澳洲某磁铁精矿可选性研究及实践

朱辛州 黄雄飞 华 嵩 邓胜贵

(扬州泰富特种材料有限公司，江苏 扬州 225000)

0 引言

从澳洲进口的某磁铁精矿产品(以下简称“原矿”)，其TFe品位平均为 65.2±0.3%，SiO2含量平均为8.0±0.4%，该原矿TFe品位相对较低而杂质SiO2含量相对较高是其典型特征，这就决定了它无法直接成为理想的造球原料，必须经过磁选工艺进一步提升TFe品位和降低杂质SiO2含量才能加以更好的利用。然而，经过多年的生产实践，同样的原矿、同样的工艺，选别后的精矿品质波动较大，该精矿TFe品位67.5±0.5%、SiO2含量5.3±0.6%，造成这种现象的根本原因是原矿的可选性不同。关于原矿可选性，专业的科研机构有系列的检测手段和评价方法，但大多耗时费力，不能及时指导工业生产。而在生产现场又没有专门用于原矿可选性评价的简易高效、可量化的检测手段，为此通过长期的生产跟踪，选取有代表性的相对易选(以下简称“易选矿”)和相对难选(以下简称“难选矿”)的原矿进行科学实验，并最终归纳总结出蕴含其中的规律，为生产所用。

1 典型矿样物相分析

物相分析是利用矿石中的各种矿物在各种溶剂中的溶解度和溶解速度不同，使矿石中各种矿物分离，从而测出试样中某种元素呈何种矿物存在和含量多少的分析方法。首先对生产中积累的“易选矿”和“难选矿”进行化学物相分析和矿物组成分析，结果如表1、表2。

表1 典型矿样化学物相分析 %

表2 典型矿样矿物组成分析 %

由表1、表2可以看出，原矿中的铁矿物主要为磁铁矿，少量铁以赤褐铁矿、硫化矿、碳酸盐、硅酸盐等形式存在；主要脉石组分为石英、钠闪石和云母类矿物等。通过化学物相定量分析可知，易选矿和难选矿的矿物组成和含量均非常接近，仅从化学物相分析并不能揭示该典型矿样的可选性差异。

2 典型矿样筛分分析

分别对易选矿和难选矿进行筛分分离、测定不同粒级 TFe、SiO2含量并计算分布率，结果见表3，可以看出，入选原矿TFe品位、SiO2含量、粒度组成均比较相似，原矿中磁铁矿和石英的单体解离度非常接近，但经磁选工艺再选后铁精矿TFe含量相差 0.7%。对比表3中两组矿样的筛分指标可以看出，Fe、Si 元素在各个粒级的分布规律略有差异，易选原矿-20 μm粒级中TFe 品位更高(67.92>67.84)、相应精矿中该粒级 TFe也高(70.03>69.39)；难选原矿在+20 μm粒级中 SiO2的分布率更高(45.8+25.6>29.4+31.3)、相应的精矿中该粒级 SiO2分布率也更高(36.7+45.2>49.6+21.4)。

表3 典型矿样筛分分析

3 典型矿样磁滞回线分析

对易选矿和难选矿筛分样品进行磁性质分析，获得磁滞回线结果如图1 和图 2所示。可以看出，两种样品磁性强度规律为：中粒级(20～37 μm)>细粒级(-20 μm)>粗粒级(+37 μm)，不同粒级矿物磁性受磁铁矿含量、粒度等共同影响，结合表3 的元素含量分析可知，粗粒级 SiO2含量高、TFe 品位最低，因此磁性相对最弱；细粒级铁品位最高、但粒度更细，部分镜铁矿、钠闪石等含铁矿物在细粒级中富集，从而降低了其磁性。虽然各个粒级样品磁性存在差异，但从磁性强度指标来看，并不是影响磁选回收的关键因素。各个粒级矿物组成及脉石含量可能影响单颗粒的磁选，从而影响分选效果。

图1 易选矿原矿磁滞回线分析

图2 难选矿原矿磁滞回线分析

易选矿和难选矿经磁选工艺分选后，可获得相应的精矿及尾矿，对它们分别进行磁性质检测，获得磁滞回线如3、图4。结果显示均呈现出磁性，磁性顺序为：精矿>原矿>尾矿，由于原矿本来就是进口的磁选产品，该产品以磁铁矿为主，含量达88%以上，因此样品磁性主要受磁铁矿含量影响。对比图1、图2、图3、图4 可以看出，易选矿和难选矿的磁性质差别较小。

图3 易选矿磁滞回线分析

图4 难选矿磁滞回线分析

4 典型矿样扫描电镜分析

通过以上典型矿样物相分析、筛分分析及磁性质分析，可以看出易选矿与难选矿性质差异不大，还不能从中找到一种直观、有效、快速的评价方法，以实现对不同原矿可选性的预测。于是选取易选矿的筛分产品进行扫描电镜分析，进一步通过工艺矿物学特性研究来寻找不同粒级中脉石矿物的分布规律及赋存状态，结果如图5、图6、图7所示。

