代淑娟，孟光棟，胡志剛，韓佳宏，于連濤

（1.遼寧科技大學礦業(yè)工程學院，遼寧 鞍山114051；2.中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山114051；3.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽110032）

1 概述

河北某鐵礦石鐵品位僅為15.7%，礦物組成復雜，礦物種類較多。金屬礦物主要為磁鐵礦，含量為15.53%，其他金屬礦物有鈦赤鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦和少量的褐鐵礦、赤鐵礦和黃銅礦，微量礦物為磁黃鐵礦等，金屬礦物合計含量為18.41%。脈石礦物主要為長石、角閃石和綠泥石，其次為磷灰石、石英、黑云母、普通輝石、石榴石，絹云母和高嶺土，脈石中的易泥化礦物有綠泥石、絹云母和高嶺土，脈石礦物中含磷礦物為磷灰石，脈石礦物合計含量為81.59%。

礦石中可回收的金屬礦物只有磁鐵礦，磁鐵礦在礦石中的嵌布粒度較粗，但與鈦鐵礦、鈦赤鐵礦共生密切，鈦鐵分離較困難。同時，礦石中的含鐵的脈石礦物和易泥化的脈石礦物含量較多，因此，鐵精礦質(zhì)量和鐵回收率會受到一定影響。

針對該礦石的特點，此次試驗采用階段磨礦階段選別的工藝流程，通過粗磨磁選拋尾，粗精礦再磨再選，在一段磨礦細度為－0.074mm 46.91%，二段磨礦細度為－0.074mm 96.17%時，獲得了鐵精礦品位為65.75%、鐵精礦產(chǎn)率為11.92%、鐵回收率為50.14%、精礦磁性鐵含量為63.37%、尾礦磁性鐵含量為0.92%、精礦磁性鐵回收率為90.31%的選礦技術(shù)指標。

2 礦石性質(zhì)研究

2.1 原礦化學分析

原礦X射線熒光分析及原礦化學多項分析見表1、表2。

2.2 礦石的物質(zhì)組成及其特點

2.2.1 礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

2.2.1.1 礦石結(jié)構(gòu)

自形晶、半自形晶結(jié)構(gòu)：礦石中的磁鐵礦有少數(shù)以規(guī)整的立方體和八面體產(chǎn)出，形成自形晶結(jié)構(gòu)，但有的自形晶被赤鐵礦和鈦鐵礦交代，僅部分晶面完好，形成半自形晶結(jié)構(gòu)；他形晶粒狀結(jié)構(gòu)：礦石中所有金屬礦物多以他形粒狀，不規(guī)則狀產(chǎn)出，形成他形粒有關(guān)方面結(jié)構(gòu)；填隙結(jié)構(gòu)：礦石中在鈦赤鐵礦粒間細窄間隙和空隙中分布有鈦鐵礦呈不規(guī)則狀充填穿插其間，形成填隙結(jié)構(gòu)。

2.2.1.2 礦石構(gòu)造

浸染狀構(gòu)造：礦石中所有金屬礦物以他形粒狀、不規(guī)則狀分布在脈石礦物中，形成浸染狀構(gòu)造；網(wǎng)格狀構(gòu)造：礦石中赤鐵礦沿磁鐵礦解充填穿插，形成網(wǎng)格狀構(gòu)造；膠狀構(gòu)造：礦石中褐鐵礦以膠狀產(chǎn)出，并交代鈦鐵礦和鈦赤鐵礦，形成膠狀構(gòu)造。

2.2.2 礦石的物質(zhì)組成及嵌布特征

該鐵礦石的礦物組成比較復雜，鐵品位不高，礦物種類較多。礦石中的金屬礦物與脈石礦物的統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表1 原礦X射線熒光分析

表2 原礦化學多項分析

表3 礦石礦物組成及含量統(tǒng)計結(jié)果／%

礦石中的磁鐵礦多以他形粒狀、不規(guī)則狀分布在脈石礦物中，嵌布粒度較粗，但不均勻。鈦鐵礦、鈦赤鐵礦多以板狀、板條狀產(chǎn)出，并且二者緊密共生，同時與磁鐵礦連生，有少量的鈦鐵礦與鈦赤鐵礦分布或包裹在磁鐵礦中，鈦鐵礦、鈦赤鐵礦在礦石中的嵌布粒度較細。礦石中褐鐵礦對鈦鐵礦和鈦赤鐵礦有交代作用，使鈦鐵礦、鈦赤鐵礦成殘余狀分布在褐鐵礦中。赤鐵礦多以棒狀針狀產(chǎn)出，并多分布在脈石礦物中，少量的以格子狀沿磁鐵礦解理分布，并包裹在磁鐵礦中，形成網(wǎng)格狀構(gòu)造。礦石中硫化礦物與鐵礦物嵌布關(guān)系不甚密切，僅有少量磁鐵礦包裹在黃鐵礦中，或者顆粒邊緣接觸，形成連晶。黃鐵礦與黃銅礦嵌布關(guān)系比較密切，但分布不普遍。

