楊大兵 李 然 曹 飛 甘 杰 李乾坤 張 攀

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院；2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

白云鄂博西礦低品位鐵礦石選礦試驗(yàn)

楊大兵1,2李 然1,2曹 飛1,2甘 杰1,2李乾坤1,2張 攀1,2

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院；2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

白云鄂博西礦鐵礦石屬于低品位磁鐵礦石，礦石中鐵礦物主要以磁鐵礦為主，并與脈石礦物共生關(guān)系密切、嵌布粒度較細(xì)。針對(duì)此礦物的特性，對(duì)該礦進(jìn)行了破碎—磨礦弱磁選、破碎產(chǎn)品大塊預(yù)拋尾—階段磨礦弱磁選試驗(yàn)。結(jié)果表明：按第二種流程經(jīng)過2次大塊干式拋尾和1次粗磨濕式拋尾，拋出的尾礦產(chǎn)率為38.05%和43.62%，所得粗精礦在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占90.2%、 磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35 kA/m的條件下進(jìn)行濕式弱磁選，可得到鐵品位為66.27%、回收率為44.68%的鐵精礦。2種流程的精礦指標(biāo)雖然差不多，但第2種流程可以拋掉大量的尾礦，明顯減少了磨礦處理量，可見大塊預(yù)拋尾—階段磨礦弱磁選流程有明顯的優(yōu)勢(shì)。

低品位磁鐵礦 預(yù)拋尾 弱磁選

白云鄂博西礦區(qū)鐵礦石儲(chǔ)量大，目前已探明儲(chǔ)量約9億t，但屬于低品位磁鐵礦，具有低氟、低磷、低稀土等特點(diǎn)，礦物成分較復(fù)雜，共生關(guān)系密切，嵌布粒度較細(xì)且不均勻，導(dǎo)致開發(fā)利用成本高、資源利用率低。

為進(jìn)一步降低選礦成本，針對(duì)此類礦石特點(diǎn)，試驗(yàn)采用磁選工藝進(jìn)行2種不同選礦流程的對(duì)比。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石主要化學(xué)成分分析

礦區(qū)內(nèi)巴潤礦業(yè)公司提供的礦石為條帶狀構(gòu)造，脈石礦物主要為碳酸鹽礦物(白云石、方解石等)及硅酸鹽礦物；金屬礦物呈條帶狀、浸染狀分布，主要為磁鐵礦，其次為鈦鐵礦、磁黃鐵礦，閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦及黃銅礦等微量。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

成分TFeFeOCaOMgOP含量14.527.1821.0910.850.50成分SSiO2Al2O3FReO含量0.612.770.295.401.87

從表1可看出，該礦石鐵品位為14.52%，CaO、MgO和SiO2含量分別為21.09%、10.85%、2.77%，有害元素S、F含量較高，分別為0.61%、5.40%，其他成分含量均較低。四元堿度(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=10.44，因此，該礦石屬堿性氧化鐵礦石。

1.2 礦石的礦相分析

礦石的顯微結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。

圖1 礦樣磁鐵礦與鈦鐵礦礦相照片

圖2 礦樣中磁鐵礦與微量金屬礦物礦相照片

從圖1、圖2可看出，磁鐵礦呈半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)分布于其他礦物中，鈦鐵礦與其接觸邊緣平直舒緩呈共結(jié)邊結(jié)構(gòu)(圖1)，局部黃鐵礦、閃鋅礦及磁黃鐵礦沿磁鐵礦顆粒邊緣及裂隙交代呈尖角狀結(jié)構(gòu)，局部黃鐵礦交代磁鐵礦較為強(qiáng)烈呈殘余結(jié)構(gòu)，粒徑范圍為0.005～3.0mm。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

由于礦石鐵品位低、嵌布粒度較細(xì)，如果要得到較高品位的鐵精礦，就必須細(xì)磨深選。基于礦石中的主要鐵礦物為磁鐵礦，因此采用磁選方法探討了礦石破碎—磨礦—弱磁選以及破碎產(chǎn)品大塊預(yù)拋尾—階段磨礦、階段弱磁選流程對(duì)比試驗(yàn)。

2.1 直接破碎—磨礦—弱磁選試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)的弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為111.46kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)弱磁選精礦指標(biāo) %

磨礦細(xì)度(-0.074mm含量)鐵品位鐵回收率75.949.4754.9486.555.9852.8292.859.3751.3495.863.2151.1996.466.3248.3298.067.5743.48

從表2可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，弱磁選精礦鐵品位上升，鐵回收率下降。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074mm占96.4%。

2.1.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.074mm占96.4%，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)弱磁選精礦指標(biāo)

從表3可看出，磁場(chǎng)強(qiáng)度從63.69kA/m提高到159.24kA/m，弱磁選精礦鐵品位從67.54%下降到65.49%，降低了2.05個(gè)百分點(diǎn)；而鐵回收率從40.92%升高到53.03%，升高了12.11個(gè)百分點(diǎn)。綜合考慮，確定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35kA/m，對(duì)應(yīng)的精礦鐵品位為66.20%、鐵回收率為52.53%。

2.2 干拋—階段磨選試驗(yàn)

2.2.1 干拋試驗(yàn)

大塊干拋試驗(yàn)采用干式磁輥筒(φ400 mm)對(duì)200～0 mm礦石進(jìn)行干式磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35 kA/m、筒體的表面線速度為2.65 m/s，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 大塊干拋試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品產(chǎn)率Fe品位Fe回收率干選精礦Ⅰ79.2515.5185.00干選尾礦Ⅰ20.7510.4415.00原礦100.0014.46100.00

