何云林 徐小革 胡振宇 王 潤 董勖壯3

（1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司齊大山分公司）

某礦山采區(qū)隨著采場掘進(jìn)深度快速加深，礦石性質(zhì)發(fā)生變化，對公司采選生產(chǎn)帶來一定影響。礦山礦石類型較復(fù)雜，有磁鐵貧礦、赤鐵貧礦、碳酸鐵型較高磁鐵貧礦等，通過先進(jìn)的巖礦鑒定手段及圖像自動分析系統(tǒng)了解各類型礦石的礦石工藝礦物學(xué)特征。利用強(qiáng)磁選及陰離子反浮選試驗(yàn)研究了各類型礦石的可選性。依據(jù)得出的礦石工藝礦物學(xué)性質(zhì)及可選性試驗(yàn)結(jié)果，為礦山合理采礦及選廠配礦選別提供了科學(xué)依據(jù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分

為詳細(xì)了解采區(qū)的礦石性質(zhì)，根據(jù)采場條件及礦石性質(zhì)將采區(qū)內(nèi)礦石圈定為5種礦石類型，依次命名為硅酸鹽礦物含量較高的透閃礦、磁性率高的磁性礦、赤鐵礦含量高的砬子山紅礦、碳酸鐵含量高的半氧化礦和碳酸鐵含量高且礦物嵌布粒度細(xì)的難選礦5種礦石類型[1]。各類型礦石鐵物相和多元素分析結(jié)果分別見表1和表2。

由表1、表2 可知，各類型礦石為高硅、貧鐵低硫磷貧鐵礦石。礦石中硫含量均低于0.2%，遠(yuǎn)低于鐵礦石的允許值0.5%。磷含量均低于0.1%，錳含量都低于0.1%。各類型礦石全鐵品位多在30%～32%，透閃礦、磁性礦、難選礦磁性鐵含量較高；半氧化礦磁性率居中；砬子山礦為赤鐵貧礦。透閃礦、磁性礦、砬子山礦碳酸鐵含量低，均低于1%，對礦石選別影響較小；半氧化礦與難選礦中碳酸鐵含量偏高，達(dá)4%。

1.2 礦石礦物成分分析

由表3可知，透閃礦及磁性礦是以磁鐵礦為主的磁性礦，其他含鐵礦物則較少；砬子山礦則為含少量磁鐵礦的赤鐵礦石；半氧化礦為含磁鐵礦的碳酸鹽型赤鐵礦石；難選礦為含赤鐵礦的碳酸鹽型磁鐵礦石。

2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的構(gòu)造以條帶狀構(gòu)造為主，同時發(fā)育揉皺狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造等。從采區(qū)取樣時可以看出，條帶狀構(gòu)造和隱條帶構(gòu)造礦石往深部均有減少趨勢，而與構(gòu)造作用有關(guān)的揉皺狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造礦石則略有增加，細(xì)條帶狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造發(fā)育的巖石可磨度特性略差，如難選礦。細(xì)條帶狀構(gòu)造較多的半氧化礦及難選礦對其礦物單體解離影響較大。

3 礦石嵌布特征

脈石礦物多呈半自形—自形晶，如閃石類礦物；石英則多呈集合體狀產(chǎn)出，為他形晶，極細(xì)粒與鐵礦物共生或呈包裹體狀態(tài)，與其他礦物呈復(fù)雜接觸關(guān)系；磁鐵礦呈中—細(xì)粒半自形到他形，半假象礦石的邊緣有赤鐵礦氧化邊，這部分赤鐵礦晶形較差，邊緣接觸關(guān)系復(fù)雜。

通過野外及顯微鏡下巖相分析，硅酸鹽礦物都是閃石類礦物和少量綠泥石。碳酸鹽礦物則以方解石為主，含少量菱鐵礦、白云石等。幾種主要含鐵礦物及對選別影響較大的礦物統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

透閃礦礦石中閃石類礦物略多，其礦物接觸關(guān)系較簡單。半氧化礦及難選礦礦石中礦物多為不等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，與石英接觸關(guān)系較復(fù)雜，對礦石可磨度及單體解離具有一定影響。各類型礦石嵌布粒度測定結(jié)果見表4。

