蘇興國，馬自飛，楊 光，馬藝聞，袁立賓，金 磊

（1.鞍山鋼鐵集團有限公司 東鞍山燒結(jié)廠，遼寧 鞍山 114001；2.遼寧科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

某燒結(jié)廠礦石原料含有較多碳酸鹽礦物，且以菱鐵礦為主，采用“分步浮選”工藝來達到較好的生產(chǎn)指標(biāo)［1-3］。但隨著礦石的逐年開采，礦物組成也在不斷發(fā)生著變化。近年來，某燒結(jié)廠“分步浮選”時，發(fā)現(xiàn)浮選藥劑用量遠大于常規(guī)反浮選工藝中藥劑用量。為了探明其原因進而實現(xiàn)反浮選過程藥劑制度的優(yōu)化，需要進行深入的礦物學(xué)分析，進一步明確混合磁選精礦礦石性質(zhì)。已有研究從浮選機理和藥劑等方面進行了分析［4-6］，但未能完全解決藥劑用量過大的問題。自動礦物分析儀（Mineral liberation analyser，MLA）是近年迅速發(fā)展起來的工藝礦物學(xué)研究手段，在鉛鋅礦、膠磷礦、稀土礦物等研究中廣泛應(yīng)用［7-9］。本文采用MLA自動礦物分析儀全面表征混合磁選精礦的礦石性質(zhì)，為分析后續(xù)浮選藥劑制度優(yōu)化提供更完整的數(shù)據(jù)支撐。

1 原料及分析方法

樣品取自某燒結(jié)廠分選流程中的混合磁選精礦。礦樣經(jīng)脫水處理后，經(jīng)過篩分、混勻、縮分，制得測試樣品。

首先進行檢測樣品預(yù)處理，取100 g均質(zhì)樣品，篩分后用5 g環(huán)氧樹脂和固化劑充分混勻固化，采用歐譜檢測儀器有限公司OU6310型號金相試樣磨拋機進行拋光，再使用北京博遠微納公司ETD-2000C型離子濺射蒸發(fā)儀進行噴碳處理。

樣品在放大254.74倍的條件下用X射線模式（BSE、XBSE）進行測試。礦物分析的工作距離為10.82 mm，測量精度為每個像素0.56μm，探針電流為10 nA，總電子束加速電壓為20 kV。以環(huán)氧樹脂為背景（BSE灰度值<35），以金屬為上限（BSE灰度值>255），設(shè)置背散射電子（BSE）圖像灰度級校準(zhǔn)。測試得到的數(shù)據(jù)由MLA特定軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 物相分析

通過MLA自動礦物分析儀結(jié)合掃描電鏡、能譜分析儀對該混合磁選精礦進行物相分析，測試結(jié)果詳見表1?；旌洗胚x精礦的主要有用礦物是磁/赤鐵礦，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.06%。主要脈石礦物是石英，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.00%，其次為綠泥石、斜方輝石、鐵鈉透閃石、伊利石、鈉長石、白云石，含有少量的角閃石、方解石、鋇冰長石、直閃石、黑云母、正長石、鐵質(zhì)輝石、斜綠泥石、鈮葉石、鈣鎂閃石、菱鐵礦、磷灰石、黃鐵礦，并含有極少量的海綠石、鐵白云石、三斜鐵輝石、阿姆斯特朗巖、高嶺土等。混合磁選精礦礦物組成非常復(fù)雜，都會對后續(xù)浮選藥劑用量產(chǎn)生影響。

表1 混合磁選精礦的礦物定量結(jié)果Tab.1 Mineral quantitative results of mixed magnetic concentrate

2.2 Fe元素在礦物中的分布

混合磁選精礦中Fe元素的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。Fe元素主要分布在磁/赤鐵礦中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.05%；其次分布在綠泥石、鐵鈉透閃石和斜方輝石中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為6.02%、3.43%和2.78%；少量分布在黑云母、鐵質(zhì)輝石、菱鐵礦、鈮葉石、黃鐵礦、直閃石、伊利石、斜綠泥石中；痕量分布在輝鐵巖、尖晶石、海綠石、鐵白云石、脆砷鐵礦、綠簾石、鈣鐵榴石、鈦鐵礦、磷鎢礦、綠鱗石、次透輝石等。對浮選過程影響較大的菱鐵礦含量很低，只有0.56%。

表2 混合磁選精礦中Fe元素的化學(xué)物相分析結(jié)果Tab.2 Chemical analysis of Fe in mixed magnetic concentrate

含鐵礦物種類繁多，且眾多含鐵礦物均為脈石礦物，在分步浮選工藝和陰離子反浮選工藝中均不能對含鐵脈石礦物進行高效分選，眾多含鐵脈石礦物會顯著降低精礦的品位。

2.3 化學(xué)元素分析

混合磁選精礦經(jīng)能譜分析檢測出來的元素主要有Fe、O、Si、Mg、Ca、Al等，S、P等其他元素含量很少?；瘜W(xué)元素分析結(jié)果如表3所示。

