某高碳酸铁硅酸铁铁矿石可选性及配矿试验研究

苏兴国 杨光 何云林

（1.鞍钢集团有限公司东鞍山烧结厂；2.鞍钢集团矿业设计研究院有限公司）

某采场铁矿石性质较复杂，不仅表现在矿石的结构构造复杂，而且表现在采场不同部位的铁矿物成分差异较大，尤其是碳酸铁矿物和硅酸铁矿物含量变化较大。采场矿石类型复杂，既有磁铁贫矿、赤铁贫矿、碳酸铁和硅酸铁型贫矿。为了高效开发利用该矿石资源，提高生产的稳定性，在对矿石进行充分工艺矿物学研究的基础上进行了矿石的可选性研究。

1 矿石性质

1.1 矿石化学成分分析

为详细了解采区的矿石性质，根据采场条件及矿石性质，将采区内矿石圈定为6 种矿石类型，即东部红矿矿石、东部亚铁含量较高的亚铁矿石、东部碳酸铁含量较高的碳酸铁矿石、东部绿泥石及角闪石型等硅酸盐矿物含量较高的绿泥矿石、西部混合矿石、西部磁性矿石。各类型矿石铁物相分析结果见表1，主要化学成分分析结果见表2。

由表1 可以看出，矿石的类型复杂，多数矿石属高硅酸铁、碳酸铁型贫磁性矿石或赤褐铁矿石；碳酸铁矿石、亚铁矿石及混合矿石中碳酸铁含量均较高，对矿石选别影响较大；绿泥矿石中硅酸铁含量较高，亚铁矿石、混合矿石及磁性矿石中硅酸铁含量居中，东部红矿矿石硅酸铁含量较低。

由表2 可以看出，各类型矿石均为低硫、磷型铁矿石，矿石全铁品位多在30%～36%，亚铁矿石、绿泥矿石、混合矿石及磁性矿石磁性铁含量较高；东部红矿矿石和碳酸铁矿石均为赤铁贫矿石。

1.2 矿石的矿物组成分析

矿石的硅酸盐矿物都是闪石类矿物和少量绿泥石；碳酸盐矿物则以方解石为主，含少量菱铁矿、白云石等。矿石中几种主要含铁矿物及对选别影响较大的矿物含量见表3。

由表3可以看出，亚铁矿石、绿泥矿石、混合矿石及磁性矿石中的铁矿物以磁铁矿为主；东部红矿矿石和碳酸铁矿石中的铁矿物以赤铁矿为主；碳酸铁主要以菱铁矿的形式存在；所有类型矿石中均含有菱铁矿和含铁碳酸盐矿物。菱铁矿及含铁闪石含量较高时对铁矿物选别有一定的影响。

各类型矿石中均含有一定量的碳酸铁和绿泥石矿物，尤其是碳酸铁矿石和绿泥矿石，混合矿石、碳酸铁矿石和亚铁矿石中亦含有较多菱铁矿。

2 矿石结构构造

矿石的构造主要为条带状构造，同时发育揉皱状构造、角砾状构造和块状构造等。矿石的结构主要为细粒变晶结构，同时还有少量包裹体结构和浸染状结构。细条带状构造、致密块状构造发育的矿石及浸染状结构矿石含量较高时，可磨性略差，且矿物单体解离性能也会变差。

3 矿石的嵌布特征

闪石类矿物多呈半自形—自形晶结构；石英、碳酸盐矿物则多呈集合体状产出，为他形晶结构，以极细粒与铁矿物共生或呈包裹体状态，与其他矿物呈复杂接触关系；磁铁矿呈中—细粒半自形到他形；半假象铁矿石的边缘有赤铁矿氧化边，这部分赤铁矿晶形较差，边缘接触关系复杂；硅酸盐矿物晶形发育较好。

东部红矿矿石、绿泥矿石、碳酸铁矿石、亚铁矿石中细粒铁矿物含量较高，且矿物间接触关系复杂，对矿石可磨性及单体解离具有一定影响，其他类型矿石中矿物间接触关系相对简单。各类型矿石嵌布粒度［1］测定结果见表4。

由表4 可知，矿石中铁矿物嵌布粒度属中到细粒类型，细粒铁矿物含量较多，相对来说铁矿物嵌布粒度由中到细依次为磁性矿石、亚铁矿石、东部红矿矿石、混合矿石、绿泥矿石、碳酸铁矿石，碳酸铁矿石在磨矿时矿物单体解离尤其困难。

4 各类型矿石可选性试验

各类型矿石的可磨度试验表明，东部红矿矿石相对难磨；碳酸铁矿石及绿泥矿石粗磨较容易，但细磨较难，这与碳酸盐矿物及硅酸盐类矿物含量较高有关；其他类型矿石则较易磨。

各类型矿石各磨矿粒度的解离度分析表明，绿泥矿石及碳酸铁矿石磨至-74 μm 含量占95%时，铁矿物单体解离度才接近80%，其他矿石相对好磨。

为适应选厂弱磁选—强磁选—阴离子反浮选生产工艺流程［2］，将各类矿石磨至-74 μm含量占94%～95%后开展弱磁选—强磁选—混磁精开路浮选流程试验。

4.1 弱磁选—强磁选试验

试验采用一段弱磁选+一段强磁选流程，条件试验确定的弱磁选磁场强度为95.54 kA/m，强磁选背景磁感应强度为0.9 T，弱磁选+强磁选试验结果见表5～表10，各精矿铁物相分析结果见表11。

