皇甫明柱 胡義明 袁風(fēng)香

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

國(guó)外某鉻鐵礦選礦試驗(yàn)*

皇甫明柱1,2胡義明1,2袁風(fēng)香1,2

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

為合理開(kāi)發(fā)利用國(guó)外某鉻鐵礦資源，在對(duì)該鉻鐵礦進(jìn)行礦石性質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)采用篩分分級(jí)—粗粒搖床重選—細(xì)粒螺旋溜槽重選—中礦再磨螺旋溜槽重選工藝流程，可獲得Cr2O3品位為44.89%、Cr2O3回收率為10.01%的粗粒精礦和Cr2O3品位為46.45%、Cr2O3回收率為83.17%的細(xì)粒精礦，取得了較好的選別指標(biāo)，達(dá)到了當(dāng)?shù)睾辖饛S的產(chǎn)品質(zhì)量要求。

鉻鐵礦 搖床 螺旋溜槽 重選

鉻作為現(xiàn)代科技中的一種重要金屬，其用途極為廣泛，主要用于冶金、耐火材料與化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。在冶金工業(yè)中，鉻主要以鐵合金的形式用于生產(chǎn)不銹鋼和各種合金鋼等；在化學(xué)工業(yè)中，鉻鐵礦主要用來(lái)生產(chǎn)重鉻酸鈉，進(jìn)而制取其他含鉻化合物；在耐火材料中，鉻鐵礦用來(lái)制造鉻鎂磚、鉻磚等耐火磚以及其他特殊耐火材料。

隨著我國(guó)不銹鋼和鐵合金產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鉻礦和鉻鐵的需求量不斷增長(zhǎng)，但我國(guó)鉻鐵礦資源儲(chǔ)量較少，鉻鐵礦資源嚴(yán)重短缺，只能長(zhǎng)期依靠進(jìn)口來(lái)滿足國(guó)內(nèi)需求。我國(guó)某大型企業(yè)在國(guó)外某大型鉻礦山處理的鉻鐵礦石中主要金屬礦物以鉻鐵礦和鉻尖晶石為主，含有少量赤鐵礦、脈石礦物主要為蛇紋石、橄欖石和少量碳酸鹽。為高效開(kāi)發(fā)和合理利用該礦產(chǎn)資源，提高Cr2O3品位和回收率，對(duì)該鉻鐵礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究，最終試驗(yàn)研究獲得的精礦達(dá)到了當(dāng)?shù)睾辖饛S的質(zhì)量要求[1]。

1 礦石性質(zhì)

對(duì)原礦進(jìn)行化學(xué)多元素及鉻物相分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表1可知，礦石主要有價(jià)元素為鉻，Cr2O3含量為39.50%；主要雜質(zhì)成分為SiO2、MgO和Al2O3，三者含量分別為14.66%、13.90%和11.15%；其他元素含量均較低，有害元素S、P、As含量較低；主要目的元素為Cr，而SiO2、MgO和Al2O3是選礦過(guò)程中剔除的主要對(duì)象。

表2 原礦鉻物相分析結(jié)果 %

鉻物相Cr2O3含量Cr2O3分布率鉻鐵礦與鉻尖晶石中Cr2O336.5292.45磁鐵礦中Cr2O30.731.85硅酸鹽中Cr2O32.255.70合計(jì)39.50100.00

由表2可知，Cr2O3主要賦存在鉻鐵礦與鉻尖晶石中，分布率為92.45%，而磁鐵礦和硅酸鹽中的Cr2O3含量較低，分別為1.85%和5.70%。

2 試驗(yàn)方案

由于鉻礦物的密度為4.3～4.5 g/cm3，脈石礦主要為硅酸鹽礦物，密度一般為2.6～4.0 g/cm3，根據(jù)兩者之間密度差異的大小，目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)國(guó)家常用重介質(zhì)選礦或重選的方法來(lái)選別鉻礦物，但對(duì)于品位較低或礦物組成更為復(fù)雜的礦石就需要采用新的方法。重選選別鉻鐵礦普遍使用的設(shè)備是搖床和螺旋溜槽，搖床是分選細(xì)粒礦石的常用設(shè)備，處理金屬礦石選別粒度為3.0～0.019 mm。搖床突出的優(yōu)點(diǎn)是分選精確性高，經(jīng)過(guò)1次分選可得到高品位精礦或廢棄尾礦，并同時(shí)可接出多個(gè)產(chǎn)品，平面搖床看管容易，調(diào)節(jié)方便；但其主要缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大，單位廠房面積處理能力低[2]。

螺旋溜槽具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量高、操作方便、生產(chǎn)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適于處理0.8～0.03 mm礦石和砂礦，目前已廣泛應(yīng)用于處理鐵礦石、鉻礦石以及鎢、錫礦石等，均取得了較好的選別指標(biāo)。根據(jù)礦石中鉻鐵礦粒度以及鉻鐵礦石與脈石礦物的比重差異，采用重選回收鉻鐵礦在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上都是較合理的方案。

