王團(tuán)華 ，于宏東

(1.中國礦業(yè)聯(lián)合會， 北京 100044；2.北京礦冶研究總院礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100070)

改革開發(fā)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，我國鐵礦石對國外市場的依賴程度已經(jīng)超過50%，這對我國鋼鐵工業(yè)安全已形成重大隱患。我國95%以上鐵礦石儲量為貧礦[1]。鐵礦石主要特征是貧、細(xì)、雜，97%的鐵礦石需要選礦處理[2-3, 11]。對我國大量超貧磁鐵礦適時(shí)開展選礦工藝性能和開發(fā)可行性研究，對于保證我國鋼鐵工業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展和國家經(jīng)濟(jì)安全具有意義。

超貧磁鐵礦尚無嚴(yán)格的定義，一般是指全鐵品位低于現(xiàn)行規(guī)范需選鐵礦石邊界品位要求，礦石量規(guī)模較大，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以開發(fā)利用的含鐵巖石的統(tǒng)稱[4-7]。河北省頒布的《超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程(暫行》，將邊界品位低于20%的鐵礦石統(tǒng)稱為超貧磁鐵礦[6]，而內(nèi)蒙古自治區(qū)建議的超貧磁鐵礦工業(yè)指標(biāo)，含鐵礦石邊界品位(mFe)為6%。

1 超貧磁鐵礦的礦石化學(xué)組成特征

對河北省承德市某超貧磁鐵礦礦石的化學(xué)分析結(jié)果顯示，礦石TFe品位為11.49%，Ti和V的含量都比較低，礦石中S、P的含量低。該礦床鐵礦石屬超貧磁鐵礦。礦石中除鐵外，其他元素?zé)o回收價(jià)值。對礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果顯示，鐵主要賦存在硅酸鹽礦物中。有5.12%的鐵賦存在磁鐵礦礦物中(磁性鐵的分布率為5.12/11.49=44.56%)，其他的鐵主要賦存在硅酸鹽脈石礦物中，難以利用。此類超貧磁鐵礦石在河北等華北地區(qū)資源量較為豐富，對該類礦石進(jìn)行詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究，對礦石的選礦極為重要，對合理利用我國超貧磁鐵礦資源具有重要的借鑒作用。

2 超貧磁鐵礦礦石的礦物組成

礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦，其次是赤鐵礦、鈦鐵礦及微量的硫化物；脈石礦物主要有輝石、角閃石、蛇紋石、綠泥石、滑石、黑云母及方解石，其次是長石、石榴子石及磷灰石、金紅石、榍石、獨(dú)居石、鋯石等。礦石礦物和脈石礦物的組成和相對含量見表1。

表1 河北承德某超貧磁鐵礦中的礦物含量/%

從礦石的礦物含量來看，該礦石屬單一弱磁選即可選別的鐵礦石，磁鐵礦的成分及其與脈石礦物間的嵌布關(guān)系對礦石的選礦極其重要。

3 礦石中磁鐵礦的嵌布特征

礦石中磁鐵礦的礦物相對含量為7.16%。在掃描電鏡下對礦石中磁鐵礦成分進(jìn)行了研究，磁鐵礦平均含F(xiàn)e 71.51%、Mn 0.19%、V 0.17%、Ti 0.45%、O 27.68%，其基本化學(xué)成分見表2。從磁鐵礦成分分析可以判斷，磁鐵礦本身含鐵接近其礦物理論值，這對生產(chǎn)高品位鐵精礦比較有利。

礦石結(jié)構(gòu)有兩種典型的類型，其一是自形、半自形晶結(jié)構(gòu)；其二是針狀、葉片狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造類型主要為斑雜狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造，其次是細(xì)脈狀構(gòu)造。根據(jù)顯微鏡及掃描電鏡下對礦石中磁鐵礦的結(jié)構(gòu)和嵌布特征研究，歸納起來磁鐵礦典型的嵌布特征為：

