殷佳琪，徐安邦，張漢泉

(武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢，430073)

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提高細(xì)磨人工磁鐵礦弱磁選回收率研究

殷佳琪，徐安邦，張漢泉

(武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢，430073)

鄂西高磷鮞狀赤鐵礦磁化還原焙燒-細(xì)磨-磁選工藝中，細(xì)磨過程中產(chǎn)生較多微細(xì)顆粒對(duì)后續(xù)的磁選工藝具有一定影響。根據(jù)磁團(tuán)聚原理引入磁種來(lái)選擇性吸附微細(xì)粒級(jí)含鐵礦物，考察其對(duì)提升弱磁選工藝中鐵回收率的影響。確定了最佳磁種粒度范圍-0.0385mm～+0.0308mm、磁場(chǎng)強(qiáng)度67.2kA/m、磁種配比3%。在較優(yōu)條件下，鐵精礦實(shí)際品位為61.58%，鐵回收率達(dá)到59.68%；在保證鐵精礦全鐵品位上升同時(shí)，相同條件下鐵回收率增加了12.56%。

人工磁鐵礦；微細(xì)粒級(jí)；磁團(tuán)聚；磁種

鄂西高磷鮞狀赤鐵礦礦物組成復(fù)雜，鐵礦物嵌布粒度極細(xì)(10～20μm)，且常與菱鐵礦、褐鐵礦、鮞綠泥石、粘土和含磷礦等共生、膠結(jié)或相互層層包裹，是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最難選的鐵礦石[1-4]。目前提高鐵的品位較為有效的選礦加工工藝為還原焙燒-細(xì)磨-磁選[5-6]。針對(duì)該種鐵礦石，通常還原焙燒得到的產(chǎn)物仍然需要充分細(xì)磨才能繼續(xù)有效的分選[2，7]。磁化焙燒生成的人工磁鐵礦在細(xì)磨的過程中，特別容易形成微細(xì)顆粒。微細(xì)細(xì)粒級(jí)礦物的主要特點(diǎn)是質(zhì)量小、比表面積大、表面能高[8]。同時(shí)隨著粒度的減小，磁性礦物的比磁化系數(shù)減小，導(dǎo)致磁性分布不均勻，從而限制了精選過程中有用礦物的回收。由于細(xì)磨過程導(dǎo)致有用礦物回收率降低，因此考慮采用磁種團(tuán)聚法，通過加入磁種形成磁團(tuán)聚來(lái)回收微細(xì)粒級(jí)有用礦物。

磁種磁團(tuán)聚法，即控制適當(dāng)?shù)臈l件下，以微粒磁鐵礦、鐵氧體或磁流體等強(qiáng)磁性粒子作為磁性種子選擇性地黏附、罩蓋在目的顆粒上，進(jìn)而使礦石中的目的礦物與其他礦物的磁性差距變大，再利用磁選進(jìn)行分離的方法[9]。張卯均等[10]利用礦石細(xì)磨后的微細(xì)粒磁鐵礦與赤鐵礦形成磁團(tuán)聚，并利用沉降脫泥的分離方法，成功地實(shí)現(xiàn)了微細(xì)粒級(jí)赤鐵礦的分選。結(jié)果表明磁鐵礦顆粒越細(xì)，團(tuán)聚微細(xì)粒赤鐵礦的效果越好 。周艷飛[11]和韓兆元等[12]在研究團(tuán)聚磁種法的機(jī)理后，采用疏水團(tuán)聚磁種法對(duì)赤泥中鐵的回收進(jìn)行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)疏水團(tuán)聚磁種法與常規(guī)磁選法相比，能夠使鐵品位和回收率均得到較好的指標(biāo)。唐雪峰[13]針對(duì)某鐵品位僅為25%～30%，含鐵硅酸鹽型脈石礦物綠泥石含量高的微細(xì)粒嵌布鐵礦石，采用階段磨礦-弱磁選-強(qiáng)磁選-加磁種選擇性絮凝脫泥-反浮選工藝處理該礦石，其中磁種是以弱磁選所得磁鐵礦精礦，并將所得磁種與赤鐵礦一起進(jìn)行細(xì)磨至同一粒度級(jí)別，借此保證磁種能夠在絮凝脫泥過程中對(duì)赤鐵礦顆粒形成較好的磁包裹后加速其沉降，最終取得了鐵精礦全鐵品位為63.55%、鐵回收率為71.34%較好的技術(shù)指標(biāo)。幸偉中等[14]在利用團(tuán)聚磁種分選法處理細(xì)粒鐵礦時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用細(xì)磨磁鐵礦的效果比人造磁種差。導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因主要是磁種粒度的差別，人造磁種粒度此細(xì)磨磁鐵礦小得多，因而粒子數(shù)目要大得多，加之粒子小表面能大更加易于與鐵礦粒子粘附形成團(tuán)聚。