由表4 可知，鐵礦物嵌布粒度均較好（難選礦除外），鐵礦物及脈石礦物嵌布粒度分別達(dá)到50 μm 以上，均較粗，且-15 μm 礦物含量較少，在鞍山式鐵礦中也屬嵌布粒度略粗的礦石，但難選礦粒度偏細(xì)，這將影響其礦石的可磨度及礦物單體解離。

4 各類型礦石可選性試驗(yàn)

對各類型礦石進(jìn)行可磨度試驗(yàn)，將原礦磨至-0.074 mm 含量60%，70%，80%，90%，95%的產(chǎn)品進(jìn)行分析和解離度測定分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：半氧化礦與難選礦相對難磨，2～0 mm 礦石磨礦15 min，-0.074 mm 粒級含量均可低于55%，比其他類型礦石低10 個百分點(diǎn)；磨礦30 min，-0.074 mm 粒級含量達(dá)80%左右，比其他類型礦石低5 個百分點(diǎn)。5 種礦石可磨性由易到難依次為磁性礦、透閃礦、砬子山礦、半氧化礦和難選礦。

為適應(yīng)選廠弱磁—強(qiáng)磁—陰離子反浮選生產(chǎn)流程[2]，將各類礦石磨至-0.074 mm 粒級含量90%～92%，進(jìn)行弱磁—強(qiáng)磁選別試驗(yàn)，將弱磁精及強(qiáng)磁精合并為混磁精，對各混磁精進(jìn)行開路浮選試驗(yàn)。

一段弱磁機(jī)磁場強(qiáng)度0.12 T，一段強(qiáng)磁機(jī)磁場強(qiáng)度分別設(shè)為0.8，0.9，1.0 T，最佳選別條件及試驗(yàn)結(jié)果見表5、表6。

由表5可知，5種類型礦石強(qiáng)尾鐵品位均較低；透閃礦、磁性礦比較好選，可獲得高品位混磁精精礦和低品位尾礦；砬子山礦、難選礦居中，半氧化礦中碳酸鐵含量較高，選別指標(biāo)較差，屬于弱磁—強(qiáng)磁選別的較難選礦石。

由表6 可知，透閃礦、磁性礦及砬子山礦浮選選別效果較好，半氧化礦及難選礦最終浮選選別指標(biāo)較差，這與半氧化礦及難選礦礦石中碳酸鐵含量較高、細(xì)條帶狀構(gòu)造、細(xì)粒致密構(gòu)造發(fā)育及礦物接觸關(guān)系復(fù)雜有關(guān)。

5 綜合配礦試驗(yàn)

因?yàn)樯a(chǎn)入選時，不可能單獨(dú)入選某種礦石，結(jié)合各部位礦石儲量及礦石可選性，為保證生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，對入選礦石進(jìn)行了合理配礦研究。

5.1 配礦方案

現(xiàn)開采境界內(nèi)透閃礦:磁性礦:砬子山礦:半氧化礦:難選礦剩余儲量比大致為30∶30∶20∶15∶5[3-5]。受選廠生產(chǎn)流程限制，難選礦與半氧化礦入選總量占比須低于15%。綜合配礦試驗(yàn)各類型礦石配礦比透閃礦:磁性礦:砬子山礦:半氧化礦:難選礦定為32∶32∶21∶10∶5。綜合配礦鐵物相分析結(jié)果見表7。

由表7 可知，綜合配礦屬磁性礦石，含有1.43%的碳酸鐵和1.00%的硅酸鐵，屬含赤鐵磁鐵貧礦。

5.2 綜合配礦弱磁—強(qiáng)磁選別結(jié)果

將原礦磨至-0.074 mm90.5%，進(jìn)行一段弱磁、一段強(qiáng)磁選別試驗(yàn)，弱磁選機(jī)磁場強(qiáng)度為0.12 T，考慮半氧化礦、難選礦的強(qiáng)磁選別條件，一段強(qiáng)磁選機(jī)的最佳磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.9 T，選別數(shù)質(zhì)量流程見圖1。

由圖1 可見，原礦磨至-0.074 mm90.5%，經(jīng)一段弱磁一段強(qiáng)磁選別后，獲得了混磁精礦鐵品位45.24%、產(chǎn)率65.27%、強(qiáng)磁尾礦鐵品位5.63%的選別指標(biāo)。

5.3 混磁精礦陰離子反浮選試驗(yàn)

