張志華 王 炬

(1.馬鋼礦業(yè)有限公司;2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

馬鋼南山礦區(qū)高村采場采礦規(guī)模為700萬t，剝巖1150萬t;和尚橋采場采礦規(guī)模為500萬t，剝巖650萬t。由于高村、和尚橋鐵礦礦床鐵品位偏低(高村采場為20.14%，和尚橋?yàn)?1.12%)且剝離量大，這部分低品位含鐵圍巖的大量堆存，不僅造成資源的極大浪費(fèi)，且占用排土場、污染周邊環(huán)境。

高村采場、和尚橋采場的礦體均賦存于閃長玢巖體中，其成礦特點(diǎn)為礦體與圍巖含鐵量為漸變過渡關(guān)系。因此，在閃長玢巖體中可圈定具有一定含鐵量的磁鐵閃長玢巖，該部分巖石稱為含鐵圍巖。對這部分含鐵圍巖進(jìn)行有效回收利用，不僅可擴(kuò)大鐵礦資源量，還可減少固廢排放，所以對含鐵圍巖進(jìn)行資源化利用工藝研究勢在必行。隨著國內(nèi)選礦技術(shù)的迅猛發(fā)展和進(jìn)步，對低品位含鐵圍巖的資源化綜合利用就選礦技術(shù)來說已成為可能。由于低品位含鐵圍巖入選品位低、選比大、相對難磨難選等原因，造成精礦成本高、尾礦量增多，礦山經(jīng)濟(jì)效益較差，因此需對低品位含鐵圍巖進(jìn)行合理入選品位的選礦試驗(yàn)研究，提出合理的綜合利用工藝流程和方案，最終確定含鐵圍巖可資源化利用的最低鐵品位，重新圈定可利用的最大資源量，最大限度地提高資源利用率。

此次含鐵圍巖資源化利用選礦工藝技術(shù)研究試驗(yàn)樣品為2個礦區(qū)分別采取鐵品位為10%、12%、14%、16%共4個品位段含鐵圍巖樣品進(jìn)行選礦試驗(yàn)。選礦試驗(yàn)過程中，高村及和尚橋2個礦區(qū)均取鐵品位為12%的樣品進(jìn)行詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究、磨選工藝流程試驗(yàn)研究以及產(chǎn)品質(zhì)量分析;鐵品位為10%、14%、16%的樣品進(jìn)行流程驗(yàn)證試驗(yàn)研究。由于2個礦區(qū)含鐵圍巖性質(zhì)相似，選礦試驗(yàn)研究采用的工藝流程相同，故重點(diǎn)對高村鐵品位12%的含鐵圍巖進(jìn)行闡述。

1 含鐵圍巖礦石性質(zhì)

含鐵圍巖中主要有用礦物為磁鐵礦，另有少量赤鐵礦和褐鐵礦;脈石礦物主要為長石、黏土，其次為云母、閃石、簾石、綠泥石等硅酸鹽類以及碳酸鹽類菱鐵礦、方解石等礦物。金屬硫化物主要為黃鐵礦，少量磁黃鐵礦及微量黃銅礦、鈦鐵礦。含鐵圍巖主要構(gòu)造為塊狀構(gòu)造和斑點(diǎn)狀構(gòu)造，主要結(jié)構(gòu)為斑狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、浸染狀結(jié)構(gòu)，少量溶蝕結(jié)構(gòu)和架狀結(jié)構(gòu)。

含鐵圍巖中有用鐵礦物屬于細(xì)粒嵌布，主要分布在 －0.074 mm粒級，其中磁鐵礦分布率為65.46%，赤、褐鐵礦分布率為90.57%。脈石礦物工藝粒度均大于有用礦物，其中主要脈石礦物長石、黏土在+0.074 mm粒級的分布率為58.37%，這將有利于選礦工藝分段磨選、粗粒拋尾。單礦物化學(xué)成分電子探針分析結(jié)果表明，磁鐵礦和赤鐵礦單礦物平均含鐵量均低于理論值，分別為71.23%和68.56%，有用礦物的這種化學(xué)特征對提高精礦品位會產(chǎn)生不利影響。

含鐵圍巖化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，礦物含量結(jié)果見表3。

表1 含鐵圍巖化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 鐵物相分析結(jié)果 %

表3 礦物含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果%

由表1、表2可知，含鐵圍巖中的用鐵礦物主要為磁鐵礦，雜質(zhì) S、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O 含量均較高，燒失達(dá)到4.26%，堿比w(CaO+MgO)/w(SiO2+Al2O3)=0.12，屬酸性礦石。

2 不同粒度干式預(yù)選試驗(yàn)

南山礦含鐵圍巖資源化利用的關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“早拋、早收”，因此首先進(jìn)行粗、中、細(xì)碎產(chǎn)品的干式磁選拋尾試驗(yàn)研究，通過對不同粒度含鐵圍巖進(jìn)行預(yù)選拋尾，使含鐵圍巖達(dá)到高村地質(zhì)品位的水平，擴(kuò)大南山礦區(qū)資源量，從而實(shí)現(xiàn)對含鐵圍巖廢石綜合利用的目的。

干式磁選拋尾試驗(yàn)采用CTDG1210干式磁選機(jī)進(jìn)行，試驗(yàn)粒度分別為300～0 mm、50～0 mm、20～0 mm。試驗(yàn)結(jié)論如下:

(1)在粗碎粒度為300～0 mm條件下進(jìn)行干式磁選拋尾試驗(yàn)，雖然可獲得全鐵品位為18.86%的粗精礦，但粗精礦產(chǎn)率(12.55%)和全鐵回收率(22.57%)均太低，拋出的廢石磁性鐵含量為3.93%，品位較高，不建議在含鐵圍巖綜合利用流程中采用粗碎粒度拋尾。

