劉 軍 楊任新 王 炬 陸 虎

（1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000；2.馬鋼（集團(tuán)）控股有限公司姑山礦業(yè)公司，安徽馬鞍山243181）

中國的鐵礦資源具有“貧、細(xì)、雜、散”的特點(diǎn)，根據(jù)磁選分離效果，常把-74 μm的赤鐵礦和-56 μm的磁鐵礦稱為細(xì)粒鐵礦，而將-45 μm的赤鐵礦和-30 μm的磁鐵礦稱為微細(xì)粒鐵礦，-30 μm的赤鐵礦稱為極微細(xì)粒鐵礦［1］?！笆晃濉逼陂g，馬鞍山礦山研究院在微細(xì)粒鐵礦的高效開發(fā)利用方面做了大量卓有成效的研究工作，如參與承擔(dān)了“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《微細(xì)粒復(fù)雜難選磁赤鐵礦高效選礦技術(shù)研究》，現(xiàn)項(xiàng)目依托單位太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)公司已建成投產(chǎn)2 200萬t/a的微細(xì)粒復(fù)雜難選磁赤混合鐵礦選礦廠，采用階段磨礦—弱磁—強(qiáng)磁—陰離子反浮選工藝，在最終磨礦細(xì)度-0.038 5 mm占85%的條件下，獲得的鐵精礦鐵品位大于65%、鐵回收率大于70%。

馬鋼集團(tuán)姑山鐵礦一直為馬鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司的重要“糧倉”之一，同時(shí)也是全國重點(diǎn)黑色冶金礦山。姑山鐵礦鐵精礦品位一直維持在57.0%左右，不能滿足目前鋼鐵工業(yè)的需要，以其為代表的極微細(xì)粒赤鐵礦石選礦工藝技術(shù)亟待突破?？v觀姑山鐵礦選礦廠選礦工藝流程的演變歷史可以發(fā)現(xiàn)，姑山赤鐵礦的選礦工藝緊跟時(shí)代步伐，無論是20世紀(jì)70年代采用的強(qiáng)磁—正浮選工藝，80年代采用的離心重選工藝，還是90年代采用的脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選工藝，姑山赤鐵礦的選礦工藝一直緊跟甚至引領(lǐng)國內(nèi)赤鐵礦選礦工藝技術(shù)的最新進(jìn)展，在當(dāng)時(shí)都取得了明顯優(yōu)于前一時(shí)代技術(shù)的選別指標(biāo)，尤其是脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選，在姑山礦首次實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，對中國赤鐵礦石選礦工藝技術(shù)進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。

近年來，隨著姑山鐵礦即將由露天開采轉(zhuǎn)為地下開采，礦石性質(zhì)可能發(fā)生變化，且現(xiàn)有選礦工藝流程的鐵精礦質(zhì)量已不能適應(yīng)當(dāng)前礦山及鋼鐵行業(yè)的需要，因此，有必要對其選礦工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，在查閱大量相關(guān)研究報(bào)告及文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了探索選礦試驗(yàn)研究，為后續(xù)研究工作提供參考。

1 礦石性質(zhì)

姑山赤鐵礦石化學(xué)多元素分析和鐵物相分析結(jié)果分別見表1、表2。

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由表1、表2可見：姑山鐵礦石可回收的元素為鐵，鐵主要以赤鐵礦的形式存在，赤鐵礦占有率達(dá)95.63%；雜質(zhì)成分主要為SiO2、Al2O3；有害元素P含量高、S含量較低。

礦石工藝礦物學(xué)研究表明：鐵礦石系石英質(zhì)赤鐵礦，鐵硅共生密切，硬度系數(shù)f=12～18，難磨；礦石以角礫狀、致密塊狀構(gòu)造為主，鐵礦物與脈石礦物嵌布粒度極微細(xì)，當(dāng)磨至-200目占44%左右時(shí)，鐵、石英的單體解離度分別為49.19%、32.50%；當(dāng)磨至-200目占85%左右時(shí)，鐵礦物、石英的單體解離度也只有60.39%、34.14%，欲使姑山鐵礦石中微細(xì)粒浸染狀石英與赤鐵礦完全解離，需磨至-0.029 6 mm（-500目），屬國內(nèi)典型的難磨難選赤鐵礦石［2］。

2 姑山極微細(xì)粒赤鐵礦石選礦工藝流程演變

2.1 設(shè)計(jì)流程

姑山赤鐵礦石選礦廠建成于1978年，設(shè)計(jì)依據(jù)為馬鞍山礦山研究院1973年提交的《馬鋼姑山鐵礦石選礦試驗(yàn)研究報(bào)告》，該報(bào)告推薦的選礦工藝流程為原礦（-12 mm）經(jīng)濕式篩分分級、粗粒級經(jīng)跳汰重選得塊精礦并拋棄部分塊尾礦、跳汰中礦與濕式篩分篩下產(chǎn)品合并后磨礦—強(qiáng)磁—再磨—正浮選流程（見圖1）［3］。

