劉　暢李艷軍孫　鎮(zhèn)劉　杰宮貴臣

（1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽110819；2.中國有色集團沈陽有色金屬研究院，遼寧沈陽110141）

超級鐵精礦是指Fe品位≥71%、SiO2含量≤2%的深加工鐵精礦，也常稱作超純鐵精礦、高純鐵精礦等[1]。超級鐵精礦除了可由極富的礦石（如巴西某地的赤鐵礦SiO2含量為0.50%左右）直接提取外，一般都要以商品鐵精礦為原料制備。根據(jù)商品鐵精礦中脈石礦物種類、嵌布粒度以及與鐵礦物的嵌布關(guān)系，制備超級鐵精礦的常見工藝包括浮選、磁選、電選和細篩等。作為一種具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦凸δ懿牧?，超級鐵精礦應(yīng)用廣泛，其既可用于生產(chǎn)直接還原鐵、制取粉末冶金用鐵粉、生產(chǎn)磁性材料以及合成氨催化劑，也在廢水處理、食品保鮮、化工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1-2]。超級鐵精礦具有高技術(shù)含量以及高附加值的特點，決定了其具有巨大的經(jīng)濟價值。由普通鐵精礦粉深加工生產(chǎn)超級鐵精礦能夠在較少增加成本的情況下顯著提高經(jīng)濟效益和社會效益，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)資源的潛在價值[3]。

本研究以河北某鐵品位為34.25%的鐵礦石為原料，進行了超級鐵精礦加工工藝研究。

1　試驗原料及方法

1.1　試驗原料

試驗所用原料為河北某選礦廠提供的鐵礦石，礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，XRD衍射圖譜分析結(jié)果見圖1，鐵相態(tài)分析結(jié)果見表2。

根據(jù)表1和圖1可知，原礦Fe品位為34.52%，主要脈石成分為SiO2，含量為43.78%，是選礦過程中的主要分離對象；此外，原礦中Al2O3、MgO的含量也較高，分別為2.18%、1.62%。

由表2可知，原礦中的鐵主要賦存于磁鐵礦中，分布率達92.87%，與XRD圖譜的分析結(jié)果吻合，因此，磁鐵礦是選礦過程中的主要回收對象，另有少量的鐵賦存于硅酸鐵、氧化鐵和碳酸鐵中。

1.2　試驗方法

根據(jù)原礦性質(zhì)及探索試驗，確定采用圖2所示的流程進行選別工藝條件研究。試驗選用的磨礦設(shè)備為 XMQ-Φ240×90型球磨機，弱磁選設(shè)備為Φ150×100型筒式磁選機，磁選柱規(guī)格為Φ100（恒定電流為1.0 A、脈動電流為2.2 A），浮選設(shè)備為XFGⅡ型掛槽浮選機，反浮選捕收劑為陽離子捕收劑YS-3，為高效復(fù)合捕收劑，對硅酸鹽礦物具有高選擇性和強捕收性能[4]。

2　試驗結(jié)果及分析

2.1　條件試驗

2.1.1一段磨礦細度試驗

磨礦細度是影響分選效果的關(guān)鍵因素，為使目的礦物達到單體解離，從而獲得更好的選別指標(biāo)，需要通過試驗確定適宜的磨礦細度。為確定一段選別的適宜磨礦細度，采用了1次弱磁粗選（磁場強度為99.52 kA/m）、1次磁選柱精選流程，試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可知，一段磨礦細度從-0.074 mm占30%提高至-0.074 mm占50%，磁選柱精選精礦鐵品位由65.01%大幅提高至69.00%，回收率由93.94%小幅降低至93.82%；繼續(xù)提高磨礦細度至-0.074 mm占90%，磁選柱精選精礦鐵品位小幅上升至69.89%，但鐵回收率明顯下降至91.80%，這可能是由于磨礦細度過細導(dǎo)致微細粒磁鐵礦在礦漿流的沖擊下流失在尾礦中。綜合考慮，確定一段磨礦產(chǎn)品細度為-0.074 mm占50%。

2.1.2弱磁粗選磁場強度試驗

磁場強度是影響弱磁選機選別效果的重要因素，為確定弱磁粗選適宜的磁場強度，針對細度為-0.074 mm占50%的一段磨礦產(chǎn)品，進行了1次弱磁粗選試驗，結(jié)果見圖4。

由圖4可知，弱磁粗選磁場強度從60 kA/m提高至119.43 kA/m，弱磁選粗精礦鐵品位由67.31%下降至66.64%，鐵回收率由93.01%上升至94.48%，兩者均變化不明顯。綜合考慮，確定弱磁粗選磁場強度為99.52 kA/m，對應(yīng)的弱磁選粗精礦鐵品位為66.97%、鐵回收率為94.16%。

