袁家村铁矿闪石型氧化矿选矿工艺技术研究①

王英姿， 罗良飞， 罗俊凯

（1.太钢集团岚县矿业有限公司，山西 岚县033504； 2.长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙410012）

太钢集团岚县矿业有限公司袁家村铁矿属于鞍山式沉积变质型微细粒嵌布磁赤混合型铁矿床［1-2］，总储量为12.62 亿吨，其中难选闪石型氧化矿储量达5 000 万吨。 原设计年处理量2 200 万吨［3］选厂时把闪石型氧化矿作为暂不利用资源，故此，采矿时对采出的闪石型氧化矿作单独堆存处理。 随着采场开采不断深入，开采出的闪石型氧化铁矿石量逐渐增加，就近堆放采场严重影响采场施工，弃之则造成资源浪费，倒转堆存增加处理成本。 为了解决这一迫在眉睫的难题，太钢岚县矿业公司与长沙矿冶研究院有限责任公司合作进行闪石型氧化矿选矿技术开发研究，为袁家村铁矿闪石型氧化矿开发利用寻找可行的选矿工艺流程［4］。

1 矿石性质

试验矿样共计8 个，化学多元素分析结果见表1，铁化学物相分析结果见表2。

由表1 ～2 可知，矿样铁品位最高为34.08%（2-2#），最低27.55%（10-1#）；脉石矿物组分以SiO2为主，均属低硫磷酸性铁矿石；其中10-1#等矿样中CaO和MgO 含量较高，主要是由于角闪石含量较高所致；矿样2-3#、10-1#和11-4#矿样中磁性铁分布率较高，其余矿样中铁均有70%以上分布在赤铁矿中，其中11-1#、11-2#和11-3#矿样中磁性铁分布大于20%，而2-1#、2-2#矿样则属赤铁矿石。

经镜下鉴定、X 射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究查明，各矿石中矿物种类大体相同，但不同矿物含量变化较大。 铁矿物有磁铁矿、镜铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿；脉石矿物均以石英居多，其次有角闪石、绿泥石、黑硬绿泥石、方解石、白云石、滑石等；其他微量矿物尚见黄铁矿、菱铁矿、长石、云母、绿泥石、磷灰石和金红石等。 矿石中主要矿物含量见表3。

表1 矿石化学多元素分析结果

表2 矿石中铁化学物相分析结果

表3 矿石中主要矿物含量（质量分数）/%

在显微镜下对矿石中铁矿物（包括磁铁矿、假象赤铁矿、镜铁矿、赤铁矿和褐铁矿）的嵌布粒度进行了统计。 为了取得高品位铁精矿，通常需要达到95%左右的铁矿物解离，单从铁矿物粒度角度考虑，对各矿样的磨矿细度大致为：2-1#矿样0.026 mm，2-2#矿样0.037 mm，2-3#矿样0.037 mm，10-1#矿样0.019 mm，11-1#矿样0.026 mm，11-2#矿样0.026 mm，11-3#矿样0.026 mm，11-4#矿样0.019 mm。

2 试验设备及药剂

试验主要设备及药剂见表4。

3 选矿试验

袁家村闪石型氧化矿8 个矿样虽然矿物种类大体相同，但每种矿物含量有显著差异，而且嵌布粒度也不尽相同，故针对不同的矿样，选矿技术方案也会有所不同。 原则上尽可能地回收矿样中的磁铁矿、赤铁矿和镜铁矿。

3.1 第一段磨选试验

对8 个矿样分别进行了不同磨矿细度下弱磁选-强磁选试验，以考查磨矿细度与弱磁与强磁精矿品位以及金属回收率的关系，弱磁磁场强度0.2 T，强磁磁场强度1.9 T、尾矿水600 L/h、精矿水3 000 L/h，结果见表5。 由表5 可以看出，随着磨矿细度提高，弱磁精矿与强磁精矿品位随之提高，但品位均达不到合格精矿要求；各矿样均可在磨矿细度-0.075 mm 粒级占85%的条件下丢尾；矿样2-3#、10-1#和11-3#的强磁精矿品位较低。

表4 主要设备及药剂

为了查明强磁精矿的矿物组成，对8 个矿样磨矿细度-0.075 mm 粒级占85%条件下的强磁精矿进行了XRD 检测，结果见表6。 结果表明，矿样2-3#、10-1#和11-3#只适宜回收磁性铁，其余5 个矿样可以回收赤铁矿。

3.2 弱磁粗精矿再磨再选试验

3.2.1 再磨-弱磁选试验

对3 个矿样（2-3#、10-1#、11-4#）的第一段磨矿弱磁选-强磁选得到的弱磁粗精矿进行了再磨-弱磁选试验，弱磁选一粗一精，磁场强度分别为0.2 T 和0.15 T，试验结果见表7。 由表7 可以看出，弱磁粗精矿再磨后采用单一弱磁选工艺，要想得到TFe 品位大于65%的精矿，矿样2-3#再磨细度为-0.025 mm 粒级占90%，而10-1#和11-4#矿样需要磨至-0.019 mm 粒级占90%。

