某微细粒嵌布磁铁矿选矿工艺研究①

李孝龙

（鲁中矿业有限公司，山东 莱芜271100）

钢铁是社会经济发展中不可替代的功能性、结构性基础材料，人类使用的金属材料中钢铁占90%以上［1－2］。我国虽然铁矿石储量丰富，但主要以贫矿为主，富矿很少，矿石禀赋差，整体呈现出“贫、细、杂”的特点［3－4］。因此，对我国贫、细、杂铁矿资源开展高效低能、经济合理的选矿工艺研究具有重要的现实意义。

1 矿石性质

某微细粒磁铁矿矿石化学多元素、铁物相以及主要矿物含量分析结果分别见表1～3。结果表明，Fe是矿石中可供选矿回收的主要有价组分，品位39．67%；SiO2是需要通过选矿排除的主要脉石组分，含量为32．83%，其次是Al2O3。矿石中铁主要赋存在磁铁矿中，分布率占81．45%，这即为采用弱磁选工艺选别该矿石时可获得的铁最大理论回收率；其次是以碳酸盐和硅酸盐形式存在的铁，二者合计分布率占13．03%，弱磁选过程中该部分铁矿物将会排入尾矿中；而以赤（褐）铁矿形式产出的高价氧化铁含量较低，分布率仅5．37%。矿石中铁矿物主要为磁铁矿，其次是菱铁矿，还含有少量的镜铁矿和褐铁矿；脉石矿物以石英为主，其次是绿泥石、黑硬绿泥石和磷灰石；其他微量矿物尚见黄铜矿、钛铁矿、长石、角闪石、绢云母、白云石、方解石等。

表1 矿石主要化学成分分析结果（质量分数）／%

表2 矿石中铁物相分析结果

表3 原矿主要矿物含量（质量分数）／%

矿石中磁铁矿的产出形态以较为规则的自形、半自形等轴粒状为主，部分为不规则状，晶体表面新鲜未氧化，粒度普遍较为均匀细小，一般介于0．01～0．2 mm之间，仅个别粗者可达0．30 mm左右。总体来看，矿石中磁铁矿的产出形式较为单一，主要呈浸染状充填于石英、菱铁矿、绿泥石及黑硬绿泥石等脉石矿物粒间。

矿石中磁铁矿具有均匀微细粒嵌布的特点。单纯从嵌布粒度分析，处理该矿石时选择磨矿细度－0．026 mm粒级占95%，可使磁铁矿单体解离度达到95%以上。

2 试验结果与讨论

2．1 试验方案

根据工艺矿物学研究结果，磁铁矿作为矿石中可供选矿回收的唯一目的矿物，第一方案为常规全磁选工艺。原矿嵌布粒度微细需要多段磨矿，考虑到反浮选工艺在精选段的选别效率比弱磁选高［5－8］，往往可以在较粗的磨矿细度下优先获得部分合格铁精矿，进而降低磨矿成本，因此，第二方案为弱磁选-反浮选工艺。

在一段磨矿细度－0．075 mm粒级占55．88%、一段弱磁选磁场强度143．24 kA／m、二段磨矿细度－0．075 mm粒级占95．78%、二段弱磁选磁场强度143．24 kA／m条件下，仅可获得TFe品位59．06%的铁精矿，远没有达到TFe品位65%以上的指标要求。在此基础上，对该粗精矿开展了2种工艺对比研究。

2．2 粗精矿再磨再磁选试验

粗精矿品位仅为59%左右，说明磁铁矿的单体解离度不够，需要进一步细磨，因此，对粗精矿进行了再磨-再磁选试验。采用一粗一精磁选流程，磁场强度分别为119．37 kA／m和95．49 kA／m，三段磨矿细度试验结果如图1所示。由图1可见，随着磨矿细度增加，三段磁选精矿铁品位呈逐渐上升趋势，作业回收率呈逐渐下降趋势。在三段磨矿细度为－0．030 mm粒级占94．94%时，可获得TFe品位66．90%、作业回收率96．37%的合格铁精矿。这也验证了工艺矿物学对嵌布粒度的研究结果。

图1 粗精矿再磨-再磁选试验结果

2．3 粗精矿反浮选试验

粗精矿TFe品位59%左右时，已有相当部分磁铁矿实现了单体解离，为避免这些已单体解离的磁铁矿过磨，对粗精矿进行了阴离子反浮选早收试验。

2．3．1 NaOH用量试验

为考查NaOH用量对反浮选分选效率的影响，在浮选温度30℃（下同）、淀粉用量600 g／t、CaO用量200 g／t、捕收剂CY-12用量600 g／t条件下，对粗精矿进行了粗选NaOH用量条件试验，结果如图2所示。由图2可见，随着NaOH用量增加，反浮选铁精矿品位呈先上升后缓慢下降的趋势，作业回收率则呈逐渐上升趋势。综合考虑，选择NaOH用量600 g／t开展后续试验，此时获得的反浮选铁精矿TFe品位66．47%、作业回收率76．22%。

