 分级—螺旋溜槽—磁选联合工艺流程试验

为了提高石榴子石的回收率，探索了螺旋溜槽—磁选试验，试验流程见图5。将第一段螺旋溜槽精矿和中矿合并作为粗精矿K1，尾矿进行第二段螺旋溜槽试验，得到粗精矿K2和最终螺旋溜槽尾矿，然后对粗精矿K1和K2分别进行磁选试验，试验结果见表8。

图5 分级—螺旋溜槽—磁选试验

表8 分级—螺溜—磁选试验结果 %

从表8可知，对于提高石榴子石精矿的含量来说，重选为主要手段，而磁选作为精选对石榴子石的含量提高较小，很难得到合格的石榴子石精矿产品。磁选后精矿石榴子石质量分数只有52.06%，且石榴子石回收率也只有48.90%，可以看出磁选作为精选效果较差，螺旋溜槽很难达到同时提高粗精矿石榴子石含量和回收率的效果，造成该流程很难得到高含量和高回收率的精矿产品。

3 石榴子石连选试验

现场按照推荐的全重选工艺试验流程进行探索，但效果较差，精矿品位和回收率都较低。于是咨询相关设备单位进行了螺溜的试验，效果也较差，而磁选—重选流程相对较好，因此修改工艺流程见图6。试验原矿石榴子石品位22.49%，获得精矿产率为5.25%，精矿品位为79.94%，石榴子石回收率为18.66%。

图6 扩大连选工艺流程

4 石榴子石半工业试验

在连选试验的探索基础上，对工艺流程局部调整优化后进行半工业试验，增加预先磁选抛尾、取消跳汰作业，调整后的工艺流程为：一段预先磁选抛尾，一粗两精一扫磁选得到磁选精矿，扫选精矿作为铁磁性矿物堆存另处理，磁选精矿经过筛分，筛上物料经磨矿后进入中矿摇床，筛中和筛下物料进行分别摇床粗选，粗选和中选摇床精矿经两次摇床精选得到最终石榴石精矿。半工业试验指标。石榴子石精矿的化学多元素分析结果见表9～表10，洗别工艺流程见图7。石榴子石精矿的密度为3.81 g/cm3，莫式硬度为6.8。