李逢春 盛 娜 闞嘯林 皇甫明柱

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué);2.中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司;3.安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院;4.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;5.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)

褐鐵礦是由含鐵礦物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的風(fēng)化、氧化和水化之后形成的氧化物，風(fēng)化淋濾及殘積型礦床是褐鐵礦的主要礦床類型，褐鐵礦由于其難選、利用率較低等問(wèn)題，已成為一個(gè)世界性難題，同時(shí)也成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)，各國(guó)選礦研究人員對(duì)褐鐵礦的選別做了大量的研究工作，主要通過(guò)改進(jìn)選礦工藝流程，采用新型高效的選礦藥劑和選礦設(shè)備來(lái)提高褐鐵礦的各項(xiàng)選別指標(biāo)［1］。因此，提高貧礦、難選褐鐵礦的選礦技術(shù)，綜合利用貧礦、難選鐵礦將是未來(lái)鋼鐵企業(yè)發(fā)展的方向。為此，以國(guó)外某褐鐵礦為研究對(duì)象，探討回收該鐵礦物的適宜流程以及選別參數(shù)，最終獲得了滿意的試驗(yàn)指標(biāo)［2］。

1 礦石性質(zhì)

對(duì)原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析及鐵物相分析，其結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果 %

由表1、表2可知，原礦中可利用的元素為鐵，雜質(zhì)SiO2、Al2O3含量較高，雜質(zhì)S、P含量均較低，堿性系數(shù) (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.171，為酸性鐵礦石。鐵主要以赤褐鐵礦形式存在，赤褐鐵礦之中的鐵占95.54%，其次是少量的磁鐵礦，僅占2.36%，碳酸鐵和硅酸鐵含量較少。

2 選礦試驗(yàn)研究

從原礦鐵物相分析結(jié)果可以看出，由于磁鐵礦含量較少，分布率為2.36%，故試驗(yàn)針對(duì)該礦石不進(jìn)行弱磁選試驗(yàn)研究。試驗(yàn)擬采用連續(xù)磨礦—單一強(qiáng)磁選，階段磨礦—單一強(qiáng)磁選，連續(xù)磨礦—螺旋溜槽重選—強(qiáng)磁選3種流程進(jìn)行試驗(yàn)研究［3］。

2.1 連續(xù)磨礦全磁流程試驗(yàn)

2.1.1 強(qiáng)磁粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

將破碎至－2 mm的原礦樣采用試驗(yàn)室φ200 mm×90 mm錐形球磨機(jī)磨至不同粒度進(jìn)行1段強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)，強(qiáng)磁選設(shè)備采用SLon型立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為637 kA/m，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖1 連續(xù)磨礦—單一強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程

由表3可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，精礦鐵品位升高;當(dāng)磨礦細(xì)度從 －0.074 mm 60%提高到－0.074 mm 90%時(shí)，精礦鐵品位從57.88%提高至60.53%，鐵回收率由81.45%下降至77.09%，說(shuō)明鐵礦物嵌布粒度較細(xì)，要想獲得較高品位的鐵精礦需細(xì)磨，為了兼顧精礦品位和回收率，選擇磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85%為宜。

表3 1段不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.1.2 強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為了確定1段強(qiáng)磁粗選合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度，在磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85%的條件下，進(jìn)行一組磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 1段強(qiáng)磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，磁場(chǎng)強(qiáng)度變化對(duì)精礦鐵品位及鐵回收率影響均較大，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為318 kA/m時(shí)，精礦鐵品位為61.52%，鐵回收率為68.37%，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為796 kA/m時(shí)，精礦鐵品位降至58.72%，鐵回收率提高至81.69%;為了兼顧精礦品位和回收率，1段粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度暫定為637 kA/m。

2.1.3 強(qiáng)磁精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為了進(jìn)一步提高精礦品位，對(duì)在磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為637 kA/m條件下所得的1段粗選強(qiáng)磁精礦進(jìn)行1次精選試驗(yàn)，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為159、318、477、637 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 2段強(qiáng)磁精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，精礦鐵品位下降，鐵回收率有所提高，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為477 kA/m時(shí)，精礦鐵品位為 63.67%，鐵作業(yè)回收率為81.24%，相對(duì)原礦回收率為63.47%，綜合指標(biāo)較好。

2.2 階段磨礦全磁流程試驗(yàn)

2.2.1 1 段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

將原礦在φ350 mm×160 mm錐形球磨機(jī)中磨至不同細(xì)度，使用Slon-750脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)選別，充填介質(zhì)為2 mm粗棒介質(zhì)，脈動(dòng)次數(shù)為200次/min，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為2 r/min。脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為637 kA/m。階段磨礦—單一強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖2 階段磨礦—單一強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程

由表6可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，精礦鐵品位升高，當(dāng)磨礦細(xì)度從 －0.074 mm 45%升高到－0.074 mm 60%時(shí)，精礦產(chǎn)率下降，精礦全鐵含量有所提高，尾礦全鐵含量也有所提高，精礦鐵品位從53.36%上升到57.88%，拋除的尾礦量從25.74%上升到37.34%，綜合選礦指標(biāo)及工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇1段磨礦細(xì)度為－0.074 mm 50%。

2.2.2 1 段磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為確定1段磁選合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)行了1段脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為 477、637、796 kA/m的磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。固定1段磨礦細(xì)度為－0.074 mm 50%，試驗(yàn)流程為強(qiáng)磁1次選別，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 1段不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