表3 混合磁選精礦中多元素分析結(jié)果Tab.3 Multi element analysis of mixed magnetic concentrate

2.4 粒度分布

混合磁選精礦的粒度以及其中磁/赤鐵礦和石英粒度分布檢測結(jié)果詳見表4、表5和圖1。礦、磁/赤鐵礦和石英的粒度粗細順序為：混合磁選精礦<磁/赤鐵礦<石英，且混合磁選精礦中的其他脈石礦物的粒度較細，易于泥化，容易吸附罩蓋在磁/赤鐵礦表面，增加浮選分離難度，也使藥劑用量增加［10］。

圖1 混合磁選精礦、磁/赤鐵礦和石英的粒度分布曲線Fig.1 Particle size distribution curves of mixed magnetic concentrate，magnetite/hematite，and quartz

表4 混合磁選精礦及磁/赤鐵礦與石英粒度分布Tab.4 Particle size distributions of mixed magnetic concentrate，magnetite/hematite，and quartz

表5 混合磁選精礦及磁/赤鐵礦與石英的P值表Tab.5 P values of mixed magnetic concentrate，magnetite/hematite，and quartz

2.5 單體解離度分析

混合磁選精礦中的磁/赤鐵礦和石英與其他含量較多礦物的連生關(guān)系見表6，磁/赤鐵礦、石英單體解離度檢測結(jié)果見表7。

表6 混合磁選精礦中磁/赤鐵礦和石英與其他礦物的連生關(guān)系Tab.6 Association of magnetite/hematite and quartz with other minerals in mixed magnetic concentrate

表7 不同連生比例下磁/赤鐵礦和石英的分配百分含量，%Tab.7 Distribution percentages of magnetite/hematite and quartz at different successive ratios，%

混合磁選精礦、磁/赤鐵礦和石英的粒度主要是小于0.074 mm的物料，80%的物料粒度分別小于32.07μm、35.80μm和39.90μm?；旌洗胚x精

磁/赤鐵礦100%單體解離的顆粒僅占22.94%，石英100%單體解離的顆粒占41.48%。磁/赤鐵礦和石英與眾多的礦物都有連生關(guān)系。與磁/赤鐵礦連生含量較多的礦物是石英、鈮葉石、角閃石、綠泥石、鐵鈉透閃石和斜方輝石等。與石英連生含量較多的礦物是磁/赤鐵礦、角閃石、綠泥石、鐵鈉透閃石和斜方輝石等。石英與磁/赤鐵礦連生含量最高，當(dāng)連生顆粒進入鐵精礦會降低鐵精礦品位，進入尾礦會提高尾礦品位降低鐵精礦回收率；磁/赤鐵礦與其他礦物連生會帶來同樣的結(jié)果，當(dāng)連生顆粒進入鐵精礦會降低鐵精礦品位，進入尾礦會提高尾礦品位降低鐵精礦回收率；石英與其他礦物連生會降低對石英分選的選擇性，在浮選分離過程中，石英連生體浮選進入精礦會造成浮選精礦品位偏低，石英連生體（連生體為含鐵礦物）進入尾礦會造成浮選回收率偏低。

2.6 Fe理論品位與回收率關(guān)系

混合磁選精礦中Fe元素的理論最高回收率與精礦品位之間的關(guān)系如圖2所示。隨著精礦品位的升高，理論最高回收率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。當(dāng)要求達到的精礦品位為65%的情況下，理論最高回收率為85.34%。

圖2 混合磁選精礦中Fe元素的品位與理論最高回收率關(guān)系曲線Fig.2 Relation between grade and theoretical maximum recovery of Fe in mixed magnetic concentrate

3 結(jié)論

（1）采用MLA礦物自動分析儀對某燒結(jié)廠混合磁選精礦進行工藝礦物學(xué)研究，混合精礦的礦物組成非常復(fù)雜，磁/赤鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.06%，脈石礦物以石英為主，占比29%，其次為綠泥石，占比5.89%，對浮選過程影響較大的菱鐵礦含量很低，只有0.56%。（2）粒度粗細順序為：混合磁選精礦<磁/赤鐵礦<石英。混合磁選精礦中脈石礦物粒度較細，易于泥化，增加了浮選分離的難度。（3）磁/赤鐵礦100%單體解離的顆粒占22.94%，石英100%單體解離的顆粒占41.48%，較低的磁/赤鐵礦和石英單體解離度，會顯著降低浮選分離效果，增加藥劑消耗。（4）隨著精礦品位的升高，理論最高回收率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。當(dāng)要求達到的精礦品位為65%的情況下，理論最高回收率為85.34%。