張超達(dá) 吳城材 鐘森林 楊招君

(1.廣州有色金屬研究院，廣東廣州510650;2.廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東 廣州510650)

四川某鐵礦床為沉積礦床，礦石中可回收的鐵礦物主要為磁赤鐵礦，其次為少量磁鐵礦。但大部分鐵礦物呈微晶與綠泥石混雜，嵌布粒度微細(xì)，單體解離困難，且鐵礦物含鐵量不高，單體磁赤鐵礦平均含鐵量?jī)H62.63%，單體磁鐵礦平均鐵含量?jī)H67.86%。本試驗(yàn)針對(duì)該礦石的原礦特性開展合理選礦工藝的研究，為開發(fā)利用該礦石資源提供依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

礦石中主要鐵礦物為磁赤鐵礦，其次為磁鐵礦和褐鐵礦，有極少量的黃鐵礦;脈石礦物主要為綠泥石、石英、長(zhǎng)石，有少量角閃石、蛇紋石、黑云母、高嶺土等。礦石礦物組成見表1，主要化學(xué)成分見表2，鐵在各礦物中的的平衡分配見表3。

表1 礦石礦物組成Table 1 Main mineral components of the run-of-mine %

表2 礦石主要化學(xué)成分Table 2 Main chemical composition of the run-of-mine%

表3 礦石中鐵的平衡分配Table 3 Distribution of iron in the run-of-mine%

由表1～表3可知:礦石中可利用的有價(jià)元素只有鐵，鐵含量為39.93%;有害元素S、P含量很低，分別為0.028%和0.15%。鐵有86.48%以磁性鐵形式存在，可通過磁選回收，其他形式的鐵無法回收或回收價(jià)值不大。

1.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及鐵礦物嵌布粒度

礦石構(gòu)造有條紋狀構(gòu)造、隱條紋狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、膠狀構(gòu)造、溶蝕蜂窩狀構(gòu)造等，礦石結(jié)構(gòu)有粒狀變晶結(jié)構(gòu)、纖維粒狀變晶結(jié)構(gòu)、浸染狀結(jié)構(gòu)，自形—半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)等。由于礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，使得磁性鐵礦物(磁鐵礦和磁赤鐵礦)嵌布粒度微細(xì)，并以群體狀與綠泥石混雜，很難解離為單體。表4給出了磁性鐵礦物的嵌布粒度，可見，有99.37%的磁性鐵礦物粒度小于0.074 mm，更有80.90%的磁性鐵礦物粒度在0.04 mm以下。

表4 磁性鐵礦物的嵌布粒度Table 4 Dissemination size of magnetic iron minerals

1.3 主要礦物工藝特性

(1)磁鐵礦。大多數(shù)磁鐵礦混雜于微粒狀磁赤鐵礦中，呈粒狀次變晶零星分布，少數(shù)磁鐵礦呈不等粒自形晶狀稀疏分布于綠泥石中。磁鐵礦含較多的硅、鋁、磷等雜質(zhì)和少量鈦、錳，導(dǎo)致其平均鐵含量?jī)H67.86%。

(2)磁赤鐵礦。磁赤鐵礦為礦石中的主要鐵礦物，系變質(zhì)副熱液作用的產(chǎn)物，具強(qiáng)磁性，但磁性弱于磁鐵礦。磁赤鐵礦中混有較多的硅、鋁、鈦、鎂、磷等雜質(zhì)，故其平均含鐵量只有63.63%，并且其磁性隨雜質(zhì)含量的增加而變?nèi)?。磁赤鐵礦晶體細(xì)微，呈微晶密集分布，部分微晶集合體晶粒間的充填物因風(fēng)化淋濾而消失，形成蜂窩狀溶蝕孔洞，但大多數(shù)磁赤鐵礦晶粒間充填綠泥石、高嶺土等黏土礦物，這使得磁赤鐵礦很難完全單體解離，同時(shí)綠泥石具弱磁性，磁選脫除的難度較大。

(3)褐鐵礦。礦石中含有少量的褐鐵礦。大多數(shù)褐鐵礦質(zhì)地疏松，呈多孔狀、蜂窩狀分布于氧化礦石中。

(4)脈石礦物。脈石礦物主要為綠泥石，其次為石英、長(zhǎng)石，有少量的角閃石、蛇紋石等。綠泥石礦物含量約13%，呈隱晶質(zhì)土狀，與鐵礦物具有復(fù)雜的連生關(guān)系。綠泥石中鐵含量為12% ～22%，具弱磁性。

