陳文輝　劉　佳

(六盤(pán)水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院)

我國(guó)富鐵礦和易選貧鐵礦資源較匱乏，大部分鐵礦石為復(fù)雜難選鐵礦石，具有貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)，利用率較低。我國(guó)鐵礦資源中，難選鐵礦石約占鐵礦資源總量的1/3[1]，而鮞狀赤鐵礦礦石約占鐵礦資源儲(chǔ)量的1/9[2]。由于鮞狀赤鐵礦礦石的原礦品位低，含有磷、硫等有害雜質(zhì)[3]，且嵌布粒度細(xì)、嵌布關(guān)系復(fù)雜等[4]，使得選礦難度加大。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鮞狀赤鐵礦的選礦研究主要包括以下幾種方法：階段磨礦—強(qiáng)磁選—重選[5]，階段磨礦—強(qiáng)磁選—反浮選[6]，選擇性聚團(tuán)—反浮選，強(qiáng)磁選、重選、浮選聯(lián)合流程，磁化焙燒—磁選及直接還原—磁選[7]。貴州鮞狀赤鐵礦屬南方寧鄉(xiāng)式赤鐵礦，低硫高磷，因其難選和交通不便，尚未大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用[8]。因此，針對(duì)貴州某鮞狀赤鐵礦為開(kāi)發(fā)出經(jīng)濟(jì)有效的提鐵除雜工藝，獲得高品位鐵精礦進(jìn)行研究，以期提供一種有效可行的工藝方法。

1　原礦物化性質(zhì)分析

原礦石為紅褐至褐紅色，鮞狀結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為鮞狀赤鐵礦，鮞粒呈橢球狀或扁球狀，直徑約0.3 mm，鮞粒緊密堆積，鮞粒之間由赤鐵礦及黏土礦物膠結(jié)，礦石硬度較大。

1.1　原礦XRD分析

原礦主要礦物組成及含量見(jiàn)表1。

表1　原礦主要礦物成分及含量　%

由表1可知，該鮞狀赤鐵礦礦物種類較少，赤鐵礦含量高達(dá)70.95%，主要脈石礦物是石英，含量為15.82%；其次是高嶺石，含量為5.76%，其他硅酸鹽礦物如蒙脫石、伊利石等含量較少。因此，試驗(yàn)可采用強(qiáng)磁選聯(lián)合反浮選除雜，主要是脫除其中的石英及硅酸鹽礦物。

1.2　原礦化學(xué)多元素分析

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果　%

由表2可知：①礦石中的有價(jià)元素主要是鐵，礦石中TFe與FeO比值為12.39，酸堿性系數(shù)為0.18，說(shuō)明該原礦為酸性礦石；②礦石中的造渣組分主要是SiO2和Al2O3，其含量分別為26.35%和5.44%。礦石中的有害雜質(zhì)元素為硫和磷，其中硫的含量較低，而磷的含量則較高，為0.41%，可采用反浮選降低礦石中的磷含量；綜合分析可知該原礦為具有低硫高磷特點(diǎn)的單一酸性氧化鐵礦石。

1.3　原礦鐵物相分析

對(duì)原礦進(jìn)行鐵物相分析，分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　原礦鐵物相分析結(jié)果　%

由表3可知，鐵的賦存狀態(tài)較為簡(jiǎn)單，主要以獨(dú)立礦物存在，呈赤(褐)鐵礦產(chǎn)出的高價(jià)氧化鐵占96.21%。

1.4　原礦粒度組成分析

利用對(duì)輥式破碎機(jī)將原礦破碎到-2 mm后進(jìn)行篩分分析，考察各粒級(jí)產(chǎn)品中鐵的分布，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　原礦篩分分析結(jié)果

由表4可知，原礦粗粒級(jí)含量多，其他粒級(jí)含量較少，且隨著粒級(jí)的減小，產(chǎn)率降低，說(shuō)明該鮞狀赤鐵礦硬度較大，不容易破碎。全鐵品位與粒級(jí)組成變化沒(méi)有一定的規(guī)律，總體來(lái)說(shuō)細(xì)粒級(jí)全鐵品位高，粗粒級(jí)全鐵品位低，說(shuō)明了鮞狀赤鐵礦嵌布粒度較細(xì)，需細(xì)磨精選。

2　試驗(yàn)方法與設(shè)備

分選產(chǎn)品全鐵品位采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，磁選試驗(yàn)采用XCSQ-50×70濕式強(qiáng)磁選機(jī)，反浮選試驗(yàn)采用XFD實(shí)驗(yàn)室用單槽1.0L浮選機(jī)。

3　強(qiáng)磁—反浮選試驗(yàn)

3.1　強(qiáng)磁選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 352.8 kA/m的條件下，考察磨礦細(xì)度對(duì)濕式強(qiáng)磁選分選效果的影響，磨礦細(xì)度分別為-0.075 mm粒級(jí)含量占59.92%、69.68%、76.92%、85.47%和95.22%，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，在磁場(chǎng)強(qiáng)度不變的條件下，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵精礦全鐵品位呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，但增加幅度不明顯，在磨礦細(xì)度為-0.075 mm 95.22%的條件下，精礦全鐵品位最高，達(dá)44.65%；而鐵精礦鐵回收率則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在磨礦細(xì)度為-0.075 mm 69.68%的條件下達(dá)到最高，為82.36%。綜合鐵精礦中全鐵品位和鐵回收率分析，同時(shí)考慮到粗選作業(yè)優(yōu)先保證回收率的情況下，確定磨礦細(xì)度為-0.075 mm 69.68%。