3 重選試驗(yàn)

搖床和螺旋溜槽作為重選設(shè)備分選精度高，也是目前選別鉻鐵礦普遍使用的設(shè)備，搖床分選粒級(jí)與螺旋溜槽相比較寬，故采用這2種設(shè)備對(duì)破碎至2～0 mm粒級(jí)鉻鐵礦進(jìn)行選別試驗(yàn)。針對(duì)2～0.8 mm粒級(jí)采用搖床進(jìn)行重選，0.8～0 mm粒級(jí)采用螺旋溜槽進(jìn)行重選試驗(yàn)。

2～0.8 mm粗粒級(jí)礦石采用型號(hào)為1 950 mm×900 mm的云錫式6-S搖床進(jìn)行分選，床面為粗砂搖床，礦石不需磨礦在粗顆粒情況下可獲得合格精礦，不但節(jié)省磨礦費(fèi)用，而且可避免鉻鐵礦泥化損失，提高鉻金屬的回收率。

0.8～0 mm細(xì)粒級(jí)礦石采用型號(hào)為5LL-600 mm的螺旋溜槽進(jìn)行分選，細(xì)粒級(jí)鉻鐵礦用螺旋溜槽代替細(xì)砂搖床選別，螺旋溜槽的單位面積處理量比搖床大，相應(yīng)占地面積小、制造簡(jiǎn)單、節(jié)省動(dòng)力，同時(shí)可保證細(xì)級(jí)別的金屬回收率與精礦質(zhì)量。

3.1 粒度分級(jí)試驗(yàn)

將破碎至2～0 mm的礦樣采用0.8 mm篩子篩分成2～0.8 mm和0.8～0 mm兩個(gè)粒級(jí)， 篩分結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 篩分樣2～0 mm篩分結(jié)果

由表3可知，2.0～0.8 mm粒級(jí)產(chǎn)率為15.93%，Cr2O3品位為31.74%，0.8～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率為84.07%，Cr2O3品位為41.26%，分布率為87.28%；2.0～0.8 mm粒級(jí)品位較低，說(shuō)明破碎過(guò)程中大量的細(xì)粒級(jí)圍巖混入此級(jí)別中，致使該粒級(jí)Cr2O3品位較低。

3.2 2.0～0.8 mm搖床重選試驗(yàn)

將篩分至2～0.8 mm粒級(jí)的礦樣采用型號(hào)為 1 950 mm×900 mm的云錫式6-S搖床進(jìn)行重選試驗(yàn)，在橫向坡度為2°、沖程為15 mm、沖次為 300 次/min、給礦濃度為15%的條件下進(jìn)行1粗1精重選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖1 2～0.8 mm搖床單一重選試驗(yàn)流程

表4 2～0.8 mm搖床單一重選試驗(yàn)結(jié)果 %

由表4可知，2～0.8 mm粗粒級(jí)通過(guò)1粗1精搖床重選，可獲得精礦Cr2O3品位為44.89%，回收率為78.71%的較好指標(biāo)。

3.3 0.8～0 mm螺旋溜槽試驗(yàn)

將篩分至0.8～0 mm的細(xì)粒級(jí)礦樣在濃度為15%的條件下，采用5LL-600螺旋溜槽進(jìn)行螺旋溜槽重選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，0.8～0 mm粒級(jí)通過(guò)螺旋溜槽1次重選可獲得相對(duì)原礦產(chǎn)率為41.75%、Cr2O3品位為46.21%和相對(duì)原礦回收率為48.55%的高質(zhì)量Cr2O3精礦，同時(shí)可看出中礦Cr2O3品位和尾礦Cr2O3品位較高，分別為38.70%和31.22%，而且兩者品位相差不大均在30%以上，說(shuō)明在此粒度下兩者密度較為接近，且部分顆粒未能單體解離，是造成中礦Cr2O3品位和尾礦Cr2O3品位較高的原因。因此，為進(jìn)一步提高回收率，并獲得高質(zhì)量的Cr2O3精礦，后續(xù)試驗(yàn)擬對(duì)該部分產(chǎn)物進(jìn)行磨礦—重選試驗(yàn)研究。

圖2 0.8～0 mm螺旋溜槽重選試驗(yàn)流程

表5 0.8～0 mm螺旋溜槽重選試驗(yàn)結(jié)果 %

為充分利用該礦產(chǎn)資源和進(jìn)一步提高回收率，將2～0 mm搖床重選所得中礦、0.8～0 mm螺旋溜槽重選中礦和尾礦混合后進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，混合后產(chǎn)品Cr2O3品位經(jīng)分析為34.71%。

3.4 混合產(chǎn)品磨礦—重選試驗(yàn)