表7 1段強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，磁場(chǎng)強(qiáng)度變化對(duì)精礦鐵品位影響較大，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為477 kA/m時(shí)，精礦鐵品位為55.65%，鐵回收率為82.70%，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為796 kA/m時(shí)，精礦鐵品位為 53.94%，鐵回收率為86.03%，說(shuō)明改變磁場(chǎng)強(qiáng)度可以獲取不同產(chǎn)品質(zhì)量的鐵精礦，為了兼顧回收率，綜合考慮1段磨礦磁場(chǎng)強(qiáng)度為796 kA/m。

2.2.3 2 段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

將1段磨礦細(xì)度為－0.074 mm 50%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為796 kA/m條件下所得鐵品位為53.94%的1段粗精礦磨至不同細(xì)度，進(jìn)行2段不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)。試驗(yàn)流程為脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁1次選別，強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為477 kA/m，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8可知，隨著磨礦細(xì)度從－0.074 mm 75%增加到－0.074 mm 90%，精礦鐵品位從60.36%提高至63.54%，鐵精礦品位僅提高3.18個(gè)百分點(diǎn);作業(yè)回收率由83.04%降至73.74%;為了兼顧精礦品位和回收率，選擇2段磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85%。

表8 2段不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.2.4 2 段磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為確定2段磁選合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)行2段脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為159、318、477、637 kA/m的磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。固定2段磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85%，試驗(yàn)流程為強(qiáng)磁1次選別，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 2段強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表9可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，精礦鐵品位下降，鐵回收率大幅度增加，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加至477 kA/m時(shí)，精礦鐵品位和鐵回收率變化幅度不大，故2段磁場(chǎng)強(qiáng)度選擇477 kA/m為宜。

2.3 連續(xù)磨礦—螺旋溜槽重選—強(qiáng)磁選流程試驗(yàn)

2.3.1 螺旋溜槽重選試驗(yàn)

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，選擇磨礦細(xì)度為－0.074 mm 85%進(jìn)行連續(xù)磨礦螺旋溜槽重選—強(qiáng)磁選試驗(yàn)。螺旋溜槽型號(hào)為5LL-600 mm，試驗(yàn)流程為1粗1精，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

2.3.2 螺旋溜槽重選尾礦強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

對(duì)螺旋溜槽中礦和尾礦進(jìn)行強(qiáng)磁選試驗(yàn)，脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為 159、318、477、637 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表11。

圖3 連續(xù)磨礦—螺旋溜槽重選試驗(yàn)流程

表10 螺旋溜槽重選試驗(yàn)結(jié)果 %

由表11可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，精礦鐵品位降低，鐵回收率增加;綜合考慮，重選尾礦強(qiáng)磁選試驗(yàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度定為477 kA/m。

表11 強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.4 不同試驗(yàn)流程試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，將不同工藝流程所得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12。

表12 不同試驗(yàn)流程試驗(yàn)結(jié)果 %

由表12可知，連續(xù)磨礦—單一強(qiáng)磁選工藝流程可獲得產(chǎn)率為48.05%、鐵品位為63.44%和鐵回收率為65.81%的鐵精礦;階段磨礦—單一強(qiáng)磁選工藝流程可以獲得產(chǎn)率為48.97%、鐵品位為63.21%和鐵回收率為66.84%的鐵精礦;連續(xù)磨礦—螺旋溜槽重選—強(qiáng)磁選流程可獲得產(chǎn)率為51.80%、鐵品位為62.85%和鐵回收率為70.50%的鐵精礦;三者均取得了較好的工藝指標(biāo)。

綜合來(lái)看，原礦—連續(xù)磨礦—螺旋溜槽提精—脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選流程，依靠螺旋溜槽重選獲得了品位為24.15%的合格鐵精礦，該工藝流程可以減少?gòu)?qiáng)磁選設(shè)備，節(jié)約生產(chǎn)成本，且回收率較高，故選擇此工藝流程對(duì)該鐵礦進(jìn)行選別。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)國(guó)外某褐鐵礦礦石中主要有用礦物為赤褐鐵礦，赤褐鐵礦之鐵占95.54%，其次為磁鐵礦，碳酸鐵、硅酸鐵和黃鐵礦含量較低，有害雜質(zhì)硫、磷含量較低，鐵品位為46.24%。

(2)通過(guò)對(duì)原礦進(jìn)行連續(xù)磨礦—單一強(qiáng)磁選、階段磨礦—單一強(qiáng)磁選、連續(xù)磨礦—螺旋溜槽重選—強(qiáng)磁選3種不同工藝流程的試驗(yàn)，最終均取得了較好的選別效果。根據(jù)實(shí)際情況，為節(jié)約生產(chǎn)成本選擇連續(xù)磨礦—螺旋溜槽重選—強(qiáng)磁選流程，并獲得了產(chǎn)率為51.80%、鐵品位為62.85%和鐵回收率為70.50%的鐵精礦。

［1］ 范志堅(jiān)，曹南杰，饒宇歡.某貧細(xì)難選鐵礦石選礦工藝研究［J］.金屬礦山，2011(1):51-53.

［2］ 王德英，孫廣周，趙玉佳.某地褐鐵礦選礦工藝對(duì)比研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2012(6):21-24.

［3］ 劉衛(wèi)強(qiáng)，張宗華.云南某褐鐵礦的選礦工藝研究［J］.云南冶金，2006(6):18-20.