孟光棟，趙通林

（1.中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧 鞍山114051；2.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧鞍山114051）

隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)，國內(nèi)外易選礦石變得越來越少，開發(fā)利用難選礦石已經(jīng)成為選礦研究的重點(diǎn)工作。本課題就是受伊朗委托，對高硫且含鎂類質(zhì)同象礦石進(jìn)行鐵礦物分選工藝研究，要求精礦中硫含量降至0.1%以下。

1 礦石性質(zhì)研究

1.1 多元素化學(xué)分析

原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果、鐵物相分析結(jié)果見表1、表2。

由表1、表2可見，原礦中可回收金屬礦以磁鐵礦為主，占全鐵的86.82%，有害雜質(zhì)S含量較高。

1.2 礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

偏光鏡下巖礦鑒定表明，有兩種礦石類型：浸染狀磁鐵貧礦石、稠密浸染狀磁鐵富礦石。按其磁鐵礦含量多少分為稀疏浸染狀、浸染狀、稠密浸染狀及受風(fēng)化淋濾作用呈膠狀或土狀等構(gòu)造。

稀疏浸染狀：磁鐵礦含量15%～30%之間，呈細(xì)粒浸染狀分布在脈石礦物集合體內(nèi)。

浸染狀：磁鐵礦含量30%～45%，磁鐵礦呈單晶粒狀或多晶連生形式，呈浸染狀嵌布在脈石礦物集合體內(nèi)。

稠密浸染狀：磁鐵礦含量高達(dá)45%～55%，磁鐵礦明顯富集呈不規(guī)則的團(tuán)塊體，其內(nèi)可見磁鐵礦晶粒緊密相連，夾雜著極少量殘晶細(xì)粒脈石礦物。

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果

表2 鐵物相分析結(jié)果／%

膠狀及土狀：原生磁鐵礦石受風(fēng)化淋濾作用形成褐鐵礦，呈疏松的土狀、多孔狀或膠狀細(xì)脈等次生礦物集合體。

礦石的結(jié)構(gòu)可大致劃分為自形、半自形及它形粒狀結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、纖維變晶結(jié)構(gòu)。磁鐵礦及黃鐵礦在礦石中呈自形、半自形及它形粒狀；脈石礦物蛇紋石交代原生礦物橄欖石或輝石類礦物，呈粒狀假象；蛇紋石多數(shù)由細(xì)纖維狀或放射狀集合體與細(xì)粒浸染狀磁鐵礦組成纖維狀、粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

1.3 礦物組成及主要礦物賦存狀態(tài)

礦石中有十幾種礦物，礦石中主要由纖維狀蛇紋石及粒狀磁鐵礦等組成。金屬礦物主要為磁鐵礦，少量黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦。非金屬礦物主要以蛇紋石、綠泥石、滑石為主，偶見有水鎂石、金云母及碳酸鹽礦物。

磁鐵礦賦存狀態(tài)，可劃分為兩種嵌布類型：一種呈稀疏浸染狀及浸染狀嵌布的磁鐵礦；另一種呈稠密浸染狀嵌布的磁鐵礦。浸染狀磁鐵貧礦石中磁鐵礦呈自形、半自形細(xì)中粒狀結(jié)構(gòu)、纖維狀變晶結(jié)構(gòu)及交代假象結(jié)構(gòu)。稠密浸染狀磁鐵富礦石中磁鐵礦呈中粗粒狀結(jié)構(gòu)、纖維狀變晶結(jié)構(gòu)。

在選礦破碎過程中，磁鐵礦與脈石礦物晶體軟硬相差懸殊，能夠較容易被單體解離。但發(fā)現(xiàn)有磁鐵礦晶體內(nèi)包裹顯微細(xì)粒脈石礦物殘晶，會使磁鐵礦與脈石礦物難于完全解離。

1.4 礦物的嵌布粒度

磁鐵礦粒級變化范圍在0.021～0.833mm，主要集中在0.104～0.589mm之間，平均粒度為0.182mm。其中，細(xì)粒級從0.021～0.074mm占6.089%；而中粗粒級從0.074～0.833mm占93.911%，可見中粗粒級磁鐵礦占大多數(shù)。

2 選礦工藝試驗(yàn)研究

2.1 原礦干選拋廢試驗(yàn)

礦樣破碎粒度至0～12mm進(jìn)行干選拋廢試驗(yàn)，原礦粒度篩分顯示－1.00mm部分占43.98%，＋10.00mm只有5.85%。干選試驗(yàn)設(shè)備為Ф800×1400CCXGY干式永磁磁選機(jī)，磁場強(qiáng)度399.71kA／m，選別指標(biāo)見表3。