2.1.3二段磨礦細度試驗

要進一步提高精礦鐵品位就必須進一步提高鐵礦物的單體解離度，因此，就必須對磁選柱精選精礦進行再磨[5]。為確定二段磨選的適宜磨礦細度，采用了1次弱磁精選流程（弱磁精選磁場強度為99.52 kA/m），試驗結(jié)果見表3。

由表3可知，二段磨礦細度從-0.038 mm占60%提高到97%，弱磁精選精礦鐵品位由71.28%提高至71.77%，鐵作業(yè)回收率由98.57%降至97.85%，酸不溶物含量由0.66%降至0.31%，而SiO2含量則由0.53%降至0.29%后又升至0.34%。綜合考慮，確定二段磨礦細度為-0.038 mm占95%，對應(yīng)的弱磁精選精礦鐵品位為71.45%、鐵作業(yè)回收率為97.91%、SiO2含量為0.29%、酸不溶物含量為0.33%。

2.1.4弱磁精選磁場強度試驗

為了考察弱磁精選磁場強度對選別指標(biāo)的影響，針對細度為-0.038 mm占95%的二段磨礦產(chǎn)品，采用了1次弱磁精選流程，試驗結(jié)果見圖5。

由圖5可知，弱磁精選磁場強度從60 kA/m提高至119.43 kA/m，弱磁精選精礦鐵品位由71.96%微幅下降至71.02%，弱磁精選精礦鐵作業(yè)回收率由97.13%微幅上升至97.99%。綜合考慮，確定弱磁精選磁場強度為99.52 kA/m，對應(yīng)的弱磁精選精礦鐵品位為71.45%、鐵作業(yè)回收率為97.91%。

2.1.5反浮選捕收劑YS-3用量試驗

大量的研究和工業(yè)實踐表明，磁選鐵精礦陽離子反浮選工藝能夠有效降低鐵精礦的SiO2含量[6-7]。鑒于弱磁精選精礦的酸不溶物和SiO2含量有下降的空間，且考慮到實際生產(chǎn)中的指標(biāo)與實驗室試驗指標(biāo)會有一定差距，因此對弱磁精選精礦進行了反浮選脫硅試驗。試驗以弱磁精選精礦為原料考察了捕收劑YS-3用量（對原礦）對反浮選精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見表4。

由表4可見，隨著YS-3用量的增加，反浮選精礦鐵品位變化不大，但鐵作業(yè)回收率大幅度下降，SiO2含量穩(wěn)定在0.19%左右，酸不溶物含量穩(wěn)定在0.24%左右，均達到合格標(biāo)準。綜合考慮，確定YS-3的用量為100g/t，對應(yīng)的反浮選精礦鐵品位為71.62%、鐵作業(yè)回收率為81.00%、SiO2含量為0.19%、酸不溶物含量為0.24%，達到超級鐵精礦質(zhì)量標(biāo)準。

2.2　全流程試驗

在條件試驗基礎(chǔ)上進行了全流程試驗，試驗流程見圖6，結(jié)果見表5，超級鐵精礦多元素分析結(jié)果見表6。

由表5、表6可見，采用圖6所示的流程處理礦石，可獲得鐵品位為71.62%、鐵回收率為73.47%、SiO2含量為0.19%、酸不溶物含量為0.24%的低雜質(zhì)合格超級鐵精礦，以及鐵品位70.07%、鐵回收率為18.92%的普通鐵精礦。

3　結(jié)語

（1）河北某鐵礦石鐵品位為34.52%，主要雜質(zhì)SiO2含量為43.78%，Al2O3、MgO含量分別為2.18%、1.62%。礦石中的鐵主要賦存在磁鐵礦中，占總鐵的92.87%，另有少量的鐵賦存于硅酸鐵、氧化鐵和碳酸鐵中。

（2）礦石在一段磨礦細度為-0.074 mm占50%的情況下經(jīng)1次弱磁粗選1次磁選柱精選，磁選柱精選精礦二段磨礦至-0.038 mm占95%的情況下經(jīng)1次弱磁精選1次反浮選（捕收劑YS-3用量為100 g/t）流程處理，最終獲得鐵品位為71.62%、鐵回收率為73.47%、SiO2含量為0.19%、酸不溶物含量為0.24%的低雜質(zhì)合格超級鐵精礦，以及鐵品位70.07%、鐵回收率為18.92%的普通鐵精礦。