該鐵礦石的礦物組成比較復雜，原礦鐵品位較低。礦石中的主要金屬礦物為磁鐵礦，其他金屬礦物含量較少。礦石中脈石礦物種類較多，且部分脈石中含有鐵，這部分鐵不能回收，因此，精礦鐵回收率會受到影響。同時，礦石中易泥化的脈石礦物含量較高，對磁鐵礦分選有一定影響。

2.2.3 金屬礦物浸染粒度

磁鐵礦、鈦鐵礦和鈦赤鐵礦的浸染粒度見表4。

表4 金屬礦物浸染粒度統(tǒng)計結(jié)果

礦石中鐵礦物如磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦赤鐵礦浸染粒度，磁鐵礦以粗粒嵌布為主，不均勻分布。以上三種鐵礦物浸染粒度最粗的為磁鐵礦，其次為鈦鐵礦，最細的為鈦赤鐵礦。

3 選礦試驗

河北某鐵礦石中可回收金屬礦物主要為磁鐵礦，該礦石中的磁鐵礦與鈦鐵礦、鈦赤鐵礦共生密切，若要獲得高質(zhì)量的鐵精礦，需對礦石進行細磨。

磁鐵礦選礦應用最為廣泛的選礦方法為磁選，在礦石性質(zhì)復雜，磁選精礦品位不高的情況下，也可采用磁選—浮選聯(lián)合流程，通過對磁選精礦的浮選以提高最終精礦的品位［1－2］。

3.1 磨礦細度試驗

磨礦細度決定礦物的單體解離程度，礦物單體是否解離是影響選別指標高低、減少尾礦金屬損失的關(guān)鍵。對于磁選而言，磨礦細度試驗也是考查能否在較粗的磨礦細度下，拋掉合格尾礦。試驗結(jié)果見表5。

表5 磨礦細度試驗結(jié)果

從表5的結(jié)果可以看出，隨著磨礦細度的增加，精礦產(chǎn)率和回收率逐漸降低，精礦品位和尾礦中鐵品位隨之增加，說明磁鐵礦的解離度逐漸提高。隨著磁鐵礦與鈦鐵礦、鈦赤鐵礦，以及其他含鐵脈石礦物的解離，強磁性礦物磁鐵礦富集在精礦中，其他弱磁性含鐵礦物則進入尾礦。

試驗結(jié)果也同時說明，若采用一段（或多段連續(xù)）磨礦，要獲得含鐵65%以上的高品位鐵精礦，磨礦細度還需進一步提高，方能使鐵礦物充分解離，但回收率僅為40%左右。因此，擬考查階段磨礦、階段選別流程，考慮到一段磨礦的能力并綜合考慮各項選礦指標，確定一段磨礦細度為－0.074mm目46.91%。

3.2 一段磁選磁場強度試驗

磁場強度決定磁性礦粒在磁場中所受磁力的大小，直接影響磁性礦物的分選與回收效果，試驗結(jié)果見表6。

表6 一段磁選磁場強度試驗結(jié)果

從表6的一段磁選磁場強度的試驗結(jié)果可以看出，磁場強度增加，精礦產(chǎn)率和精礦回收率略有增加，精礦品位略有降低?？偟膩砜矗艌鰪姸却笥?000Oe后，精礦品位和精礦回收率變化不大，因此，確定一段磁選磁場強度為1000Oe。

3.3 二段磨礦細度試驗

在對礦石進行了一段磨礦和磁選后，已拋除了大部分脈石礦物，但粗精礦品位較低，有必要再磨再選，以提高精礦品位。試驗結(jié)果見表7。

表7 二段磨礦細度試驗結(jié)果

從表7試驗結(jié)果可以看出，隨著磨礦細度的增加，精礦品位逐步提高，精礦回收率略有降低，但變化不大。粗精礦再磨不僅提高了磁鐵礦的單體解離度，更重要的是促進與磁鐵礦共生密切的鈦鐵礦和鈦赤鐵礦的解離。

細磨磁選雖然可以獲得較好的精礦指標，但若要得到含鐵65%以上的鐵精礦，必須將礦石磨細至－0.074mm含量96.17%（－0.038mm含量76.40%），此時，鐵回收率只有50.14%。而若要得到含鐵67%以上的鐵精礦，則必須將礦石磨細至－0.074mm含量98.50%（－0.038mm含量83.50%），鐵的回收率降低至49.55%。鐵回收率低的主要原因是礦石中含有較多的弱磁性鐵礦物和含鐵脈石礦物，這部分鐵不能通過磁選回收利用。通過分析選礦產(chǎn)品的磁性鐵含量可知，精礦磁性鐵含量63.37%，總尾礦磁性鐵含量0.92%，精礦磁性鐵回收率90.31%，礦石中的磁鐵礦得到充分回收。