2 試驗(yàn)方案

礦石中的主要鐵礦物磁赤鐵礦和少量的磁鐵礦均是強(qiáng)磁性礦物，適合采用磁選方法選別。但99%以上的磁赤鐵礦和磁鐵礦嵌布粒度小于0.074 mm，因此必須磨至顆粒粒度在0.074 mm以下才能獲得合格鐵精礦。為使鐵精礦的鐵品位和鐵回收率都能達(dá)到較高水平，進(jìn)行了1次磨礦、多次磁選和不同流程結(jié)構(gòu)的階段磨礦、階段磁選方案對(duì)比，最終確定采用粗磨條件下1粗1掃磁選拋尾—粗選精礦單獨(dú)再磨精選—難選中礦(掃選精礦+粗精礦精選尾礦)單獨(dú)再磨再選的工藝流程。

試驗(yàn)所用磁選設(shè)備為廣州粵有研礦物資源科技有限公司生產(chǎn)的ZCT－400×300系列濕式弱、中磁筒式磁選機(jī)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 粗選試驗(yàn)

3.1.1 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在119.4 kA/m磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果(見圖1)表明:即使將原礦磨到－0.074 mm占99.12%，粗精礦的鐵品位也只有59.88%;在磨礦細(xì)度為－0.074 mm占55.37%時(shí)，粗精礦的鐵回收率最高，為78.01%，同時(shí)粗精礦的鐵品位可達(dá)59.04%;磨礦細(xì)度超過－0.074 mm占55.37%后，粗精礦鐵品位提高不明顯而鐵回收率顯著下降。因此確定在磨礦細(xì)度為－0.074 mm占55.37%條件下進(jìn)行粗選。

圖1 磨礦細(xì)度對(duì)粗選指標(biāo)的影響Fig.1 Index of roughing under different grinding fineness

3.1.2 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為－0.074mm占55.37%的條件下，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)粗選指標(biāo)的影響見圖2。可見，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度從39.8 kA/m提高到358.1 kA/m，粗精礦鐵品位從61.36%下降到56.26%，而鐵回收率則從36.40%增加到84.88%。鑒于采用1粗1掃拋尾方案，為使粗精礦有較高的鐵品位，選擇粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.4 kA/m。

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)粗選指標(biāo)的影響Fig.2 Index of roughing under different magnetic field intensity

3.2 掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為提高鐵的回收率，對(duì)磨礦細(xì)度為－0.074mm占55.37%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.4 kA/m條件下產(chǎn)生的粗選尾礦進(jìn)行掃選，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的掃選指標(biāo)見圖3。可見:磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，掃選精礦的鐵回收率越高，而掃選精礦的鐵品位在45.34%～44.88%的小范圍內(nèi)不斷下降;但磁場(chǎng)強(qiáng)度超過358.1 kA/m后，掃選精礦的鐵回收率提高很少，而且經(jīng)檢驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為358.1 kA/m時(shí)，掃選尾礦的磁性鐵含量已降至0.27%，說明磁性鐵已基本選出。因此，選擇掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為358.1 kA/m，此時(shí)獲得的掃選精礦作業(yè)產(chǎn)率為17.83%、鐵品位為45.01%、作業(yè)鐵回收率為43.17%。

在顯微鏡下對(duì)掃選精礦進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其中鐵礦物主要為磁赤鐵礦，有少量磁鐵礦和極少量褐鐵礦，磁赤鐵礦和磁鐵礦的解離度只有64%;脈石礦物多含磁赤鐵礦包裹體，少量為單體。

圖3 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)掃選指標(biāo)的影響Fig.3 Index of scavenging under different magnetic field intensity

3.3 粗精礦精選試驗(yàn)

3.3.1 粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

再磨細(xì)度對(duì)精選指標(biāo)的影響(磁場(chǎng)強(qiáng)度119.4 kA/m)見表5。表5表明，粗精礦只有細(xì)磨才能獲得鐵品位在60%以上的精選精礦，但再磨細(xì)度過細(xì)不僅對(duì)提高精選精礦鐵品位無益，反而會(huì)引起精選精礦鐵回收率較大幅度的下降。兼顧精選精礦的鐵品位和鐵回收率，選擇粗精礦再磨細(xì)度為－0.074 mm占95.02%。

表5 再磨細(xì)度對(duì)精選指標(biāo)的影響Table 5 Index of cleaning concentration under different grinding fineness %

3.3.2 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

－0.074 mm占95.02%再磨細(xì)度下磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)精選指標(biāo)的影響見圖4。根據(jù)圖4，選擇精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.4 kA/m，此時(shí)獲得的精選精礦作業(yè)產(chǎn)率為81.20%、鐵品位為 61.25%、作業(yè)鐵回收率為84.24%。

3.4 中礦再選試驗(yàn)

3.4.1 中礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

圖4 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)精選指標(biāo)的影響Fig.4 Index of cleaning concentration under different magnetic field intensity

掃選精礦和粗精礦精選尾礦中鐵礦物的單體解離度都較低，因此將兩者合并作為中礦另行再磨再選。再磨細(xì)度對(duì)中礦再選指標(biāo)的影響(磁場(chǎng)強(qiáng)度為278.5 kA/m)見表6。可以看到，再磨細(xì)度只有達(dá)到－0.045 mm 95.27%后才能取得鐵品位大于60%的再選精礦，但再磨細(xì)度過細(xì)影響再選精礦的鐵回收率，因此選擇中礦再磨細(xì)度為－0.045 mm 95.27%。