2.2 技改歷程

隨著選礦設(shè)備的不斷更新與進(jìn)步，尤其是強(qiáng)磁輥式干選設(shè)備以及立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選設(shè)備出現(xiàn)后，姑山鐵礦選礦廠結(jié)合自身生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行了一系列的技術(shù)改造。姑山鐵礦選礦廠建成投產(chǎn)至今，大的技術(shù)改造主要有如下幾次。

（1）1978年，采用螺旋選礦機(jī)取代強(qiáng)磁選選別跳汰中礦粗磨產(chǎn)品，獲得較好指標(biāo)［4］。

（2）采用感應(yīng)輥式強(qiáng)磁機(jī)處理跳汰中礦，強(qiáng)磁拋尾后進(jìn)入主廠房，經(jīng)一段球磨磨細(xì)至-0.074 mm占50%左右，一段分級采用φ500 mm旋流器，二段分級采用φ350 mm旋流器，沉砂經(jīng)螺旋溜槽分選，φ350 mm旋流器溢流采用離心機(jī)選別［5］。

（3）馬鞍山礦山研究院于1982年6月對姑山鐵礦選礦廠球磨分級溢流進(jìn)行了強(qiáng)磁選試驗(yàn)［6］。在實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)磁選試驗(yàn)及現(xiàn)場單機(jī)強(qiáng)磁選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了1臺SQC-6-2770A型濕式強(qiáng)磁選機(jī)與現(xiàn)場SQC-6-2770型濕式強(qiáng)磁選機(jī)組成1粗1精磁選流程。當(dāng)給礦鐵品位為35.87%時(shí)，經(jīng)1粗1精選別可獲得精礦鐵品位57.48%、回收率70.56%的生產(chǎn)指標(biāo)［5］。

（4）1986年5月—1989年10月，為了提高姑山鐵礦鐵精礦品位及金屬回收率，磨選系統(tǒng)改用磨礦—SQC強(qiáng)磁粗選—再磨—SQC強(qiáng)磁精選—脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁精掃選工藝，可獲得精礦鐵品位58.17%、回收率75.12%的生產(chǎn)指標(biāo)。該工藝于1990年12月通過原冶金部組織的技術(shù)鑒定，1992年11月完成工藝流程改造工程并投產(chǎn)。多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該工藝生產(chǎn)順行，指標(biāo)穩(wěn)定，操作方便，利于管理，是國內(nèi)選別難選赤鐵礦石的成功案例，對同類型礦山具有推廣借鑒意義［2］。

2.3 現(xiàn)有流程

2000年以來，隨著馬鋼股份公司對姑山礦業(yè)公司產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，姑山礦業(yè)公司塊礦生產(chǎn)工藝采用PHMS型干式永磁強(qiáng)磁選機(jī)取代跳汰機(jī)分選6～12 mm赤鐵礦，粉精礦生產(chǎn)工藝采用階段磨選、Slon強(qiáng)磁粗選—Slon強(qiáng)磁精選—Slon強(qiáng)磁掃選取代SQC強(qiáng)磁粗選—SQC強(qiáng)磁精選—Slon強(qiáng)磁掃選1粗1精1掃工藝，洗礦細(xì)泥濃縮后采用脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選技術(shù)回收，塊礦鐵品位達(dá)到53.0%（后因采出礦石性質(zhì)變化塊精礦鐵品位逐步降低，目前僅為48.0%左右）、粉精礦鐵品位達(dá)到58.0%［7］。至此，姑山鐵礦選 礦廠選礦工藝流程沿用至今，現(xiàn)采用流程見圖2。

3 姑山赤鐵礦石現(xiàn)采用選礦工藝流程分析

對姑山赤鐵礦選別指標(biāo)差的原因，初步分析如下。

（1）姑山鐵礦選礦廠設(shè)計(jì)的塊精礦TFe品位55%，而如今所產(chǎn)塊精礦TFe品位僅為48%，且有害元素P含量超標(biāo)，因此已無必要再出塊精礦產(chǎn)品。

（2）現(xiàn)有選礦工藝礦石入選粒度粗，單體解離度不夠。當(dāng)?shù)V石磨至-200目占85%左右時(shí)（目前磨選系統(tǒng)二段磨礦細(xì)度），鐵、石英的單體解離度分別為60.39%、34.14%，獲得的鐵精礦鐵品位約57%。提高磨礦粒度后能否獲得更高鐵品位的鐵精礦，有待于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

綜上所述，結(jié)合目前姑山赤鐵礦即將由露天轉(zhuǎn)入地下開采，礦石性質(zhì)也可能發(fā)生變化，有必要對姑山鐵礦的鐵精礦產(chǎn)品質(zhì)量重新定位、選礦工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，研究出適應(yīng)目前鋼鐵工業(yè)形勢發(fā)展需要的選礦工藝流程。

4 實(shí)驗(yàn)室探索試驗(yàn)結(jié)果

由于姑山鐵礦選礦廠所產(chǎn)塊精礦TFe品位僅為48%，遠(yuǎn)不能滿足鋼鐵工業(yè)的需要，因此本次探索試驗(yàn)暫不考慮預(yù)先選出塊精礦，直接對原礦進(jìn)行磨選試驗(yàn)。