1)磁鐵礦呈中粒-粗粒不規(guī)則狀嵌布(圖1中a～d)。常見磁鐵礦沿脈石礦物粒間或裂隙中嵌布，這部分磁鐵礦不僅嵌布粒度粗，且磁鐵礦顆粒中極少包裹脈石礦物，屬于易磨易選的磁性鐵，有利于鐵的選礦回收。

表2 河北承德某超貧磁鐵礦中磁鐵礦礦物基本化學(xué)組成/%

2)細(xì)粒-中粒磁鐵礦呈半自形粒狀嵌布(圖1中e～f)。這些磁鐵礦嵌布粒度細(xì)，只有在細(xì)磨礦時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單體解離。但部分粒度細(xì)的磁鐵礦與脈石礦物共生密切，磨礦時(shí)實(shí)現(xiàn)充分單體解離較為困難，可通過提高磁場強(qiáng)度提高該部分磁性鐵的回收，但所獲鐵精礦中因以連生體形式富集的脈石礦物多而降低了鐵精礦品位。若采用原礦直接細(xì)磨礦的方式以期提高細(xì)粒磁鐵礦的單體解離度，一則選礦成本大幅增加，選礦可能是不經(jīng)濟(jì)的，二則脈石礦物在細(xì)磨礦時(shí)易于泥化而不利精選和過濾。對這部分磁鐵礦的回收應(yīng)考慮采用創(chuàng)新優(yōu)化干拋技術(shù)，強(qiáng)化磨前拋廢，粗選精礦再磨精選的流程[5, 8-9]。

3)針狀、細(xì)條狀的磁鐵礦呈細(xì)粒嵌布(圖1中g(shù)～h)，該部分磁鐵礦即使超細(xì)度磨礦，絕大多數(shù)磁鐵礦也難以充分單體解離，干選拋尾時(shí)磁性鐵也易于損失。這部分磁鐵礦在磁選過程中與脈石一起進(jìn)入鐵精礦中而影響精礦品位，或者與脈石礦物在尾礦中流失。該部分鐵精礦在選礦工藝流程中，首先直接影響著鐵精礦品位的提高，同時(shí)也是影響尾礦中鐵品位和影響選礦回收率提高的根本原因之一。

總體評價(jià)，該類超貧磁鐵礦石中磁鐵礦的粒度不均勻，尤其是微細(xì)粒針狀、細(xì)粒磁鐵礦對鐵精礦的生產(chǎn)影響較大。要獲得較為理想的選礦指標(biāo)，應(yīng)該重視粗選時(shí)對磁性鐵的回收及再磨細(xì)度對精選鐵精礦品位的影響。

圖1 河北承德某超貧磁鐵礦礦石中磁鐵礦物與脈石礦物典型嵌布特征照片

4 礦石中磁鐵礦的粒度分布

礦石中磁鐵礦粒度分布在0.001～0.8mm之間，多數(shù)分布在0.02～0.3mm之間。在顯微鏡下采用線段法對-2mm選礦綜合樣中磁鐵礦的粒度進(jìn)行了測量，結(jié)果見表3。

表3 礦石中磁鐵礦的粒度分布/%

從表3中可以看出，+0.295mm粒級中磁鐵礦的分布率為24.66%，+0.074mm粒級中的分布率為59.42%，微細(xì)粒磁鐵礦的分布率為3.03%?？傮w上看，磁鐵礦的粒度分布不均勻，以細(xì)粒嵌布為主。為保證磁鐵礦的高效回收，細(xì)磨礦是必要的。

5 選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度分析

對不同磨礦細(xì)度下選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度進(jìn)行了測定，結(jié)果見表4。