為回收細(xì)磨人工磁鐵礦中微細(xì)粒級(jí)磁性有用礦物，試用相對(duì)于人造磁種粒級(jí)較粗的天然磁種作為試驗(yàn)磁種，并以此為磁核，使微細(xì)粒級(jí)磁性相對(duì)較弱的有用礦物粘附在天然磁種顆粒表面，并形成磁團(tuán)；從而降低微細(xì)粒級(jí)有用礦物的損失量，提高相應(yīng)的金屬回收率。論文通過考察磁種粒度范圍、磁種配比、磁場(chǎng)強(qiáng)度3個(gè)條件，探索了磁種對(duì)于提高細(xì)磨人工磁鐵礦弱磁選回收率的可行性，為合理利用鐵礦資源提供了選礦技術(shù)依據(jù)。

1　試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1礦樣

試樣由武鋼恩施鐵礦開發(fā)有限公司提供，原礦鐵品位 43.71%，粒度 0～10mm。樣品均經(jīng)粗碎、細(xì)碎至粒度范圍為0～2mm，在煤配比為10%，焙燒溫度為750℃條件下，于馬弗爐中焙燒80min，焙燒礦冷卻后磨至一定粒度，采用RK/CRSΦ400×300mm濕式弱磁選機(jī)進(jìn)行磁選得到精礦。最終得到的人工磁鐵礦精礦全鐵品位為56.35%，并將其細(xì)磨至-0.0308mm含量占95%以上，并將其作為試驗(yàn)研究礦樣。

1.2磁種

作為磁種的天然磁鐵礦來(lái)自武鋼程潮鐵礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，化學(xué)分析結(jié)果見表1。由表可知磁種的全鐵品位較高于試驗(yàn)礦樣。磁種所用的天然磁鐵礦主要通過物理方法對(duì)礦物進(jìn)行輥磨后制得，此類制作方法雖然簡(jiǎn)單、易操作，但存在磨礦時(shí)間難以把握容易過磨，磁種的回收再利用較難等缺點(diǎn)[15]。將該天然磁鐵礦分別篩成+0.074mm、-0.074mm～+0.044mm、-0.044mm～+0.0385mm、-0.0385mm～+0.0308mm、-0.0308mm五個(gè)不同粒級(jí)待用。

表1　磁種所用天然磁鐵礦的多元素分析/%

1.3礦物的比磁化系數(shù)

采用法拉第法分別測(cè)量+0.074mm、-0.074mm～+0.045mm、-0.045mm～+0.0385mm、-0.0385mm～+0.0308mm、-0.0308mm等5個(gè)不同粒級(jí)的天然磁鐵礦和人工磁鐵礦的比磁化系數(shù)，結(jié)果見表2。