表3 擇優(yōu)條件穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果／%

干選擇優(yōu)條件穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳擋板位置為－20°、調(diào)速頻率50Hz，提高原礦入選TFe品位1.43%，拋廢產(chǎn)率僅4.12%，干選拋廢作業(yè)的優(yōu)勢不明顯。

2.2 可磨度試驗(yàn)

礦樣經(jīng)可磨度試驗(yàn)，試驗(yàn)的磨礦粒度為－0.076mm占60%、－0.076mm占70%、－0.076mm占92%、－0.051mm占92%。試驗(yàn)獲得相對可磨度系數(shù)分表為 K60＝0.95、K70＝0.95、K92＝0.91、K300－92＝0.76，表明伊朗高硫礦比中國大孤山鐵礦石難磨，可磨度曲線見圖1。

圖1 伊朗高硫礦樣相對可磨度曲線

2.3 不同磨礦細(xì)度磁性分析

將干選精礦磨至不同細(xì)度，用Ф50mm磁選管選別，磁場強(qiáng)度120kA／m，試驗(yàn)結(jié)果見表4。試驗(yàn)中磁場強(qiáng)度變化對試驗(yàn)指標(biāo)影響不大。

隨著磨礦細(xì)度增加鐵精礦品位提高，磨礦細(xì)度－0.076mm占60%時(shí)鐵精礦品位65.08%，表明礦樣磁鐵礦結(jié)晶粒度較粗易選，但S含量較高，需進(jìn)一步選別降硫。而磨礦細(xì)度－0.051mm達(dá)92%時(shí)，磁選管鐵精礦品位可達(dá)67.12%，且S含量低于0.1%。

表4 干選精礦不同磨礦細(xì)度磁性分析結(jié)果／%

2.4 選別工藝流程試驗(yàn)

設(shè)備：Ф400×300電磁磁選機(jī)，磁場強(qiáng)度111.41kA／m；500mL單槽浮選機(jī)，5～35mL和50～100mL掛槽浮選機(jī)。原礦磨礦細(xì)度－200目70%入選。

2.4.1 磁選－反浮選工藝試驗(yàn)

先進(jìn)行一粗一精兩段磁選，獲得磁鐵礦粗精礦品位66.76%，產(chǎn)率64.58%，精礦中S含量0.18%。由于磁選粗精礦S含量超標(biāo)，進(jìn)行反浮選流程脫硫試驗(yàn)。經(jīng)條件試驗(yàn)篩選藥劑種類和用量后，最佳參數(shù)閉路反浮選部分試驗(yàn)流程及條件見圖2。試驗(yàn)平均結(jié)果表明，此工藝可獲得綜精鐵品位67.22%、產(chǎn)率64.78%、鐵回收率85.54%、S含量0.06%的指標(biāo)。

圖2 反浮選脫硫試驗(yàn)流程

2.4.2 細(xì)磨單一磁選試驗(yàn)

采用三段磨礦，細(xì)度分別為－200目60%、－200目93%、－300目92%。階段磁選工藝，5段磁選精礦品位可達(dá)67.59%，產(chǎn)率63.64%，回收率84.48%，S含量0.04%。流程略。

3 最高精礦品位分析

選別過程中，精礦品位均在68%以下，遂對該礦石中磁鐵礦單礦物進(jìn)行化學(xué)分析和X－射線衍射分析。分析結(jié)果顯示，本次試驗(yàn)礦樣的磁鐵礦中含有鎂鐵礦，鎂和鐵呈類質(zhì)同象混雜，使該磁鐵礦純礦物鐵品位低于68%。因此，用機(jī)械選礦方法不能將鐵精礦品位提到68%以上。

4 結(jié)論

1）伊朗礦樣為含硫磁鐵礦石，原礦全鐵品位50.91%，礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造復(fù)雜，有用礦物以磁鐵礦為主，有害雜質(zhì)S含量較高。12～0mm原礦拋廢石產(chǎn)率4.12%，不推薦預(yù)先拋廢。

2）原礦一段磨礦細(xì)度－0.076mm70%粗磨，磁選H－反浮選降硫流程，精礦產(chǎn)率64.78%，精礦品位67.22%，回收率85.54%；原礦三段細(xì)磨階段磁選，最終細(xì)度達(dá)－0.051mm占92%流程，精礦產(chǎn)率63.64%，精礦品位67.59%，回收率84.48%。

3）粗磨磁選加反浮選流程和細(xì)磨磁選流程鐵精礦含硫均在0.1%以下，但細(xì)磨能耗較高。反浮選工藝更適應(yīng)未來選礦廠磁黃鐵礦品位波動帶來的對鐵精礦含硫的影響，所以推薦粗磨磁選加反浮選流程。

4）分析表明，鎂和鐵類質(zhì)同象混雜，純礦物品位低于68%，用機(jī)械選礦技術(shù)精礦鐵品位不能提到68%以上。