5.3.1 混磁精礦鐵物相分析

對混磁精礦進(jìn)行鐵物相分析，結(jié)果見表8。

由表8可知，混磁精礦中碳酸鐵含量1.40%，硅酸鐵含量1.03%，磁性礦含量32.32%，占全鐵含量的71.44%，赤、褐鐵含量8.11%，占全鐵含量的17.93%，混磁精礦中磁性鐵含量較高。

5.3.2 混磁精礦開路浮選條件試驗(yàn)

混磁精礦鐵品位45.24%，粒度-0.074 mm 90.5%，浮選礦漿pH 值調(diào)整劑為NaOH，抑制劑為淀粉，活化劑為CaO，捕收劑為LKY。浮選作業(yè)采用1 粗1 精3掃流程對其進(jìn)行不同藥劑制度的開路反浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表9。

由表9 可知，條件2 的浮選精礦鐵品位、產(chǎn)率及浮選尾礦鐵品位比較理想，確定條件2為最佳藥劑制度?；齑啪V在最佳藥劑制度陰離子反浮選作業(yè)選別后，開路試驗(yàn)獲得了浮選精礦鐵品位68.54%、作業(yè)產(chǎn)率40.87%、浮尾鐵品位13.35%的選別指標(biāo)。

5.3.3 綜合配礦混磁精最佳條件閉路浮選試驗(yàn)

根據(jù)開路浮選條件試驗(yàn)結(jié)果，采用最佳藥劑用量進(jìn)行1粗1精3掃閉路浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表10。

由表10 可知，綜合配礦混磁精礦經(jīng)1 粗1 精3掃，可獲得浮精鐵品位67.86%，作業(yè)產(chǎn)率56.66%，浮尾品位15.67%的選別指標(biāo)。

5.3.4 綜合配礦弱磁—強(qiáng)磁—反浮選流程選別結(jié)果

綜合配礦弱磁—強(qiáng)磁—反浮選數(shù)質(zhì)量流程見圖2。

由圖2 可見，綜合配礦經(jīng)過上述試驗(yàn)選別，獲得了綜合精礦鐵品位67.86%、產(chǎn)率36.98%，綜合尾礦鐵品位10.14%、產(chǎn)率63.02%的較好指標(biāo)。

6 結(jié)語

（1）某礦石各類型礦石為高硅、低硫磷貧鐵礦石，礦石中的硫含量均小于0.3%，接近鐵礦石的允許值0.5%，磷含量在合格范圍之內(nèi)。透閃礦、磁性礦、難選礦磁性鐵含量較高，半氧化礦磁性率居中，砬子山礦為磁鐵赤鐵貧礦，其磁性率最低。半氧化礦與難選礦中碳酸鐵含量較高，對浮選選別影響較大。

（2）礦石以粒度中—細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)為主，同時發(fā)育交代結(jié)構(gòu)、包裹體結(jié)構(gòu)等。半氧化礦、難選礦細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)及細(xì)條帶狀構(gòu)造較發(fā)育，導(dǎo)致半氧化礦、難選礦較難磨難選。

（3）5 種礦樣的磁選試驗(yàn)及開路浮選條件試驗(yàn)的選別指標(biāo)對比結(jié)果表明，透閃礦、磁性礦比較好選，可獲得高品位的精礦和低品位尾礦，磁性礦居中，半氧化礦和難選礦中碳酸鐵含量較高，選別指標(biāo)較差，屬于較難選礦石。

（4）根據(jù)選廠生產(chǎn)流程及各類型礦石可選性試驗(yàn)結(jié)果，將難選礦與半氧化礦入選總量控制在15%。綜合配礦試驗(yàn)，各類型礦石透閃礦∶磁性礦∶砬子山礦∶半氧化礦∶難選礦配礦比為32∶32∶21∶10∶5。

（5）將原礦磨至-0.074mm 90.5%，經(jīng)一段弱磁選（0.12 T）和一段強(qiáng)磁選（0.9 T）試驗(yàn)，拋掉部分合格尾礦，獲得混磁精礦鐵品位45.24%，給入反浮選作業(yè)，最終獲得了綜合精礦鐵品位67.86%、產(chǎn)率36.98%，綜合尾礦鐵品位10.14%、產(chǎn)率63.02%的較好指標(biāo)。