由表2可見，相同粒級(jí)天然磁鐵礦的比磁化系數(shù)明顯高于人工磁鐵礦，說明其在相同磁場(chǎng)中磁性也將高于人工磁鐵礦。隨著粒級(jí)的減小，兩種礦樣的比磁化系數(shù)均減小。這是由于隨著粒度的減小，每一個(gè)礦粒中包含的磁疇數(shù)減少，磁化時(shí)，磁疇壁的移動(dòng)相對(duì)減少，磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸起主導(dǎo)作用；而磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)所需的能量比磁疇壁移動(dòng)要大的多，所以隨著粒度的減小，磁性礦物的比磁化系數(shù)減小[16]。因此在細(xì)磨的過程中，隨著微細(xì)粒級(jí)的含量升高，其磁性也隨之降低。因此引入天然強(qiáng)磁性礦物作為磁種，以提高微細(xì)粒級(jí)人工磁鐵礦的回收率。

2　弱磁選試驗(yàn)

磁種的粒度、含量以及外界磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素都有可能影響磁團(tuán)聚效果。因此試驗(yàn)主要從磁種粒度、磁種配比、磁場(chǎng)強(qiáng)度3個(gè)主要影響因素，來(lái)考察磁種對(duì)細(xì)磨焙燒人工磁鐵礦在磁選過程中的影響。稱取30g -0.0308mm含量占95%、全鐵品位為56.35%的人工磁鐵礦精礦溶于100mL水中，加入相應(yīng)的磁種，以 1200r/min的強(qiáng)轉(zhuǎn)速進(jìn)行強(qiáng)攪拌3min進(jìn)行分散，并使用RK/CXG-Φ50磁選管收集磁性顆粒。

2.1磁種粒度試驗(yàn)

選取-0.0308mm含量占95%，全鐵品位為56.35%人工磁鐵礦精礦作為礦樣，磁種選取自武鋼程潮鐵礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的天然磁鐵礦，添加量初步定為礦樣質(zhì)量的2%，磁選場(chǎng)強(qiáng)為86.4kA/m。在此條件下考察了磁種粒度對(duì)人工磁鐵礦分選過程的影響，分別采用-0.074mm～+0.045mm、-0.045mm～+0.0385mm、-0.0385mm～ +0.0308mm、-0.0308mm四個(gè)不同粒級(jí)的天然磁鐵礦作為試驗(yàn)磁種。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

表2　不同粒級(jí)的礦物的比磁化系數(shù)

圖1　磁種粒度對(duì)人工磁鐵礦分選效果的影響

由圖1可看出，隨著磁種粒度的增大，鐵精礦品位先增加后減小，回收率也有相同趨勢(shì)；并且全鐵品位和鐵回收率在磁種粒度在-0.0385～+0.0308mm范圍內(nèi)達(dá)到最大值，在此條件下可以得到全鐵品位為59.01%，鐵回收率為85.57%的精礦。因此磁種的最佳粒度范圍是-0.0385～+0.0308mm。

2.2磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

選取全鐵品位56.35%，-0.0308mm含量為95%的人工磁鐵精礦進(jìn)行試驗(yàn)，選擇粒度范圍-0.0385～+0.0308mm的程潮天然磁鐵作為磁種，添加量定為礦樣質(zhì)量的2%。在此條件下考察了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于磁種提高人工磁鐵礦分選效果的影響。鑒于粒度試驗(yàn)的回收率較高，全鐵品位提升不大，故應(yīng)選用更低的磁場(chǎng)強(qiáng)度。磁選場(chǎng)強(qiáng)條件分別為9.6kA/m、28.8kA/m、48kA/m、67.2kA/m、86.4kA/m。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2　磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)人工磁鐵礦分選效率的影響

由圖2可看出隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵精礦的品位先增加后小幅減小，回收率則逐漸增大，綜合各項(xiàng)指標(biāo)最終確定最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度為67.2kA/m，在此磁場(chǎng)強(qiáng)度下，得到全鐵品位為59.63%，鐵回收率為78.64%的精礦。

2.3磁種配比試驗(yàn)

