磁铁矿石选矿工艺的分析与研究

李煊生

（中国宝武太钢集团岚县矿业公司，山西 岚县 033599）

0 引言

一般而言，磁铁矿体的规模都很大，而且其铁质也很稳定，在工业上很有价值。以某种铁矿为实例，对其选矿工艺进行了分析，认为这种矿石是一种富磁性的矿物，具有较高的结构和较低的可选性，通过实验研究，对其进行了详细的分析。

1 磁铁矿石矿物学分析

1.1 物质组成

磁铁矿石矿主要组成成分有w（TF）=34.45%、w（FeO）=2.67%、w（Al2O3）=2.64%、w（MgO）=1.56%、w（S）=30%、w（P）=27%等和其他物质。铁矿主要以磁铁矿和赤铁矿为主，矿石组成较单一，含铁量（质量分数）为86%，其他的非金属矿物含有如石英、绿泥、硫磷等等。

1.2 构造分析

根据磁铁矿的特性和选矿的需要，在进行结构分析时，应从矿石的构造入手。

1）形状主要是条带和块状的，还有极少数的角砾状结构；

2）磁性矿物成分，经现场观察，颗粒状变晶、脉状、网状、少量渗透性结构等等是最主要的结构特征。

1.3 工艺粒度分析

通过对矿石的详细分析，发现可回收的铁矿粒径大于10 μm，占38.4%～43.84%，主要是石英，黑云母微粒尺寸小于10 μm，分布比例小于10%。

1.4 矿物的嵌布特性

脉石种类主要是石英、绿泥石为主，其中的构造成分是以磁性黄铁矿、黄铜矿为主的；磁铁矿的嵌布粒径具有分布分散的特征，尺寸大小以中等为主。磁铁矿单体对矿石的分离有很好的作用，但是由于其磁性矿物的分布不均匀性和嵌布性，很难进行分离。0.05～0.10 mm 是磁黄铁矿粒径最常见的尺寸，并具有星形的分布特征；磁黄铁矿、黄铁矿中存在着与黄铁矿混合的细小颗粒，部分磁黄铁矿中含有乳状液（乳液形状的尺寸为0.007～0.014 mm）。

2 磁铁矿石选矿测试研究

在试验过程中，矿石样品的质量固定为1 kg，首先通过XMQ-240X90 型锥形球磨机进行初步粉碎，然后通过反浮选的磁选，使用器械是1.5L 地XFD 单槽浮选机，最终产品经过滤、干燥、称重、制样等多个步骤后，经化验中心检测，最终计算出铁的品位和回收率，得到最后的铁精矿[1]。

研究发现，该试样的w（TFe）为25.06%，尽管TFe的品位较低，但其铁的物相成分中有较大的磁性成分。所以选矿工艺以单一的磁选为主。同时，磁黄铁矿具有磁化特征，且嵌布颗粒大小分布比较分散，且以中粒径为主，因此采用预选抛尾—分段磨研—分段磁选—反浮脱硫四个步骤的操作。先将粗颗粒脉石矿石提早抛出，极大地提高了磨矿磁选阶段的铁的品位和回收率。分段磨矿磁选是指在初步磨矿结束后，利用磁选技术将分离出的原矿进行再磨。其既可降低下一阶段磨矿的消耗，又可节省能量，降低过磨，同时提高铁的回收率和品位。反浮选工艺就是将磁铁中的磁黄铁矿进行筛选，最终完成矿石的精炼。整个过程如图1 所示。

2.1 预选抛尾测验

按实际生产中的破碎粒度，选取10 mm 以上的粒径，也就是预抛某些粗粒度的脉石，以提高磨矿磁选阶段的选矿品位，进行预选抛尾试验，试验结果见表1。

2.2 磨矿及磁选测验（第一阶段）

为使磁铁矿、硫磺两种单体的分离，避免过碎，必须选择适当的磨矿细度，利用0.12 T 的磁场强度，通过不同的磨矿细度试验，探讨了一段磁选过程中磨矿细度的变化，与此同时，在第一阶段的磁选中，根据矿石粒径（-0.074 mm）为40%的情况，也进行了一系列不同的磁选实验，研究了不同的磁场强度对一段磁选的影响，因此，磨矿细度测试结果和磁场强度的测试结果如图2 所示。