表4 選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度分析/%

從表4中可以看出，隨著磨礦細(xì)度的增加，磁鐵礦的單體解離度逐漸提高，但增長的幅度不大，說明礦石中有一定量的磁鐵礦在磨礦時(shí)是不容易實(shí)現(xiàn)單體解離。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm占65%時(shí)，選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度為83.78%，說明大部分磁鐵礦在磨礦時(shí)容易實(shí)現(xiàn)單體解離。已經(jīng)解離的磁鐵礦平均粒度為0.03mm，以連生體產(chǎn)出的磁鐵礦的平均粒度為0.012mm。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm占97%時(shí)，選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度為91.04%，磁鐵礦單體的平均粒度為0.015mm，連生體形式產(chǎn)出的磁鐵礦平均粒度僅為0.008mm。

從選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離情況來看，細(xì)磨礦有利于提高磁鐵礦的單體解離度，但直接用選礦綜合樣進(jìn)行細(xì)磨礦作業(yè)以提高磁鐵礦單體解離效果并不是最佳的途徑。一是顯著增加磨礦成本，二是細(xì)磨礦后磁鐵礦單體解離度沒有顯著提高，離理想磨礦細(xì)度(理想狀態(tài)是指磨礦細(xì)度-0.074mm占80%時(shí)目的礦物單體解離度應(yīng)該在95%以上)有一定的差距。因此，選礦工藝中不應(yīng)單純提高入選礦石的磨礦細(xì)度，而是應(yīng)重視粗精礦再磨細(xì)度和段數(shù)對磁選鐵精礦品位的影響。

6 結(jié)論

1)礦石中TFe品位為11.49%，其中5.12%的鐵賦存在磁性鐵礦礦物中，磁性鐵分布率為44.56%；其余的鐵賦存在硅酸鹽礦物中，礦石屬超貧磁鐵礦。

2)礦石中金屬礦物主要有磁鐵礦，其次是赤鐵礦、鈦鐵礦及微量的硫化物；脈石礦物主要有輝石、角閃石、蛇紋石、綠泥石、滑石、黑云母及方解石，其次是長石、石榴子石及磷灰石、金紅石、榍石、獨(dú)居石、鋯石等。

3)礦石中磁鐵礦的粒度分布不均勻，磁鐵礦以細(xì)粒嵌布為主，脈石礦物中嵌布的針狀磁鐵礦及部分細(xì)粒磁鐵礦對鐵精礦的生產(chǎn)影響較大。為保證磁鐵礦的高效回收，細(xì)磨礦是必要的。

4)選礦綜合樣中磁鐵礦的單體解離度分析結(jié)果表明，-0.074mm占65%的磨礦細(xì)度下，磁鐵礦的單體解離度為83.78%，說明大部分磁鐵礦容易實(shí)現(xiàn)單體解離。但隨著磨礦細(xì)度的增加，磁鐵礦的單體解離度增長緩慢，選用選礦綜合樣直接細(xì)磨礦難以保證磁鐵礦具有較為理想的單體解離效果。該類型礦石選礦工藝中應(yīng)重視粗精礦再磨細(xì)度、段數(shù)對磁選鐵精礦品位的影響。

7 建議

鑒于我國超貧磁鐵礦資源賦存情況和鋼鐵工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)實(shí)需求，可以考慮并提倡在節(jié)約集約利用和保護(hù)環(huán)境前提下，對超貧磁鐵礦資源的開發(fā)利用。由于超貧磁鐵礦的開發(fā)對選礦技術(shù)和設(shè)備以及工藝流程控制要求高，選礦拋尾量大，且露天采礦對環(huán)境影響大[10]。因此，超貧磁鐵礦的開發(fā)，對選礦技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理和環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求。建議國家在允許開發(fā)超貧磁鐵礦資源時(shí)，必須嚴(yán)格管理，提高準(zhǔn)入門檻；礦山開發(fā)企業(yè)應(yīng)注重對超貧磁鐵礦石的選礦工藝技術(shù)研究和創(chuàng)新，在開發(fā)中高度重視環(huán)境保護(hù)和整治，保證企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益和諧共進(jìn)。

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