將2～0 mm搖床重選精礦、0.8～0 mm螺旋溜槽重選中礦和尾礦混合后進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)， 重選設(shè)備采用5LL-600螺旋溜槽，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖3 混合產(chǎn)品磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

由表6可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦Cr2O3品位提高，當(dāng)磨礦細(xì)度由-0.074 mm 60%增加至 -0.074 mm 70%時(shí)，精礦Cr2O3品位提高1.77個(gè)百分點(diǎn)，而回收率下降了0.42個(gè)百分點(diǎn)，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm粒級(jí)增加至80%時(shí)，精礦Cr2O3品位提高不大，而回收率大幅下降，為兼顧精礦品位和回收率，故磨礦細(xì)度選擇-0.074 mm 70%為宜。

3.5 磨礦產(chǎn)品螺旋溜槽中礦精選試驗(yàn)

由于混合產(chǎn)品螺旋溜槽重選所得中礦Cr2O3品位較高，不能作為尾礦拋棄，為進(jìn)一步提高該部分中礦品位和回收率，針對(duì)該部分中礦進(jìn)行1次螺旋溜槽精選試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)備為5LL-600螺旋溜槽，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 混合產(chǎn)品磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

磨礦細(xì)度(-0.074mm)產(chǎn)品名稱作業(yè)產(chǎn)率相對(duì)原礦產(chǎn)率Cr2O3品位作業(yè)回收率相對(duì)原礦回收率50精礦54.3225.4144.9870.5028.80中礦31.3514.6727.3224.7110.09尾礦14.336.7011.584.791.96給礦100.0046.7834.65100.0040.8560精礦52.8724.7345.9270.0428.61中礦29.1213.6228.0223.549.62尾礦18.018.4312.356.422.62給礦100.0046.7834.66100.0040.8570精礦50.6623.7047.6969.6228.44中礦26.7412.5128.4921.958.97尾礦22.6010.5712.938.433.44給礦100.0046.7834.71100.0040.8580精礦48.8522.8548.0267.3627.52中礦27.2212.7430.2223.629.65尾礦23.9311.1913.129.023.68給礦100.0046.7834.82100.0040.85

圖4 混合產(chǎn)品螺旋溜槽重選中礦精選試驗(yàn)流程

表7 混合產(chǎn)品螺旋溜槽中礦精選試驗(yàn)結(jié)果 %

3.6 數(shù)質(zhì)量流程

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果繪制鉻礦選礦全流程數(shù)質(zhì)量流程，見(jiàn)圖5。

4 結(jié) 論

(1)南非某鉻礦中Cr2O3含量為39.50%，物相分析表明Cr2O3主要賦存在鉻鐵礦與鉻尖晶石中，分布率高達(dá)92.45%；主要脈石礦物為蛇紋石、橄欖石、石英，其他脈石礦物含量較少。

(2)通過(guò)采用篩分分級(jí)，2～0.8 mm粒級(jí)搖床重選，-0.8 mm粒級(jí)螺旋溜槽重選，以及2～0 mm搖床所得中礦、-0.8 mm粒級(jí)螺旋溜槽中礦和尾礦混合后通過(guò)磨礦(磨礦細(xì)度為-0.074 mm 70%)螺旋溜槽重選的工藝流程，其中2～0.8 mm搖床重選獲得含Cr2O3品位為44.89%、回收率為10.01%的較好指標(biāo)，-0.08mm螺旋溜槽重選獲得了精礦Cr2O3品位為46.45%、回收率為83.17%的較好指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果證明，針對(duì)該鉻礦采用單一重選工藝流程是可行的。

圖5 鉻礦選礦試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

[1] 李先榮，陳 寧，董明甫，等.鉻鐵礦選別技術(shù)的研究進(jìn)展[J].廣州化工，2014(1)：32-34.

[2] 胡義明，韓躍新.某低品位鉻礦石選礦試驗(yàn)[J].金屬礦山，2012(6)：57-60.

Beneficiation Experiment on a Chromite Ore Abroad

Huangfu Mingzhu1,2Hu Yiming1,2Yuan Fengxiang1,2

(1. Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co., Ltd.; 2. National Engineering Research Center of Huawei High Efficiency Recyclic Utilization of Metal Mineral Resources Co., Ltd.)

In order to reasonably develop and utilize a chromite resource abroad, on the basis of the nature of the chromite ore, a large number of tests have been carried out. Experiment results show that by using screening classification-gravity separation by shaking table for coarse grains-gravity separation by spiral chute for fine grains-regrinding the middlings and then endure spiral chute gravity separation process, coarse concentrate with Cr2O3grade of 44.89% and recovery rate of 10.01%, also fine concentrate with Cr2O3grade of 46.45% and recovery rate of 83.17% was obtained. Good index was achieved, and reach requirements of the local alloy factory product quality.

Chromite, Shaking table, Spiral chute, Gravity separation

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2011BAB07B05)。

2015-05-18)

皇甫明柱(1981—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。