图2 磨矿细度、磁场强度的效果图

从图2 可以看出，在磨矿细度上，精矿中TFe 品位随磨矿细度的增大而变化不大，TFe 回收率有所下降。在此基础上，选择了-0.074 mm 的磨矿细度作为后续的实验。在磁场强度上，随着磁场强度从0.08 T提高到0.15 T，硫的品位出现了一定的变化，铁精矿的品位w（TFe）从50.48%下降到46.22%，而铁的处理回收率从81.18%提高到86.86%；在0.12 T 的磁场下，铁精矿的w（TFe）分别为48.34%和85.69%；如果持续增大磁场，则铁TFe 的回收率会提高，而TFe 的品位则会大幅降低；从整体上看，最佳的磁场强度是0.12 T。

2.3 磨矿与磁选测验（第二阶段）

2.3.1 细筛操作

在实际生产中，磨矿细度变化会对磁选矿的品位产生影响，因此，采用细筛可以很好地解决磨矿细度波动对磁性选矿的不利影响。细筛机是一种精矿石的筛选设备，其主要功能是将粗、粗的连生石筛出，得到优质的筛下铁精矿，并将粗、粗等铁精磨成粗、低等铁精矿，使其在重磨工艺中既能减少磨料的用量，又能降低磨矿的能源消耗，提高选矿指标[2]。将前面第一步磁选所得的铁精矿，再经细筛分进入第二阶段的磁选，对品位在-0.074 mm 以上的矿石进行再磨和磁选。

2.3.2 磨矿分析

磨矿细度单体的分解可以获得较好的产品，如果磨矿细度不够，就不能完全解离，而过磨不仅会增加磨矿的费用，而且还会引起粉化，使浮选质量下降。因此为了研究进一步的磨矿细度对磁选效果的影响，把第二阶段的磨矿磁选磁场强度固定设置为0.10 T；为了研究不同磁场强度对磨矿和磁选的影响[3]，又将第二阶段的磨矿细度固定为-0.074 mm（65%）时，进行了磁场强度的对比实验，测试结果如图3 所示。

图3 磨矿细度、磁场强度的效果图

从图3 可以看出，在磨矿细度上，65%的磨矿细度为-0.074 mm 时，可以得到63.25%的TFe 处理，TFe 处理的回收率为96.31%，此时的w（S）为0.80%；磨矿细度持续提高到-0.074 mm 70%，但TFe 回收率没有显著改变。因此研究表明，研磨机的粒径以65%的-0.074 mm 为最优质；在磁场强度上，铁精矿中铁的品位会因为磁场强度的增加而不断减少，但铁作业的回收率却是先上升后下降；在磁场为0.10 T 时，以63.17%的w（TFe）、96.24%的TFe 回收率以及Fe处理后的w（S）为0.79%，因此，把磁场强度定为0.10 T。

2.4 反浮选测验

试验可以分为磨矿和磁选两个步骤进行，精矿细度为-0.074 mm（65%），通过添加反应剂稀硫酸、丁基黄药等其他物质，经过两次粗筛、一次反浮选，才能得到最后的铁精矿。从表2 可以看出，该实验得到的铁精矿中w（TFe）为65.68%，w（S）为0.38%，铁回收率为97.87%。

表2 反浮选结果

最终测验结果：w（TFe）为65.43%、w（S）为0.39%、铁作业回收率为71.36%，这是一种合格的铁精矿，这表明磁选的成效显著，适合推广此类工艺。

3 结论

1）低品位铁矿的嵌布粒度分布不均衡，一些磁体矿物与磁黄铁矿相连，品位分别为w（TFe）=26.05%、w（MFe）=13.33%、w（S）=1.03%，是一种低品位、弱磁性铁矿。

2）反浮选法工作流程为：干选粗精矿经过一段时间的粉碎，然后进行磁选，合格的矿石进行二次粉碎，质量不达标的就是尾矿，不但要进行上述的选矿实验，还要在所有流程完成之后再次对合格的磁铁矿进行反浮选，将反浮选质量较低的，再次重复反浮选流程，对仍能回收的磁铁进行反浮选，最终得到合格的铁精矿。该技术极大地提高了磨矿磁选阶段的铁矿分选品位和铁的回收率，同时还可以减少各个工序的进磨量，从而达到降低选矿能源消耗和防止铁矿物过度损耗的目的，实现了矿资源的最优利用。

3）经测试表明，采用反浮选矿工艺，根据矿石特性，通过预选抛尾、分段磨矿、分段磁选、反浮选脱硫四个步骤的筛选，获得了w（TFe）为65.43%、w（S）为0.39%、TFe 回收率为71.36%的标准铁精矿。因此，从矿石的品位、精矿率、回收率分来看，反浮法效率较高，在矿业发展中，节省了大量的人力物力，生产效率提高了很多，从而促进矿业持久稳定的发展，因此，反浮选工艺是一种值得在矿业发展中大规模推广的新技术。