張?jiān)?，楊耀輝，龍運(yùn)波

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041)

我國(guó)鐵礦石的主要特點(diǎn)是“貧、細(xì)、雜”，平均鐵品位32%，比世界平均品位低11個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)97%的鐵礦石需要選礦處理，并且復(fù)雜難選的鐵礦占的比例大(約占鐵礦石儲(chǔ)量的20.8%)[1]。隨著我國(guó)易選鐵礦石資源的日趨枯竭，開發(fā)利用貧、細(xì)難選鐵礦資源具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

為有效地解決鐵礦石資源問(wèn)題，尋求新的鐵礦資源，以前難選、利用率較低的褐鐵礦資源，現(xiàn)已成為關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。目前，褐鐵礦主要用重力選礦、磁化焙燒-磁選聯(lián)合、磁選-浮選聯(lián)合等方法處理[3-4]。國(guó)外以絮凝-磁選工藝[5]選別細(xì)粒弱磁性褐鐵礦，獲得了較好的分選效率和選別指標(biāo)。本文針對(duì)四川某地褐鐵礦礦石性質(zhì)，采用磁化焙燒-磁選-反浮選工藝獲得了鐵品位為60.59%、回收率為79.30%的鐵精礦。

1 礦石性質(zhì)

原礦多元素化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。原礦中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦多元素化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 原礦中鐵化學(xué)物相分析結(jié)果/%

由表1、表2可以看出：

1)礦石中可供選礦回收的主要組分是鐵，TFe品位在32%左右。其中礦石TFe/FeO的比值為29.93，堿性系數(shù)(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.10。

2)需要選礦排除的造渣組分主要是SiO2，次為Al2O3，二者合計(jì)含量為41.94%。有害雜質(zhì)硫的含量很低，但磷的含量明顯偏高。

3)礦石中鐵的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜，分布在褐、赤鐵礦中的鐵占99.13%。

綜合化學(xué)成分特點(diǎn)和物質(zhì)組成結(jié)果可見，該礦石屬典型的低硫高磷酸性微細(xì)嵌布難選褐、赤鐵礦，礦石鐵品位變化不大，礦床屬沉積變質(zhì)礦床。礦石呈灰黑色塊狀體，部分具有條紋狀構(gòu)造。經(jīng)鏡下觀察和X射線衍射分析，礦石中鐵礦物以褐、假象赤鐵礦為主，另有少量菱鐵礦，偶見磁鐵礦分布。金屬硫化物主要是磁黃鐵礦和黃鐵礦，它們常呈星散狀嵌布在脈石中，個(gè)別沿磁鐵礦粒間或邊緣分布。脈石以石英居多，其次是絹云母、方解石、綠泥石、膠磷礦、微量白云母、蛋白石、玉髓等。

2 選礦試驗(yàn)研究

2.1 搖床重選探索試驗(yàn)

根據(jù)原礦性質(zhì)，原礦中鋁硅酸鹽類礦物和含鐵礦物密度、硬度差異較大，應(yīng)具備較好的重力分選條件，對(duì)此進(jìn)行了重選探索試驗(yàn)。在調(diào)節(jié)好沖程、沖次、床面傾角、水量和給礦量等條件下，考查不同磨礦粒度時(shí)，搖床重選獲得鐵精礦指標(biāo)的變化。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1 搖床重選探索試驗(yàn)流程

圖2 搖床重選試驗(yàn)結(jié)果

由圖2結(jié)果可知，在磨礦粒度-200目含量占90%條件下，搖床重選試驗(yàn)所獲得鐵精礦TFe品位可達(dá)52.05%，但回收率很低，只有42.34%，且磷含量仍然較高。其原因是原礦經(jīng)磨礦后，一些含磷礦物和鐵礦物的比重相差無(wú)幾，這是導(dǎo)致鐵精礦磷含量高的原因。顯然，對(duì)于該礦采用單一重選工藝是行不通的。

2.2 強(qiáng)磁選試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占90%條件下，考查不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，通過(guò)強(qiáng)磁選分選工藝所獲得鐵精礦指標(biāo)的變化。磨礦設(shè)備為XMB-67型200×240棒磨機(jī)；強(qiáng)磁選試驗(yàn)設(shè)備為Φ600仿瓊斯式強(qiáng)磁選機(jī)，齒板介質(zhì)，間隙為2mm；試驗(yàn)流程見圖3，不同磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖3 強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程

圖4 磁場(chǎng)強(qiáng)度與鐵精礦指標(biāo)關(guān)系

由圖4可知，即使采用強(qiáng)磁選流程，其鐵精礦品位僅在50%左右，回收率都相當(dāng)?shù)停坏?2%，且鐵精礦磷含量明顯偏高。

2.3 強(qiáng)磁-反浮選試驗(yàn)