從表4可看出，原礦經(jīng)過1次大塊干拋，可拋出產(chǎn)率為20.75%的尾礦，但大塊干拋精礦鐵品位升幅不大，于是將干選精礦Ⅰ碎至75～0mm再進(jìn)行第2次干拋，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 粗粒干拋試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品Fe品位作業(yè)回收率干選精礦Ⅱ16.9785.53干選尾礦Ⅱ10.2914.47干選精礦Ⅰ15.51100.00

從表5并結(jié)合表4可看出，經(jīng)過第2次干拋，干選精礦Ⅱ的鐵品位和鐵回收率分別達(dá)到了16.97%、72.70%。

2.2.2 干選精礦Ⅱ的磨礦細(xì)度試驗(yàn)

干選精礦Ⅱ的粗磨礦細(xì)度試驗(yàn)的弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 粗磨礦細(xì)度試驗(yàn)精礦指標(biāo) %

粗磨礦細(xì)度(-0.074mm含量)品位作業(yè)回收率41.432.0374.6347.234.5570.3453.138.0269.9861.041.9464.4170.043.9157.07

從表6可看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，粗精礦鐵品位升高、回收率下降。綜合考慮，確定粗磨礦細(xì)度為-0.074mm占53.1%。

2.2.3 粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)的弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)精礦指標(biāo) %

粗精礦再磨細(xì)度(-0.074mm含量)品位作業(yè)回收率78.660.8490.1285.664.2288.6090.266.2787.3092.566.8583.5993.667.3579.93

從表7可看出，當(dāng)磨礦細(xì)度從-0.074mm含量占78.6%提高到93.6%時(shí)，精礦鐵品位升高，鐵回收率下降。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074mm占90.2%。

2.2.4 粗精礦再磨產(chǎn)品弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

粗精礦再磨產(chǎn)品弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)的再磨細(xì)度為-0.074mm含量占90.2%，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 粗精礦再磨產(chǎn)品弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)精礦指標(biāo)

從表8可看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，弱磁選精礦鐵品位下降，鐵回收率上升。綜合考慮，確定粗精礦再磨產(chǎn)品弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35kA/m。

2.2.5 干拋—階段磨選全流程試驗(yàn)

干拋—階段磨選全流程試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3可看出，原礦經(jīng)過2次大塊預(yù)拋尾—2階段磨礦弱磁選流程處理，可獲得鐵品位為66.27%、鐵回收率為44.68%的鐵精礦。

圖3 干拋—階段磨選試驗(yàn)流程及結(jié)果

3 結(jié) 論

(1)白云鄂博西礦鐵品位較低，主要鐵礦物磁鐵礦呈條帶狀、浸染狀、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)分布，且嵌布粒度較細(xì)，這給磁鐵礦的高效低耗回收帶來了較大困難。

(2)破碎產(chǎn)品采用直接磨礦—弱磁選流程處理，在磨礦細(xì)度為-0.074mm占96.4%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為135.35kA/m的條件下，可獲得鐵品位為66.20%、回收率為52.53%的鐵精礦。

(3)礦石采用2段不同塊度(200～0、75～0mm)的干拋、2階段磨礦、2階段弱磁選流程處理，在粗磨細(xì)度為-0.074mm占53.1%、細(xì)磨細(xì)度為-0.074mm占90.2%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度均為135.35kA/m的條件下，可獲得鐵品位為66.27%、回收率為44.68%的鐵精礦。

(4)2段干式拋尾可以預(yù)先拋出產(chǎn)率為38.05%的塊狀尾礦，可大大降低后續(xù)磨選處理量。因此，該工藝是處理此類磁鐵礦石的高效低耗開發(fā)工藝。

[1] 袁致濤，高 太，印萬忠，等.我國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] 孫炳泉.近年我國復(fù)雜難選鐵礦石選礦技術(shù)進(jìn)展[J].金屬礦山，2006(3)：11-13．

[3] 魏 茜.某低品位鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].礦冶工程，2013(6)：46-47．

[4] 韓躍新，高 鵬，李艷軍.白云鄂博氧化礦直接還原綜合利用前景[J].金屬礦山，2009(5)：1-5．

Beneficiation Experiment on a Low Grade Iron Ore in Western Bayan Obo

Yang Dabing1,2Li Ran1,2Cao Fei1,2Gan Jie1,2Li Qiankun1,2Zhang Pan1,2

(1. School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science and Technology；2.Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Agglomeration of Metallurgic Mineral Resources)

Iron mineral mainly exists in form of magnetite in an iron ore from Western Bayan Obo and belong to low grade magnetic iron ore. Magnetite closely associated with the gangue and is finely disseminated. Directly crushing-grinding-low intensity magnetic separation and discarding by preconcentration at block sizes-stage grinding stage low intensity magnetic separation were conducted based on the ore properties. By the latter process, discarding through magnetic separation at block sizes and once discarding after primary grinding, tailings yield rate is 38.05% and 43.62% respectively. Rough concentrate ground at 90.2% -0.074 mm, and via wet low intensity magnetic separation at magnetic field intensity of 135.35 kA/m, iron concentrate with iron grade of 66.72% and recovery of 44.68% is obtained. By comparison the two flowsheet, index of iron concentrate obtained is similar, while the later process can discarding large amounts of tailings early and thus reduce the grinding capacity. The discarding by preconcentration at block sizes-stage grinding stage low intensity magnetic separation has significant advantages.

Low grade magnetite， Discarding on preconcentration， Low intensity magnetic separation

2015-05-12)

楊大兵(1965—)，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，430081 湖北省武漢市青山區(qū)和平大道947號(hào)。