圖1　不同磨礦細(xì)度磁選試驗(yàn)結(jié)果

3.2　磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.075 mm 69.68%的條件下，考察不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)分選效果的影響，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為1 114.1、1 193.7、1 273.2、1 352.8、1 432.4、1 512.0 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2　不同磁場(chǎng)強(qiáng)度分選試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，鐵精礦中全鐵品位先升高后降低，但變化幅度不大，基本穩(wěn)定在42%～44%；在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 432.4 kA/m時(shí)，鐵精礦全鐵品位最高，達(dá)43.70%；鐵精礦中鐵回收率的變化沒(méi)有一定的規(guī)律，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 432.4 kA/m時(shí)，回收率最高，達(dá)83.21%，而磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 273.2 kA/m時(shí)，回收率最低，為81.13%；綜合鐵精礦中全鐵品位和鐵回收率分析，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 432.4 kA/m時(shí)，分選效果更優(yōu)。

綜合磨礦細(xì)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)結(jié)果，確定強(qiáng)磁粗選工藝磨礦細(xì)度為-0.075 mm 69.68%、磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 432.4 kA/m。

3.3　階磨階選，磁—浮聯(lián)合分選試驗(yàn)

由原礦篩分分析結(jié)果可知，細(xì)粒級(jí)全鐵品位高，粗粒級(jí)全鐵品位低，而且通過(guò)強(qiáng)磁粗選試驗(yàn)結(jié)果可知，由于鮞狀赤鐵礦嵌布粒度細(xì)，在粗磨條件下進(jìn)行強(qiáng)磁選，粗精礦全鐵品位提高幅度不大但可預(yù)先除去大部分脈石礦物，同時(shí)降低泥化現(xiàn)象；通過(guò)原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果可知，該礦石磷含量較高。因此，考慮采用階磨階選工藝，即一段磁選精礦再磨，再次利用濕式強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行強(qiáng)磁選，二段磁選精礦進(jìn)行反浮選，反浮選藥劑主要有NaOH、可溶性淀粉、CaCl2以及改性油酸鈉ZZN等。通過(guò)細(xì)磨強(qiáng)磁選提高鐵精礦全鐵品位，同時(shí)利用反浮選盡量降低鐵精礦中的雜質(zhì)磷含量，進(jìn)一步提高鐵精礦質(zhì)量。主要考察二段強(qiáng)磁選時(shí)磨礦細(xì)度對(duì)后續(xù)分選的影響，試驗(yàn)流程及藥劑用量見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3　階磨階選、磁—浮聯(lián)合試驗(yàn)流程

圖4　階磨階選、磁—浮聯(lián)合試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可見(jiàn)，隨著磨礦細(xì)度的提高，經(jīng)過(guò)該強(qiáng)磁—反浮選流程分選后，鐵精礦中全鐵品位和鐵回收率都呈現(xiàn)先升高后下降趨勢(shì)，在細(xì)度為-0.075 mm 92%時(shí)，全鐵品位和回收率達(dá)到最高，分別為52.50%和51.30%；進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度，鐵精礦全鐵品位和鐵回收率都降低，尤其是鐵回收率下降較為明顯，主要是由于繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，細(xì)粒級(jí)含量增大，泥化現(xiàn)象加重，回收效果變差，導(dǎo)致鐵回收率突然下降。綜合分析，在磨礦細(xì)度為-0.075 mm 92%時(shí)，磁浮聯(lián)合分選效果較優(yōu)。

4　鐵精礦化學(xué)多元素分析

對(duì)磁浮聯(lián)合階磨階選試驗(yàn)獲得的鐵精礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，以確認(rèn)所獲得的鐵精礦質(zhì)量，確保資源較大化利用，其結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果　%

由表5可知，鐵精礦全鐵品位為52.84%，SiO2含量為11.80%，雜質(zhì)硫、磷含量分別為0.12%和0.13%，符合質(zhì)量要求。

5　結(jié)　論

(1)貴州某鮞狀赤鐵礦的礦物組成和鐵賦存狀態(tài)較為簡(jiǎn)單，但嵌布粒度較細(xì)，需細(xì)磨才能有效提高鐵精礦全鐵品位，但細(xì)磨過(guò)程中容易發(fā)生泥化現(xiàn)象，導(dǎo)致強(qiáng)磁選選擇性變差。

(2)采用強(qiáng)磁—反浮選工藝可有效分選該類型鮞狀赤鐵礦，在磨礦產(chǎn)品較粗的條件下對(duì)鐵精礦中鐵回收率的增加更有利，而在磨礦產(chǎn)品較細(xì)的條件下，則對(duì)全鐵品位的提高更加有利。

(3)該鮞狀赤鐵礦采用階磨階選，經(jīng)兩段強(qiáng)磁選后再經(jīng)一段反浮選提鐵除雜，鐵精礦全鐵品位可達(dá)52.50%，鐵回收率為51.30%，有害雜質(zhì)磷含量可降低到0.13%。

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