(2)在中碎粒度(50～0 mm)條件下進(jìn)行干式磁選拋尾試驗(yàn)，原礦全鐵品位為12.54%，干選粗精礦全鐵品位為19.04%，磁性鐵品位為15.12%，相當(dāng)于高村采場出礦鐵品位，全鐵回收率為56.94%，說明選擇在中碎之后進(jìn)行干式拋廢工藝是合適的。

(3)對中碎產(chǎn)品干式磁選所獲得的粗精礦繼續(xù)破碎至20～0 mm進(jìn)行干式磁選試驗(yàn)(設(shè)備為CTL600×400型粉礦干式永磁型，磁場強(qiáng)度為358.28 kA/m)。干選粗精礦全鐵品位提高到21.70%，磁性鐵品位為17.01%，磁性鐵回收率為99.35%?？紤]到目前南山礦凹選細(xì)碎粒度為20～0 mm，而且從節(jié)能的角度考慮，選擇細(xì)碎粒度為20～0 mm進(jìn)行干式拋廢較為合理。

3 高效輥壓產(chǎn)品預(yù)選研究

高壓輥磨超細(xì)碎技術(shù)已成功應(yīng)用于黑色金屬礦山馬鋼南山礦凹山選廠，通過高壓輥磨超細(xì)碎結(jié)合濕式磁選拋尾，預(yù)先拋出大量尾砂，減少入磨量，達(dá)到節(jié)能降耗及提高選廠處理量的目的。試驗(yàn)給礦為高村含鐵圍巖中碎(50～0 mm)干拋粗精礦，高壓輥磨試驗(yàn)給礦粒度為50～0 mm、20～0 mm，試驗(yàn)采用GLGY0825高壓輥磨機(jī)，液壓工作壓力為9.0 MPa，輥壓機(jī)轉(zhuǎn)速為8 r/min。高壓輥磨—濕式預(yù)選試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 高壓輥磨—濕式磁選流程

高壓輥磨產(chǎn)品預(yù)選拋尾試驗(yàn)結(jié)果表明:高壓輥磨閉路產(chǎn)品(6～0 mm)采用濕式磁選拋廢，可拋出作業(yè)產(chǎn)率為36.72%、全鐵品位為6.71%、磁性鐵品位為0.24%的尾礦，濕選粗精礦磁性鐵回收率高達(dá)99.35%，拋廢效果明顯，說明采用高壓輥磨超細(xì)碎工藝處理南山礦區(qū)含鐵圍巖是合適的，所以高壓輥磨產(chǎn)品粒度選擇6～0 mm為宜。

4 磨選工藝研究

對高村含鐵圍巖(全鐵品位為12.54%、磁性鐵品位為6.30%)采用原礦—中碎(50～0 mm)干式磁選—細(xì)碎(20～0 mm)干式磁選—高壓輥磨(6～0 mm)—濕式預(yù)選拋廢—階段磨礦—弱磁選流程，可獲得鐵品位為64.50%的鐵精礦，磁性鐵回收率為79.48%的鐵精礦產(chǎn)品。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，推薦南山礦區(qū)高村采場含鐵圍巖綜合利用選礦工藝流程為原礦—中碎(50～0 mm)干式磁選—細(xì)碎(20～0 mm)干式磁選—高壓輥磨(6～0 mm)—濕式預(yù)選拋廢—階段磨礦—弱磁選流程，推薦流程見圖2。

圖2 高村采場含鐵圍巖綜合利用選礦工藝流程

5 含鐵圍巖資源量的圈定

根據(jù)南山礦區(qū)含鐵圍巖選礦工藝研究結(jié)果及現(xiàn)有地質(zhì)資料，合理圈定極貧礦的工業(yè)品位，在地質(zhì)剖面圖上分別圈定全鐵品位為12%～15%和全鐵品位為10% ～12%的礦化體，并大致估算其資源量。高村采場可綜合利用含鐵圍巖資源量估算見表4。

表4 高村采場可綜合利用含鐵圍巖資源儲量估算萬t

6 結(jié)語

(1)南山礦區(qū)含鐵圍巖雜質(zhì) S、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O及燒失含量均較高，鐵礦物嵌布粒度較細(xì)。

(2)高村含鐵圍巖采用原礦—中碎(50～0 mm)干式磁選—細(xì)碎(20～0 mm)干式磁選—高壓輥磨(6～0 mm)—濕式預(yù)選拋廢—階段磨礦—弱磁選流程，可以獲得鐵品位大于64%的鐵精礦，鐵精礦磁性鐵回收率約80%，取得了較好的試驗(yàn)指標(biāo)，為含鐵圍巖的綜合利用提供了技術(shù)依據(jù)。

(3)根據(jù)選礦試驗(yàn)結(jié)果，建議南山礦區(qū)含鐵圍巖綜合利用的入選鐵品位不小于12%，最終確定可經(jīng)濟(jì)利用的入選鐵品位還需根據(jù)宏觀經(jīng)濟(jì)形勢及鐵精礦市場行情經(jīng)專業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后再下結(jié)論。

(4)南山礦區(qū)含鐵圍巖資源化利用的系統(tǒng)研究說明，引進(jìn)大型設(shè)備，新建高效選礦廠，可以實(shí)現(xiàn)對含鐵圍巖的大規(guī)模應(yīng)用，為建設(shè)環(huán)境友好型，資源節(jié)約型礦山創(chuàng)造條件。