巴西某含硅铁矿石提质降杂选矿试验研究

2022-08-17许继龙

现代矿业 2022年7期

许继龙

（宝武资源梅山矿业公司）

巴西是世界钢铁生产大国中唯一拥有丰富铁矿资源地国家，其铁矿石产量和出口量位居世界前列，中国和日本是其主要出口国［1］。巴西铁矿主要由赤铁矿组成，具有高铁、中硅、低铝的特点，是大型钢铁厂首选原料之一［2-3］。铁矿石中的脉石都含有SiO2，在高炉冶炼的条件下，少量的SiO2被还原并以Si的形式进入生铁，故而硅成为生铁中的常规元素之一。炼钢生铁的硅含量对炼钢过程有重要影响，铁中硅含量低可降低炼钢消耗，加速炼钢过程，延长炉衬寿命。当前，先进国家和企业均推广冶炼低硅炼钢生铁，力求降低生铁硅含量，先进高炉已将生铁硅含量降至0.2%～0.3%［4-5］。

1 试样性质

试样为巴西某铁矿石，矿样质量7.8 kg，破碎后的最大矿石粒度约2 mm，粉矿含量较多，肉眼观察矿石表面颜色呈暗红色，无金属光泽。试验将矿样缩分后，取3.5 kg作为试样，其化学多元素及铁物相分析结果见表1、表2，破碎后粒度分析结果见表3。

由表1 可知，该巴西矿样中的全铁含量为57.94%，S、P 等有害杂质含量较低，主要脉石成分为SiO2，含量为11.68%，其次是Al2O3、CaO、MgO，三者合计含量2.002%；另外还含有少量TiO2，其他Pb、As 等重金属含量均＜0.05%；通过计算得出该矿样的磁性率为1.91%，磁性率小于28%，按磁性率划分属于赤铁矿石。

由表2 可知，试样中的铁主要呈赤（褐）铁矿产出，分布率为87.96%，其次为磁铁矿，分布率为10.62%；碳酸铁、硅酸铁、硫化铁含量较低，三者合计分布率为1.42%。

由表3 可知，巴西矿样破碎后-1 mm 粒级产率68.20%，铁分布率达71.39%；- 0.14 mm 粒级产率44.70%，铁分布率达47.89%；-0.074 mm 粒级产率19.40%，铁分布率达19.84%；由此得出破碎后的试样中-0.074mm 粒级产率及铁分布率较低，要进行磁选作业，需进一步磨矿，使矿石试样中的铁矿物继续单体分离，以便在下一步的选别作业中回收。

2 试验设备

将巴西试样破碎至-2 mm 进行磨矿，在XCGSφ50 磁选管上（图1）进行湿式弱磁选，XCGSφ50 磁选管在“C”字形铁芯上绕有线圈，通以直流电，电流强度可通过变阻器调节，玻璃管用支架支承在磁极中间，通过适当的传动装置，用电动机带动玻璃管做往复上下移动和转动，增加分选空间内磁性矿物与磁极头的接触，减少磁链中的脉石夹杂。湿式强磁选在SLON-100 周期式脉动高梯度强磁机上进行，SLON-100周期式脉动高梯度强磁机设备见图2。

3 试验方案

为了验证巴西高硅铁矿石与梅山自产原矿混合入选的可选性，试验流程模拟梅山铁矿目前的破碎—磨矿—弱磁选—强磁选流程。因该矿样含硫较低，所以取消了浮选脱硫工序，试验工艺参数与生产现场基本相同。试样用对辊破碎机破碎至-2 mm，取破碎产品500 g，选择合适的磨矿时间进行磨矿试验，磨矿细度与现有生产基本相同，控制在-0.074 mm 含量68%～78%。将细度合格的磨矿产品采用弱磁粗选、强磁扫选选别流程，分别得到弱磁精矿、强磁精矿、强磁尾矿，弱磁精矿与强磁精矿进行混合汇总得到综合精矿，强磁尾矿为试验最终尾矿。试验工艺流程见图3。

4 试样制备

根据试样化学成分分析结果，该试样二氧化硅含量较高，需进行降硅作业，必须磨矿至一定的细度，才能实现矿物的单体解离。巴西矿样磨矿结果及与梅山自产矿磨矿结果对比见表4。