图5 +37 μm粒级典型颗粒扫描电镜分析

图6 20～37 μm粒级典型颗粒扫描电镜分析

图7 -20 μm粒级典型颗粒扫描电镜分析

如图5及大量分析测试结果表明，+37 μm 粒级的粗粒级中完全单体解离的磁铁矿颗粒含量较少，部分磁铁矿颗粒中包裹、夹杂了石英颗粒；在粗颗粒中几乎没有单体解离的石英颗粒，结合表 3可知，此部分颗粒SiO2含量高达17%。

粗粒级(+37 μm)中的矿物组成主要可以分为三类：一是单独磁铁矿颗粒，大颗粒磁性强，在磁场中受力大，弱磁选过程中几乎100%回收；二是粗粒级磁铁矿颗粒当中夹杂、包裹着微细粒石英，该微细石英颗粒的存在并不影响粗颗粒的磁性及在磁场中的受力，磁选过程回收率也较高；三是粗颗粒中磁铁矿占比较少、石英占比高，此时粗颗粒整体具备磁性，在磁场中仍然会受到一定力的作用，从而影响其在磁选场中的运动轨迹而被磁选回收，但石英在此类颗粒中占比超过一定值时，常规磁选将无法有效回收。

图6所示，中粒级(37～20 μm)颗粒中仍然存在大量石英与磁铁矿紧密共生的情况，结合表3所示铁、硅元素分布规律可知，中粒级平均铁品位 TFe 仅为 61%，SiO2含量为 9.2%。

图7为细粒级(-20 μm)典型颗粒的扫描电镜分析结果，此粒级 Fe 含量高达 67.92%。对此部分矿物颗粒中石英单体解离度进行统计，发现细粒级中以石英单体颗粒形式存在的比例仅为 50%左右，说明原矿即使磨细至 20 μm 以下，仍有大部分磁铁矿未与脉石分离。此部分颗粒中磁铁矿含量高，在磁选时仍可以被选别出来。

结合图5～图7，典型矿样已是澳洲某多段“磨选”工艺的磁选产品，磁铁矿单体解离度已经高达 97%以上，但是主要脉石矿物石英的嵌布粒度细，大量-20 μm 甚至-10 μm 包裹、半包裹嵌布在磁铁矿颗粒中；当嵌布粒度-10 μm 时，超过磨矿下限，即使再磨也无法实现这个粒级颗粒中铁、硅矿物的解离。粗粒级中夹杂、包裹的少量石英会降低颗粒的整体受力，但对磁选分离回收的影响较小；细粒级尤其是-20 μm 粒级的颗粒，本身在磁场中受力弱，夹杂石英矿物将显著影响其在磁场中的作用力大小。

结合表3，易选矿和难选矿不同粒级的铁、硅元素分布率略有不同，总体来看粗粒级(+38 μm)铁低硅高、而细粒级(-20 μm)硅高铁低，其主要原因是矿物硬度和可磨性存在较大差异，石英SiO2莫氏硬度为7.0～7.5，而磁铁矿莫氏硬度仅为 5.5～6.5，在反复的磨选过程中，磁铁矿更容易被磨细进入细粒级、未被磨细的石英留在了粗粒级中。

5 工业可选性评价指标的建立

综合图5～图7的扫描电镜分析及表3的筛分分析，可以初步得到以下推断：一是粗颗粒被选别的可能性更高，但粗颗粒中夹杂的未解离的石英矿物多，是影响磁选精矿 SiO2含量的主要因素；二是细颗粒中脉石矿物(石英、钠闪石)等的单体解离度更高、铁品位也更高，-20 μm 粒级铁品位及分布率对选别精矿的铁品位影响更为显著。

20 μm似乎是该典型矿样磁选性质发生变化的分水岭，结合长期以来的生产跟踪，通过对磁选工艺指标的系列线性拟合，发现原矿+20 μm粒级中SiO2分布率决定了磁选精矿中SiO2含量；同时-20 μm粒级中TFe含量显著影响磁选精矿的TFe品位。于是在工业生产过程中，采用20 μm的试验筛将物料进行湿式筛分，并化验+20 μm 粒级中SiO2含量和-20 μm粒级中TFe品位，通过相互比对，即可完成对实验样品可选性的快速预测，从而达到为工业生产提供理论指导的目的。

6 应用实践

作为与球团配套的选矿工艺，一年多的工业实践表明，该工业可选性评价指标的建立，充分起到了对原矿可选性事先预测的作用，正确的指导了选矿的科学生产，即结合不同品种球团对选矿产品品质的不同要求，选矿根据原矿可选性的事先预测，有针对性的组织生产，在提升选矿产品综合性价比的同时，实现了球团配矿降本效益的最大化，从而发挥出了选矿在整个球团配矿降本过程中的优势和作用。

7 结语

通过传统矿物加工学的研究方法，结合生产跟踪和数理统计，初步建立起的工业可选性评价这一创新方法，在工业实践中效果良好，并体现出简单、直观、高效和可操作性强的特点。随着国家对环保的要求越来越高，选矿在球团生产中的优势作用就会越来越明显，因此该创新方法的工业指导价值还会进一步凸显。