強(qiáng)磁-反浮選工藝原則流程,見圖5。磨礦設(shè)備為XMB-67型200×240棒磨機(jī)；強(qiáng)磁選試驗(yàn)設(shè)備為Φ600仿瓊斯式強(qiáng)磁選機(jī)，齒板介質(zhì)，間隙為2mm；浮選設(shè)備為XFD型單槽式浮選機(jī)?？疾樵趶?qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為636.9 kA/m，掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為875.8 kA/m下，采用淀粉作為浮選抑制劑，YL306為實(shí)驗(yàn)室自制的復(fù)合脫磷捕收劑，強(qiáng)磁-反浮選試驗(yàn)結(jié)果見表3。

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用強(qiáng)磁-反浮選工藝，可獲得的鐵精礦TFe品位為50.85%，含P0.22%，但TFe回收率僅為56.71%?？梢姡捎脧?qiáng)磁-反浮選的聯(lián)合工藝，仍難以獲得合格的商品鐵精礦產(chǎn)品。

圖5 強(qiáng)磁-反浮選工藝原則流程

表3 強(qiáng)磁-反浮選工藝試驗(yàn)結(jié)果

2.4 磁化焙燒-弱磁選試驗(yàn)

原礦磁化焙燒-弱磁選試驗(yàn)原則流程見圖6。每次稱取-2mm原礦200g，裝入石墨坩堝，待馬弗爐內(nèi)溫度升到設(shè)定溫度時(shí)放入焙燒爐膛內(nèi)。當(dāng)爐溫升到設(shè)定溫度后，開始記錄焙燒時(shí)間，進(jìn)行磁化焙燒。到設(shè)定焙燒時(shí)間后，取出坩堝，并迅速用水封冷卻。當(dāng)焙燒礦冷卻后，再進(jìn)行磨礦、磁選，磁選設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室型鼓式弱磁選機(jī)，磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為1400Oe。試驗(yàn)完成了配煤量、焙燒溫度、焙燒時(shí)間試驗(yàn)、磨礦粒度試驗(yàn)、磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。最終確定了焙燒試驗(yàn)確定的較好焙燒條件為：配煤量20%，焙燒溫度為700℃，焙燒時(shí)間為90min；磁選試驗(yàn)確定的較好焙燒條件為：磨礦細(xì)度-0.074mm占90%，粗選磁場(chǎng)950Oe，掃選磁場(chǎng)1350Oe。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖6 原礦焙燒-磁選試驗(yàn)原則流程

表4 焙燒-磁選工藝試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，焙燒-磁選工藝可獲得產(chǎn)率 43.75%、品位 TFe 55.69%、回收率76.02%的選鐵指標(biāo)，鐵精礦中P含量達(dá)0.37%，明顯偏高。由此可見，焙燒-磁選很難將精礦中磷等雜質(zhì)降低到較低的水平，焙燒磁選精礦還應(yīng)該通過(guò)化學(xué)和物理的選礦方法進(jìn)行降磷，試驗(yàn)中采用陰離子反浮選降低磁選精礦中含磷量。

2.5 磁化焙燒-磁選-反浮選試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行焙燒-磁選-反浮選工藝閉路流程試驗(yàn)。試驗(yàn)中淀粉作為鐵礦物抑制劑，YL306為脫磷捕收劑，試驗(yàn)溫度為室內(nèi)溫度(20℃)。閉路試驗(yàn)流程及條件見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

試驗(yàn)結(jié)果表明，磁化焙燒-磁選-反浮選工藝可獲得產(chǎn)率 41.90%、品位 TFe 60.59%、回收率79.30%的鐵精礦，且鐵精礦中P含量?jī)H為0.17%。

表5 焙燒-磁選-反浮選工藝試驗(yàn)結(jié)果

圖7 焙燒-磁選-反浮選工藝試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)系統(tǒng)性的試驗(yàn)研究，探索出了一條適合該礦的可行性選礦工藝流程。該礦采用磁化焙燒-磁選-反浮選工藝，可獲得含鐵品位60.59%、回收率79.30%的綜合鐵精礦。試驗(yàn)結(jié)果為四川某赤褐鐵礦的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，并對(duì)其他類似鐵礦的開發(fā)利用具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

[1] 袁致濤，高太，印萬(wàn)忠，等.我國(guó)難選鐵礦石資源利用的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2007(1)：1-6.

[2] 張凌燕，楊香風(fēng)，王芳，等.山西某赤、褐鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2010(3)：53-56.

[3] 王毓華，任建偉.陰陽(yáng)離子捕收劑反浮選褐鐵礦試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2004(4)：33-35.

[4] 張漢泉，任亞峰，管俊芳.難選赤、褐鐵礦焙燒-磁選試驗(yàn)研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2006，15(5)：44-47.

[5] 陳雯.絮凝-強(qiáng)磁選回收易泥化褐鐵礦的試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2003(6)：32-33.