图2 NaOH用量试验结果

2．3．2 淀粉用量试验

NaOH用量600 g／t、CaO用量200g／t、捕收剂CY-12用量600 g／t，对粗精矿进行了粗选淀粉用量条件试验，结果如图3所示。由图3可见，随着淀粉用量增加，反浮选铁精矿品位呈先上升后下降的趋势，作业回收率则呈上升趋势。综合考虑，选择淀粉用量400 g／t开展后续试验，此时获得的反浮选铁精矿TFe品位67．35%、作业回收率69．35%。

图3 淀粉用量试验结果

2．3．3 CaO用量试验

固定NaOH用量600 g／t、淀粉用量400 g／t、捕收剂CY-12用量600 g／t，对粗精矿进行了粗选CaO用量条件试验，结果如图4所示。由图4可见，随着CaO用量增加，反浮选铁精矿品位呈先上升后下降的趋势，作业回收率则呈逐渐下降趋势。综合考虑，选择CaO用量200 g／t开展后续试验，此时获得的反浮选铁精矿TFe品位67．47%、作业回收率69．19%。

图4 CaO用量试验结果

2．3．4 捕收剂CY-12用量试验

固定NaOH用量600 g／t、淀粉用量400 g／t、CaO用量200 g／t，对粗精矿进行了粗选捕收剂CY-12用量条件试验，结果如图5所示。CY-12为长沙矿冶研究院有限责任公司自主研发的脂肪酸类捕收剂。由图5可见，随着CY-12用量增加，反浮选铁精矿品位呈逐渐上升趋势，作业回收率则呈逐渐下降趋势。综合考虑，选择CY-12用量600 g／t开展后续试验，此时获得的反浮选铁精矿TFe品位67．41%、作业回收率69．27%。

图5 捕收剂CY-12用量试验结果

2．3．5 浮选尾矿再磨-磁选试验

二段弱磁精矿经过一粗一精一扫反浮选后，所得浮选尾矿中的TFe品位仍高达46%，铁作业损失率约为26%左右。为最大限度地降低反浮选尾矿中的磁性铁损失，对其开展了再磨-一粗一精弱磁选试验，再磨细度为－0．030 mm粒级占95．08%，磁场强度分别为119．37 kA／m和95．49 kA／m，结果见表4。

表4 浮选尾矿再磨磁选试验结果

从表4可以看出，在磨矿细度－0．030 mm粒级占95．08%条件下，反浮选尾矿经一粗一精弱磁选，可获得作业产率65．24%、TFe品位62．09%、作业回收率88．15%的精矿。

2．4 流程试验

在上述条件试验基础上开展了流程对比试验，试验流程见图6和图7，结果见表5。

表5 流程试验结果

图6 全磁选工艺流程

图7 磁选-反浮选工艺流程

从表5可知，采用全磁选工艺，进入到第三段磨矿作业产率为56．45%，最终磨矿细度为－0．030 mm粒级占94．94%，获得铁精矿TFe品位66．93%、回收率80．84%；采用磁选-浮选工艺，进入到浮尾再磨作业产率为18．99%，浮尾再磨细度为－0．030 mm粒级占95．08%，获得铁精矿TFe品位66．52%、回收率80．99%。

对比2个工艺流程及铁精矿指标可知：①在最后一段磨矿细度相当的情况下，2种工艺获得的最终铁精矿指标相近。②全磁选工艺流程结构简单，操作方便；磁选-反浮选工艺流程虽然结构稍微复杂，并有浮选药剂的消耗，但最后一段磨矿量下降了约66．36%，磨矿能耗下降显著。从总体经济指标和效益上考虑，采用磁选-反浮选工艺选别该微细粒嵌布磁铁矿的优势更加明显。

3 结 论

1）原矿TFe品位39．67%，矿石中铁矿物主要为磁铁矿，其次是菱铁矿，还含有少量的镜铁矿和褐铁矿；脉石矿物以石英为主，其次是绿泥石、黑硬绿泥石和磷灰石。矿石中磁铁矿具有均匀微细粒嵌布的特点，需要通过细磨才能使大部分磁铁矿充分解离，单纯从嵌布粒度分析，处理该矿石时选择磨矿细度－0．026 mm粒级占95%可使磁铁矿单体解离度达到95%以上。

2）2种工艺对比试验结果表明，原矿在最终磨矿细度均为－0．030 mm粒级占95%左右的情况下，可获得产率48%左右、TFe品位66%左右、回收率80%左右的铁精矿产品，指标相近。

3）对比2种工艺流程，全磁选流程结构简单，操作方便；磁选-反浮选流程虽然结构稍微复杂，并有浮选药剂的消耗，但其对矿石性质变化的适应性更强，三段细磨矿量大大减少，铁精矿指标也相对更易实现。从总体经济指标和效益上考虑，采用磁选-反浮选工艺选别该微细粒嵌布磁铁矿的优势更加明显。