由表5～表10 可以看出，6 种类型矿石中东部红矿矿石及碳酸铁矿石尾矿品位较高，这与微细粒铁矿物及含铁方解石、铁白云石含量较高有关；其他类型矿石的强磁尾铁品位均较低；碳酸铁矿石及绿泥矿石混磁精品位较低。

由表11 并结合表3 可以看出，原矿在菱铁矿及含铁闪石较多时，对应的混磁精中硅酸铁及碳酸铁含量也较高。

4.2 混磁精反浮选试验

因大部分矿石中的铁矿物嵌布特征不理想，导致混磁精中铁矿物解离状态较差，贫连生体较多，为提高各混磁精的解离度，将各混磁精细磨至-74 μm含量占94%～95%，此时，除碳酸铁矿石物外，其他铁矿物解离度均在80%以上。此条件下的开路阴离子反浮选［3］试验固定NaOH 用量为1 250 g/t，淀粉用量为1 650 g/t，CaO用量为500 g/t，试验结果见表12。

由表12 可以看出，东部红矿矿石、亚铁矿石及磁性矿石反浮选精矿品位明显较高，达66.5%以上；碳酸铁矿石反浮选精矿指标较差，不到60%，这与矿石的细粒致密构造发育及矿物接触关系复杂有关。

5 综合配矿试验

因为大工业生产无法实现单一类型矿石入选，为保证生产的连续性、稳定性，生产中必须结合各部位矿石的储量及矿石的可选性，进行配矿生产。

5.1 配矿方案

开采境界内磁性矿石、东部红矿矿石、亚铁矿石储量［3］较大，碳酸铁矿石、绿泥矿石储量较小，配矿时将兼顾选别试验结果，并按入选矿石碳酸铁含量不超过3%、硅酸铁含量尽量低的原则去组织，确定的合理配矿方案为磁性矿石、亚铁矿石、东部红矿矿石、混合矿石、绿泥矿石、碳酸铁矿石分别占25%、25%、25%、10%、10%、5%，综合配矿铁物相分析结果见表13。

由表13 可以看出，综合配矿属混合矿石，碳酸铁、硅酸铁占有率分别为7.24%、3.30%。

5.2 综合配矿弱磁选—强磁选试验结果

将综合配矿磨至-74 μm含量占94.5%，进行一段弱磁选+一段强磁选试验，弱磁选磁场强度为95.54 kA/m，强磁选背景磁感应强度为0.9 T，弱磁选+强磁选试验流程见图1，混磁精铁物相分析结果见表14。

由图1 可以看出，综合配矿磨至-74 μm 含量占94.5%的情况下，经一段弱磁选+一段强磁选，获得了铁品位43.77%、回收率90.07%的混磁精。

由表14可以看出，混磁精中主要为磁性铁，分布率达64.01，其次为赤褐铁，分布率为27.95%，碳酸铁、硅酸铁分布率均不高，分别为5.49%和2.55%。

5.3 混磁精阴离子反浮选试验

混磁精再磨至-74 μm 含量占90.55%情况下进行反浮选，反浮选矿浆pH 调整剂NaOH 用量为1 250 g/t，抑制剂淀粉+K6用量为1 350 g/t，活化剂CaO用量为500 g/t，捕收剂TD-Ⅱ粗选用量为1 800 g/t、精选用量为900 g/t，试验流程见图2。

由图2 可以看出，综合配矿采用图2 所示的流程处理，获得了铁品位65.54%、回收率66.30%的综合精矿。

6 结语

（1）某采场低硫、磷型铁矿石性质较复杂，多数矿石属高硅酸铁、碳酸铁型贫磁性矿石或赤褐铁矿石。

（2）矿石的构造主要为条带状构造，矿石的结构主要为细粒变晶结构。细条带状构造、致密块状构造发育的矿石及浸染状结构矿石含量较高时，可磨性略差，且矿物单体解离性能也会变差。

（3）矿石中铁矿物嵌布粒度属中到细粒类型，细粒铁矿物含量较多，相对来说铁矿物嵌布粒度由中到细依次为磁性矿石、亚铁矿石、东部红矿矿石、混合矿石、绿泥矿石、碳酸铁矿石，碳酸铁矿石在磨矿时矿物单体解离尤其困难。

（4）6 种类型矿石中东部红矿矿石及碳酸铁矿石尾矿品位较高，这与微细粒铁矿物及含铁方解石、铁白云石含量较高有关；其他类型矿石的强磁尾铁品位均较低；碳酸铁矿石及绿泥矿石混磁精品位较低。原矿在菱铁矿及含铁闪石较多时，对应的混磁精中硅酸铁及碳酸铁含量也较高。东部红矿矿石、亚铁矿石及磁性矿石反浮选精矿品位明显较高，达66.5%以上；碳酸铁矿石反浮选精矿指标较差，不到60%，这与矿石的细粒致密构造发育及矿物接触关系复杂有关。

（5）综合配矿（磁性矿石、亚铁矿石、东部红矿矿石、混合矿石、绿泥矿石、碳酸铁矿石分别占25%、25%、25%、10%、10%、5%）磨至-74 μm 含量占94.5%的情况下，采用一次弱磁选+一次强磁选+混磁精阴离子反浮选流程处理，最终获得铁品位65.54%、回收率66.30%的综合精矿。