4.1 一段磨礦—強(qiáng)磁選試驗(yàn)

取姑山鐵礦選礦廠中碎產(chǎn)品（-75 mm）破碎至-2 mm，磨細(xì)至現(xiàn)場選礦工藝流程最終磨礦粒度（-0.074 mm占85%）進(jìn)行強(qiáng)磁選試驗(yàn)，1粗1掃流程的粗選精礦與掃選精礦合并為混合精礦，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

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從表3可見，一段磨礦粒度-0.074 mm 85%的條件下，僅通過一段強(qiáng)磁選獲得的精礦鐵回收率低，尾礦鐵含量高，但通過1次粗選1次掃選可以拋除鐵品位20.90%的尾礦，因此采用1粗1掃流程進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2 再磨—陰離子反浮選試驗(yàn)

將一階段1粗1掃強(qiáng)磁選混合精礦再磨至不同細(xì)度，直接進(jìn)行陰離子反浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程為1粗1精，因是探索試驗(yàn)，故未進(jìn)行詳細(xì)的藥劑用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

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從表4可見，直接再磨—浮選，鐵精礦鐵品位提高幅度有限，最高也僅60.56%，原因可能是磨礦粒度很細(xì)，部分鐵礦物泥化影響了浮選效果，故考慮將一階段強(qiáng)磁精礦再磨后先經(jīng)強(qiáng)磁選脫泥，再進(jìn)行浮選試驗(yàn)。

4.3 二段磨礦—強(qiáng)磁—陰離子反浮選試驗(yàn)

因一階段強(qiáng)磁選混合精礦再磨直接浮選效果不理想，故將一階段強(qiáng)磁選混合精礦再磨礦至不同細(xì)度，進(jìn)行強(qiáng)磁—陰離子反浮選試驗(yàn)。強(qiáng)磁選主要是為了拋尾、脫泥，因此選擇了高磁場強(qiáng)度并增加強(qiáng)磁掃選，粗選、掃選的精礦合并后以NaOH為pH調(diào)整劑、淀粉為抑制劑、石灰為活化劑、RA-915為捕收劑進(jìn)行1粗1精陰離子反浮選；試驗(yàn)藥劑用量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)條件及結(jié)果見表5。

由表5可見，二段磨礦后先經(jīng)強(qiáng)磁選后再浮選，陰離子反浮選指標(biāo)大為改善，二段磨礦細(xì)度為-0.030 mm占87%時(shí)，可獲得鐵品位63.96%的鐵精礦，浮選開路試驗(yàn)作業(yè)回收率56.92%，可定性說明將姑山鐵精礦鐵品位提高至63%以上技術(shù)上是可行的；受實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)磁選機(jī)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度上限（1.0 T）所限制，強(qiáng)磁選尾礦鐵品位較高，為40.65%，金屬流失嚴(yán)重。因此，有必要采用更高背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行強(qiáng)磁選試驗(yàn)（現(xiàn)有生產(chǎn)實(shí)踐中脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)背景磁感應(yīng)強(qiáng)度最高可達(dá)1.8 T）。

4.4 推薦選礦工藝流程

由上述探索試驗(yàn)結(jié)果可知，姑山赤鐵礦石采用階段磨礦—階段強(qiáng)磁選—陰離子反浮選工藝提高鐵精礦品位至63%以上技術(shù)上是可行的，因此在后續(xù)的研究工作中擬推薦按圖4所示原則流程進(jìn)行更為詳細(xì)的選礦試驗(yàn)研究工作。

5 結(jié)論

（1）對姑山赤鐵礦石進(jìn)行了階段磨礦—階段強(qiáng)磁選—陰離子反浮選流程探索試驗(yàn)，在最終磨礦粒度-0.030 mm占87%的條件下，可獲得鐵品位63.96%的浮選鐵精礦，說明將姑山赤鐵礦石鐵精礦品位提高至63%以上在技術(shù)上可行。

（2）姑山赤鐵礦石嵌布粒度極微細(xì)，最終磨礦粒度需達(dá)到-0.030 mm占90%，甚至更細(xì)，為降低磨礦能耗，有必要在入磨前進(jìn)行高壓輥磨—濕式強(qiáng)磁預(yù)選拋尾試驗(yàn)，以期降低入磨礦量并提高入磨物料可磨性，再對預(yù)選精礦進(jìn)行磨選試驗(yàn)。

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（3）探索試驗(yàn)時(shí)受強(qiáng)磁選機(jī)磁場強(qiáng)度上限（1.0 T）限制，強(qiáng)磁選尾礦鐵品位較高（一段、二段強(qiáng)磁選尾礦鐵品位分別為20.90%、40.65%），金屬流失嚴(yán)重，有必要采用更高磁場強(qiáng)度的脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行強(qiáng)磁選試驗(yàn)。

（4）從陰離子反浮選實(shí)驗(yàn)室選別指標(biāo)來看，浮選前作業(yè)前增加強(qiáng)磁選有利于改善浮選指標(biāo)，強(qiáng)磁選還可起到脫泥作用，因此脫泥浮選、絮凝脫泥浮選，也是今后的重要研究方向。