表6 再磨細(xì)度對(duì)中礦再選指標(biāo)的影響Table 6 Index of re-concentration of middling under different grinding fineness %

3.4.2 中礦再選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

－0.045 mm占95.27%再磨細(xì)度下磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)中礦再選指標(biāo)的影響見圖5。根據(jù)圖5，選擇中礦再選磁場(chǎng)強(qiáng)度為278.5 kA/m，此時(shí)獲得的再選精礦作業(yè)產(chǎn)率為62.98%、鐵品位為60.15%、作業(yè)鐵回收率為79.99%。

圖5 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)中礦再選指標(biāo)的影響Fig.5 Index of re-concentration of middling under different magnetic field intensity

3.5 全流程試驗(yàn)

在前述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按圖6進(jìn)行全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖6 試驗(yàn)全流程Fig.6 Total test flow-sheet

表7 全流程試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Result of total process %

表7表明，針對(duì)礦石特性采用的圖6流程可取得綜合鐵精礦產(chǎn)率為54.22%、鐵品位為61.02%、鐵回收率為82.86%的較好指標(biāo)。

4 結(jié)論

(1)四川某鐵礦石中鐵礦物主要為磁赤鐵礦，有少量磁鐵礦。鐵礦物呈微晶密集分布，大多數(shù)晶粒間充填綠泥石、高嶺土等黏土礦物，導(dǎo)致其完全解離困難，且鐵礦物單礦物含鐵量不高。

(2)采用在－0.074 mm占55.37%粗磨條件下1粗1掃磁選拋尾—粗選精礦再磨至－0.074 mm占95.02%后精選—掃選精礦和精選尾礦合并再磨至－0.045 mm占95.27%后再選的工藝流程處理該礦石，可獲得產(chǎn)率為54.22%、鐵品位為61.02%、鐵回收率為82.86%的綜合鐵精礦。

［1］ 王仕桂，鄭承美.廣東省大頂鐵礦選礦工藝研究［J］.廣東有色金屬學(xué)報(bào)，1994(2):95-100.Wang Shigui，Zheng Chengmei.Study on iron mineral processing technology in Guangdong Provincial Dading Mine［J］.Journal of Guangdong Non-ferrous Metals，1994(2):95-100.

［2］ 胡春暉，伍國(guó)華，廖 錦，等.提高廣東某鐵礦精礦品位和產(chǎn)量的研究［J］.金屬礦山，2005(8):216-218.Hu Chunhui，Wu Guohua，Liao Jin，et al.Research on raising concentrate grade and output for a Guangdong iron mine［J］.Metal Mine，2005(8):216-218.

［3］ 黃香媛，陳 賀，苗立宏，等.提高黑山鐵礦精礦品位的研究與應(yīng)用［J］.金屬礦山，2004(1):42-44.Huang Xiangyuan，Chen He，Miao Lihong，et al.Research on raising concentrate grade of Heishan Iron Mine［J］.Metal Mine，2004(1):42-44.

［4］ 張穎新，王建業(yè)，于岸洲，等.南澳某微細(xì)粒磁鐵礦磁選工藝研究［J］.礦山機(jī)械，2013(5):95-97.Zhang Yingxin，Wang Jianye，Yu Anzhou，et al.Research on magnetic separation process of ultrafine magnetite from South Australia［J］.Mining ＆ Processing Equipment，2013(5):95-97.

［5］ 曹衛(wèi)國(guó).甘肅某微細(xì)粒嵌布磁鐵礦選礦試驗(yàn)研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2011(2):35-37.Cao Weiguo.Experimental study on the beneficiation of a micro-fine magnetite ore from Gansu［J］.Mining Research ＆ Development，2011(2):35-37.

［6］ 劉金長(zhǎng).青海某微細(xì)粒嵌布磁鐵礦選礦試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2009(6):52-55.Liu Jinchang.Experiment study on the beneficiation of a magnetite ore from Qinghai［J］.Metal Mine，2009(6):52-55.

［7］ 劉苗華，石云良，劉忠榮.安徽某鐵礦選礦試驗(yàn)方案對(duì)比研究［J］.湖南有色金屬，2009(1):9-13.Liu Miaohua，Shi Yunliang，Liu Zhongrong.By the comparison study of the three flow-sheets for the Anhui iron mineral［J］.Hunan Nonferrous Metals，2009(1):9-13.

［8］ 周 洲.某高品位鐵礦石的磁選試驗(yàn)研究［J］.有色金屬:選礦部分，2007(6):14-16.Zhou Zhou.Experimental research on magnetic separation of a high grade iron ore［J］.Nonferrous Metals:Mineral Processing Section，2007(6):14-16.