由表4可知，该巴西矿未磨矿时，粒度较粗，-0.074 mm粒级含量仅19.4%；当磨矿15 min 时，-0.074 mm粒级含量为56.3%，未达到梅山自产矿生产现场的磨矿细度控制要求；当磨矿25 min 时，-0.074 mm 粒级含量为77.0%，满足了梅山选矿生产现场-0.074 mm粒级含量≥65% 的控制要求。梅山自产矿采用对辊破碎至-2 mm，在同等的磨矿介质与磨矿浓度下，磨矿25 min 时，-0.074 mm 粒级含量可达到75.8%，通过对比可得出该巴西矿石硬度、可磨性与梅山自产矿差别不大。

5 磁选试验与结果分析

5.1 弱磁选磁场强度试验

弱磁选磁场强度试验在XCGSφ50 磁选管上进行，磁选管直径50 mm，摆动频率70 次/min，移动行程40 mm。不同磁场强度弱磁选试验结果见表5。

由表5 可知，随着磁场强度的升高，弱磁精矿铁品位随之降低，铁回收率有所提高，2 种磁场强度下得到的弱磁精矿铁品位均在67% 以上，二氧化硅含量较低；因为该巴西矿样属赤铁矿石，强磁性矿物含量少，所以弱磁选得到的弱磁精矿产率均较低；为尽可能回收强磁性矿物，确定弱磁选磁场强度为159.24 kA/m，得到的精矿铁品位为67.46%，产率为8.70%，铁回收率为10.13%。

5.2 强磁选磁场强度试验

将磁场强度159.24 kA/m时的弱磁尾矿进行强磁选磁场强度试验，试验设备采用SLON-100 周期式脉动高梯度强磁机，分选腔直径×高度为100 mm×100 mm，脉动冲程20 mm、脉动冲次250 次/min。强磁选不同磁场强度试验结果见表6。

由表6可知，随着磁场强度升高，强磁精矿产率、铁回收率及二氧化硅含量都随之升高，2 种磁场强度下得到的强磁精矿铁品位均大于60%，铁回收率均在94% 以上，铁回收率较高；因磁场强度为518.33 kA/m时得到的强磁尾矿铁品位22.65% 大于生产现场强磁尾矿铁品位≤21% 的管控目标值，所以确定强磁选磁场强度为590.78 kA/m，得到的强磁精矿铁品位为60.87%，产率为90.47%，铁回收率为96.56%，二氧化硅含量7.86%。

5.3 综合精矿结果分析

将磁场强度为159.24 kA/m得到的弱磁精矿与磁场强度为590.78 kA/m得到的强磁精矿混合汇总得到综合精矿。综合精矿分析结果见表7。

由表7 可知，矿样经弱磁粗选、强磁扫选得到的综合精矿铁品位为61.50%、产率为91.30%、铁回收率为96.91%，综合精矿中SiO2含量7.23%，尾矿铁品位为20.60%；混合后的综合精矿产率大于91%、铁回收率大于96%，SiO2含量降至7.3% 以下，说明此次试验选铁降硅效果较好。

6 巴西原矿与梅山自产矿配入选别预测

梅山铁矿随着开采深度逐年加深，矿石性质发生了较大变化，矿物组成更加复杂，多种铁矿物并存，且嵌布粒度越来越细，原矿中磁铁矿含量下降，赤（褐）铁矿、菱铁矿比例上升，菱铁矿与菱镁矿完全类质同象，纯菱铁矿品位仅为40.12%，生产现场中强磁尾矿铁品位约20.50%，尾矿中主要以赤（褐）铁矿和菱铁矿等弱磁性矿物为主。

巴西原矿配入梅山自产矿进入选别流程，生产中通过提高强磁扫选激磁电流和背景磁场强度，可从强磁尾矿中多回收铁品位35% 左右的弱磁性矿物配入该巴西矿选别得到铁品位61.50% 的铁精矿，使得生产中综合铁精矿品位控制在57% 左右。若该巴西原矿按100 t/h 配入梅山自产矿混合进入选矿流程生产，现场生产综合铁精矿品位控制在57.0%，则每吨巴西原矿能生产品位57.0% 的梅山综合铁精矿约1.10 t。