選取-0.0308mm含量占95%，全鐵品位為56.35%人工磁鐵礦精礦作為礦樣，磁種選擇粒度范圍為-0.0385mm～+0.0308mm的人工磁鐵礦，磁選場(chǎng)強(qiáng)定為67.2kA/m?？疾齑欧N的添加量對(duì)于人工磁鐵礦分選效率的影響，磁種的添加量分別占礦樣的質(zhì)量0%，1%，2%，3%，4%。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。如圖3所示，全鐵品位隨著配比的增加先增大后減小，鐵精礦全鐵品位隨著配比的增加先增大后減小，當(dāng)配比達(dá)到3%時(shí)達(dá)到最大；鐵回收率則隨著配比的增加逐漸增加。綜合考慮確定磁種配比最佳條件為試樣質(zhì)量的3%，此時(shí)得到全鐵品位為62.02%，回收率達(dá)到61.86%的精礦。假設(shè)磁種全部被回收至精礦，扣除磁種對(duì)鐵品位的影響，可求得實(shí)際精礦全鐵品位為61.58%，鐵回收率為59.68%，而未加磁種的一組試驗(yàn)，得到的鐵精礦全鐵品位只有58.29%，鐵回收率僅為47.12%。

圖3　磁種配比對(duì)人工磁鐵礦分選效率的影響

3　結(jié)　論

1) 隨著磁種粒度的增大，鐵精礦品位和回收率先增加后減小，當(dāng)天然磁種粒度在-0.0385mm～+0.0308mm范圍內(nèi)達(dá)到最大值，鐵精礦品位為59.01%，鐵回收率為85.07%，即微細(xì)粒級(jí)的有用礦物對(duì)磁種的吸附效率較好。

2) 隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵精礦品位先增加后減小，鐵回收率則一直增加，最終確定最佳磁場(chǎng)強(qiáng)度為67.2kA/m，即在此磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁團(tuán)聚效果更好，吸附更為充分。在此磁場(chǎng)強(qiáng)度下，得到鐵精礦品位為59.63%，鐵回收率為78.64%。

3) 隨著磁種配比含量的增加，品位先增加后減小，回收率逐漸增加。在磁種配比為3%時(shí)，實(shí)際鐵精礦品位(扣除磁種的影響)為61.58%，鐵回收率達(dá)到59.68%，對(duì)比相同條件下未加磁種的試驗(yàn)全鐵品位提高了3.29%，鐵回收率提高了12.56%，說明磁種的添加對(duì)于人工磁鐵礦的分選效率的提高具有較好的效果。

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Improving the recovery rate of weak magnetic separation of fine grinding artificial magnetite ore

YIN Jia-qi，XU An-bang，ZHANG Han-quan

(School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430070，China)

In view of magnetic reduction roasting-fine grinding-magnetic separation process of high phosphorus oolitic hematite，many fine particles produced in the fine grinding process have an adverse effect in subsequent magnetic separation process.According to the principle of magnetic aggregation，the natural magnetic seeds was introduced into the experiment in order to selectively adsorb the fine particle iron minerals，and to investigate its effect on the recovery of iron in the process of improving the weak magnetic separation process.This experiment determined that the optimum magnetic particle size range was -0.0385mm～+0.0308mm，the magnetic field intensity was 67.2kA/m and the magnetic seed ratio was 3%.Under the optimal conditions，the actual grade of iron concentrate is 61.58%，and the recovery rate of iron is 59.68%.In ensuring that the total iron grade of the iron concentrate was increased at the same time，the recovery rate was increased by 12.56% compared with the same condition without magnetic seeds.

artificial magnetite；fine grain size；magnetic aggregation；magnetic seeds

2016-08-02

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(編號(hào)：51474161)

殷佳琪(1993-) ，男，湖北武漢人，碩士研究生，主要從事選礦理論與工藝方面的研究。

張漢泉(1971-)，博士, 教授，主要從事礦物加工、造塊理論與工藝方面的研究。E-mail: 13477022296@139.com。

TD981

A

1004-4051(2016)10-0133-04