比較表7與表5，階段磨選，磨礦細度（－0.074 mm%）82.30、88.92和93.24時，精礦品位分別為62.71%、64.05%、64.21%，回 收 率 分 別 為51.53%、51.16%、51.30%；連續(xù)磨選時，磨礦細度（－0.074mm%）81.40、89.13和93.32時，精礦品位分別為61.98%、61.71、64.05%%，回收率分別為40.87%、43.20%、41.22%?？梢姴捎秒A段磨礦階段選別（磁選）流程選別明顯優(yōu)于連續(xù)磨礦－磁選流程，不僅品位明顯提高，回收率高出7%～10%個百分點。且通過粗磨磁選拋尾、粗精礦再磨再選，達到盡早拋尾，減少磨礦量，降低生產(chǎn)成本的目的。

3.4 二段磁選磁場強度試驗

二階段磁選磁場強度試驗結(jié)果見表8。

表8 二段磁選磁場強度試驗結(jié)果

由表8的試驗結(jié)果可知，磁場強度的變化對精礦質(zhì)量的影響較小。磁場強度為1000Oe時，精礦回收率相對較低，大于1200Oe后，精礦回收率和尾礦品位基本穩(wěn)定。精礦細磨后，細粒磁鐵礦易受水流沖擊而損失，因此，較高的磁場強度有利于保證精礦回收率。

3.5 提高精礦品位試驗

通過磁選試驗結(jié)果可知，若要獲得較高的精礦品位，必須對礦石進行細磨。由礦石的物質(zhì)組成研究可知，含鈦礦物（鈦鐵礦、鈦赤鐵礦）和易泥化的脈石礦物是影響精礦品位的兩個重要因素。含鈦礦物粒度細且與磁鐵礦共生密切，單體解離困難，但磁鐵礦粒度相對較粗，易與脈石礦物解離。為此，通過浮選試驗考查能否通過浮選藥劑的作用提高鐵精礦品位。

對品位較高的磁選精礦進行浮選，目前應用廣泛的工藝為反浮選工藝，即通過除去磁選精礦中的少量雜質(zhì)，達到提高精礦品位的目的。根據(jù)浮選藥劑的性質(zhì)，鐵礦石反浮選又分為陽離子反浮選和陰離子反浮選。試驗進行了磨礦細度試驗及陽離子反浮選及陰離子反浮選條件考查試驗。

通過對不同工藝和不同藥劑的浮選試驗證明，利用浮選提高磁選精礦品位效果不明顯，在較粗的磨礦粒度下提高精礦品位較為困難。通過浮選試驗也可以說明，影響精礦品位的主要因素并非含硅的脈石礦物，而是與磁鐵礦共生密切的鈦鐵礦和鈦赤鐵礦，此兩種礦物含鐵低，理論含量只有36.8%。礦石中鈦鐵礦和鈦赤鐵礦含量為3.21%，占含鐵金屬礦物的17.44%，而且難以與磁鐵礦解離并大部分進入鐵精礦，導致鐵精礦品位難以提高。

4 結(jié)論

1）河北某鐵礦石礦物組成比較復雜，礦物種類較多。金屬礦物主要為磁鐵礦，其他金屬礦物有鈦赤鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦和少量的褐鐵礦、赤鐵礦和黃銅礦等。脈石礦物主要為長石、角閃石和綠泥石，其次為磷灰石、石英、黑云母、普通輝石、石榴石，絹云母和高嶺土等。礦石中含硫礦物主要為黃鐵礦，含磷礦物為磷灰石。磁鐵礦在礦石中嵌布粒度較粗，但與鈦鐵礦、鈦赤鐵礦共生密切，鈦鐵分離較困難，同時，原礦鐵品位較低，礦石中易泥化的脈石礦物含量較高，對磁鐵礦分選有一定影響，因此，獲得高質(zhì)量的鐵精礦難度較大，該礦石為較難選鐵礦石。

2）針對該礦石的特點，本次試驗采用階段磨礦、粗磨磁選拋尾、粗精礦再磨再選的工藝流程回收礦石中的鐵礦物，不僅選別指標顯著好于連續(xù)磨礦，且具有盡早拋棄合格尾礦，降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點。試驗對利用浮選提高鐵精礦品位的工藝和藥劑進行了研究探索，浮選試驗結(jié)果表明，利用浮選提高精礦品位效果不理想。這也證明了影響鐵精礦品位的主要因素是嵌布粒度細、與磁鐵礦共生密切的鈦鐵礦和鈦赤鐵礦，此兩種礦物與磁鐵礦難以解離而進入鐵精礦，使精礦品位難以提高。

3）試驗結(jié)果表明，利用單一磁選流程處理該鐵礦石是適宜的，可以取得較好的精礦指標，精礦產(chǎn)率12.07%，精礦品位65.75%，精礦鐵回收率50.14%。精礦回收率低是由于脈石礦物中含鐵造成的，脈石礦物中的鐵不可回收利用。通過分析選礦產(chǎn)品的磁性鐵含量可知，精礦磁性鐵含量63.37%，總尾礦磁性鐵含量0.92%，精礦磁性鐵回收率90.31%。

［1］魏德洲.固體物料分選學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［2］礦產(chǎn)資源綜合利用手冊編輯委員會.礦產(chǎn)資源綜合利用手冊［M］.北京：科學出版社，2000.