表5 不同磨矿细度弱磁选-强磁选试验结果

表6 强磁粗精矿XRD 检查结果

表7 不同磨矿细度弱磁选试验结果

3.2.2 再磨-弱磁选-反浮选试验

为了节能降耗，采用反浮选工艺对再磨弱磁选精矿进行了放粗精矿细度试验，试验流程见图1，结果见表8。 由表8 可以看出，弱磁粗精矿再磨后采用弱磁选-反浮选工艺，可以放粗精矿细度。 要得到TFe 品位大于65%的精矿，矿样2-3#、11-4#矿样再磨细度为-0.045 mm粒级占95%，而10-1#矿样则需要磨至-0.038 mm 粒级占95%。

图1 再磨弱磁-反浮选试验流程

3.3 混磁精矿再磨再选试验

为充分回收2-1#、2-2#、11-1#、11-2#和11-3#矿样中的赤褐铁矿，研究了再磨-弱磁选-强磁选-反浮选工艺和焙烧-再磨-弱磁选工艺。

3.3.1 再磨-弱磁选-强磁选试验

对2-1#、2-2#、11-1#、11-2#和11-3#矿样的第一段磨矿弱磁选-强磁选得到的混磁精矿进行了再磨-弱磁选-强磁选试验，弱磁选磁场强度0.2 T，强磁选磁场强度1.9 T，试验结果见表9。 表9 结果表明，再磨-弱磁选-强磁选工艺精矿品位仍达不到要求。

3.3.2 再磨-弱磁选-强磁选-反浮选试验

由于混磁精矿再磨后弱磁选-强磁选精矿品位仍没有达到要求，对再磨-弱磁选-强磁选得到的混磁精矿进行了反浮选试验。 试验条件为：粗选NaOH 用量1 200 g/t、SD 用量1 200 g/t、CaO 用量500 g/t、CY-86用量1 000 g/t，结果见表10。 由表10 可以看出，在这5 个矿样中，除2-2#可以得到品位大于65%的精矿外，其余矿样都难以达到这一要求。

3.3.3 混磁精矿焙烧-弱磁选分选工艺

由于弱磁选-强磁选-反浮选技术难以得到高品位铁精矿，对8 个矿样的混磁精矿或强磁精矿进行了磁化焙烧-弱磁选工艺研究［5］。 在焙烧温度750 ℃、还原剂配比10%、磁化焙烧时间90 min 条件下所得焙烧矿在磨矿细度-0.025 mm 粒级占95%、弱磁选一粗一精分选（尾矿合并），磁场强度分别为0.2 T 和0.15 T，试验结果见表11。 由表11 可知，5 个高赤褐铁矿样中，除11-3#矿样外，其余4 个矿样均能取得精矿TFe 品位大于62%、铁回收率大于80%的选别指标，尤其是2-1#和2-2#，均能取得精矿TFe 品位大于67%、铁回收率90%左右的优异选别指标。

表8 不同再磨细度下弱磁选-反浮选试验结果

表9 不同再磨细度下弱磁选-强磁选试验结果

表10 不同再磨细度下混磁精矿反浮选试验结果

表11 磁化焙烧-磁选试验结果

3.4 流程试验

针对高硅酸铁含量矿样2-3#、10-1#和11-4#采用阶段磨矿、弱磁选流程进行流程试验，采用阶段磨矿-阶段弱磁-强磁选-反浮选流程对2-1#、2-2#、11-1#进行了流程试验，结果见表12。 流程试验结果表明，2-2#矿样可以作为现有生产流程少量配矿使用，但可能会导致精矿硅含量升高；2-1#、2-2#、11-1#、11-2#、11-3#、11-4#等6 个矿样可配成综合样，采用焙烧-弱磁选工艺处理；矿样2-3#、10-1#和11-4#可以经过预选作为闪石型原生矿的配矿；矿样11-3#的试验指标较差，只适宜焙烧或考虑堆存处理。

4 结 论

1） 根据工艺矿物学研究结果，8 个矿样中2-1#、2-2#、11-1#、11-2#、11-3#以赤褐铁和磁性铁为主；矿样2-3#、10-1#和11-4#以磁性铁和硅酸铁为主；各个矿样中铁矿物的嵌布粒度均比较细。

2） 8 个矿样采用不同选矿工艺流程，结果相差较大，以焙烧-磁选流程选矿指标显著提高。

3） 根据流程试验结果，2-2#矿样可以作为现有生产流程少量配矿使用，但可能会导致精矿硅含量升高；2-1#、2-2#、11-1#、11-2#、11-3#、11-4#等6 个矿样可配成综合样，采用焙烧-弱磁选工艺处理；矿样2-3#、10-1#和11-4#可以经过预选作为闪石型原生矿的配矿；矿样11-3#的试验指标最差，只适宜焙烧或考虑堆存处理。

表12 阶磨阶选流程试验结果