郭志強(qiáng) 廖國平，2 謝美芳 李承凱 林欣威 危 雄

(1.贛州金環(huán)磁選科技裝備股份有限公司，江西 贛州 341000；2.贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000)

自二十一世紀(jì)以來，我國國民經(jīng)濟(jì)一直保持著中高速增長，刺激了在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起支撐作用的鋼鐵工業(yè)大幅增長，作為鋼鐵工業(yè)原料的鐵礦石價格水漲船高，而我國高品位鐵礦石原料缺口較大，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)鐵礦石原料80%以上依賴進(jìn)口[1-3]。進(jìn)口鐵礦石在加工分選過程中，先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)能在最大程度上使有用礦物和脈石礦物實(shí)現(xiàn)分離，大幅提高進(jìn)口鐵礦石的利用率，減少資源浪費(fèi)。隨著科技的進(jìn)步及大量選礦設(shè)備的更新，在我國大量選礦工作者不懈努力下，在鐵礦石選礦方面研制出了清潔高效的分選設(shè)備─SLon高梯度磁選機(jī)[4-6]。SLon高梯度磁選機(jī)是通過磁力、重力和水流脈動沖擊力的綜合力場來分選磁性礦物和非磁性礦物磁選設(shè)備。經(jīng)過30多年的發(fā)展和創(chuàng)新，SLon高梯度磁選機(jī)具有使用和維護(hù)成本低、選礦效率高、設(shè)備作業(yè)率高、清潔無污染、使用壽命長、單位選礦能耗低等優(yōu)點(diǎn)，其在金屬礦磁選回收和非金屬礦磁選提純等方面廣泛應(yīng)用[7-8]。

本文所研究礦石來自國外某進(jìn)口鐵礦，該進(jìn)口鐵礦原礦含TFe達(dá)到49.11%，研究目的是通過SLon高梯度磁選機(jī)對該礦石中的鐵進(jìn)行有效回收，通過磁選提高精礦鐵品位，同時保證較高的鐵回收率。工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，該礦物中含鐵礦物主要包括赤鐵礦、磁鐵礦和極少量褐鐵礦，赤鐵礦和少量褐鐵礦與脈石礦物緊密共生，難以通過機(jī)械磨礦達(dá)到完全解離，極大地影響了鐵的回收。根據(jù)該礦石的特點(diǎn)進(jìn)行了一系列選礦試驗(yàn)，最終獲得鐵精礦品位63.24%、鐵回收率93.67%的良好指標(biāo)，為國內(nèi)進(jìn)口鐵礦采用SLon高梯度磁選機(jī)磁選回收利用提供了參考及試驗(yàn)依據(jù)[9]。

1 工藝礦物學(xué)研究

為了解該礦物礦石性質(zhì)和鐵的賦存狀態(tài)，對其進(jìn)行化學(xué)多元素分析和鐵的物相分析。礦物化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鐵的物相分析結(jié)果見表2。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 鐵金屬物相分析結(jié)果

通過礦樣的多元素分析和鐵的物相分析發(fā)現(xiàn)，礦樣中除了鐵元素以外，還含有Si、Al、Ca、Mg等元素，鐵元素主要賦存在赤鐵礦、磁鐵礦及少量褐鐵礦中，其中磁鐵礦和赤鐵礦磁性較強(qiáng)，屬于易磁選礦物，褐鐵礦磁性相對較弱，屬于較難磁選礦物。為進(jìn)一步查明鐵礦與其它脈石礦物共生關(guān)系，對該礦物進(jìn)行了顯微結(jié)構(gòu)分析，如圖1所示。

圖1 礦樣中主要礦物嵌布關(guān)系

由圖1可知，塊狀赤鐵礦中包裹粒狀磁鐵礦、褐鐵礦交代共生，呈脈狀、網(wǎng)狀穿插嵌布于脈石礦物中(見圖1(a)、(b))，赤鐵礦、褐鐵礦和硬錳礦呈環(huán)帶狀、同心環(huán)狀交互共生(見圖1(c)、(d))。部分赤鐵礦和褐鐵礦嵌布粒度過細(xì)，難以解離，將會影響磁選鐵精礦中鐵的品位和回收率[10]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)礦樣為國外某進(jìn)口鐵礦，在磨礦濃度為50%條件下磨至目標(biāo)粒度，強(qiáng)磁性礦物采用SCT-44永磁磁選機(jī)弱磁選，弱磁性礦物采用SLon-100周期式脈動高梯度磁選機(jī)強(qiáng)磁選，磁選產(chǎn)物通過過濾、烘干、稱重、制樣、化驗(yàn)，最終計算各產(chǎn)品的磁選指標(biāo)。

2.2 條件試驗(yàn)流程

通過工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，礦物中有部分磁鐵礦為強(qiáng)磁性鐵，首先應(yīng)進(jìn)行弱磁選選出強(qiáng)磁性礦物，再通過強(qiáng)磁一粗一掃兩次選，選出弱磁性礦物，具體試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 條件試驗(yàn)流程圖

2.3 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

磨礦的目的是實(shí)現(xiàn)目的礦物與脈石礦物的單體解離，在磁選試驗(yàn)中，過大的磨礦粒度會使得目的礦物無法得到有效單體解離，從而影響精礦選礦指標(biāo)，過小的磨礦粒度則會大大增加選礦能耗[11]。為了確定合適的磨礦細(xì)度展開了磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 磨礦細(xì)度對磁選指標(biāo)的影響

磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)只進(jìn)行了弱磁一次選和強(qiáng)磁一次選，弱磁精礦和強(qiáng)磁精礦合為綜合精礦。由圖3可知，隨著磨礦粒度變細(xì)，綜合精礦Fe品位增加，F(xiàn)e回收率降低。綜合考慮精礦品位和回收率及磨礦成本，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量為70%較為合適。

2.4 強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

在采用SLon高梯度磁選機(jī)的選礦流程中，弱磁選的作用是預(yù)先將強(qiáng)磁性礦物分離，防止強(qiáng)磁性礦物堵塞磁介質(zhì)，從而影響強(qiáng)磁選效果。該礦物中強(qiáng)磁性礦物磁鐵礦占比較低，低于10%，因此弱磁選磁場強(qiáng)度采用1 000 Gs即可。為了找出強(qiáng)磁粗選階段的最佳磁場強(qiáng)度，在弱磁磁場強(qiáng)度為1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度為變量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，弱磁精礦和強(qiáng)磁粗選精礦合為綜合精礦，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 強(qiáng)磁粗選場強(qiáng)對磁選指標(biāo)的影響

由圖4可知，隨著強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度增加，綜合精礦Fe品位降低，F(xiàn)e回收率增加，當(dāng)強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度超過7 000 Gs時，F(xiàn)e品位下降幅度變大，難以獲得高品位精礦產(chǎn)品，綜合考慮品位和回收率，選擇粗選磁場強(qiáng)度為7 000 Gs較為合適。

2.5 強(qiáng)磁掃選磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

通過上述試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該礦物通過一次弱磁選加一次強(qiáng)磁選得到的綜合精礦回收率過低，造成了資源浪費(fèi)，因此強(qiáng)磁尾礦需再加一道掃選作業(yè)才能使礦物得到高效回收。為了找出強(qiáng)磁掃選階段最佳磁場強(qiáng)度，在弱磁磁場強(qiáng)度為1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度為7 000 Gs、強(qiáng)磁掃選磁場強(qiáng)度為變量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，弱磁精礦、強(qiáng)磁粗選精礦和強(qiáng)磁掃選精礦合為綜合精礦，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 強(qiáng)磁掃選場強(qiáng)對磁選指標(biāo)的影響

由圖5可知，隨著強(qiáng)磁掃選磁場強(qiáng)度增加，綜合精礦Fe品位降低，F(xiàn)e回收率增加，當(dāng)強(qiáng)磁掃選磁場強(qiáng)度超過11 000 Gs時，F(xiàn)e品位逐漸低于63%，無法獲得合格的鐵精礦產(chǎn)品，綜合考慮鐵品位和回收率，選擇掃選磁場強(qiáng)度為11 000 Gs較為合適。

2.6 脈動沖次條件試驗(yàn)

SLon高梯度磁選機(jī)的脈動裝置可以提高礦物在分選時的松散程度，提高精礦品位，同時具有防止磁介質(zhì)堵塞的作用，因此脈動沖次的大小也是決定磁選指標(biāo)好壞的重要條件之一。為了找出最佳脈動沖次，在弱磁磁場強(qiáng)度為1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度為7 000 Gs、強(qiáng)磁掃選磁場強(qiáng)度為11 000 Gs、脈動沖次為變量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，弱磁精礦、強(qiáng)磁粗選精礦和強(qiáng)磁掃選精礦合為綜合精礦，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 脈動沖次對磁選指標(biāo)的影響

由圖6可知，隨著脈動沖次增加，綜合精礦Fe品位增加，F(xiàn)e回收率降低，當(dāng)脈動沖次超過210 r/min時，F(xiàn)e品位上升幅度不大，但Fe回收率下降幅度變大。而在實(shí)際生產(chǎn)中，脈動沖次越大，對脈動裝置損耗越大，綜合考慮品位、回收率和脈動裝置損耗，選擇脈動沖次為210 r/min較為合適。

2.7 連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)

通過以上條件試驗(yàn)，確定該礦物磁選條件為弱磁選采用磁場強(qiáng)度1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選和掃選場強(qiáng)分別采用7 000 Gs和11 000 Gs、強(qiáng)磁選機(jī)脈動沖次采用210 r/min。在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上開展了連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)，弱磁選機(jī)采用SCT-44永磁磁選機(jī)，強(qiáng)磁選機(jī)采用SLon-500立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，其試驗(yàn)流程如圖2所示，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)具有獨(dú)特的磁系結(jié)構(gòu)，磁場力大，對弱磁性礦物捕收能力強(qiáng)，可顯著提高磁性精礦的品位，而且對細(xì)粒級磁性礦物具有較高的回收率。由表3可知，通過連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)可獲得鐵品位63.24%、鐵回收率93.67%的綜合精礦，在保證了鐵精礦品位達(dá)到63%的同時，鐵回收率超過了90%，且尾礦鐵品位降低至11.51%，試驗(yàn)指標(biāo)良好，為國內(nèi)進(jìn)口鐵礦采用SLon高梯度磁選機(jī)磁選回收利用提供了參考及試驗(yàn)依據(jù)。

3 結(jié)論

1)國外某進(jìn)口鐵礦TFe含量49.11%，工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)塊狀赤鐵礦中包裹粒狀磁鐵礦、褐鐵礦交代共生，呈脈狀、網(wǎng)狀穿插嵌布于脈石礦物中，赤鐵礦、褐鐵礦和硬錳礦呈環(huán)帶狀、同心環(huán)狀交互共生。部分赤鐵礦和褐鐵礦嵌布粒度過細(xì)難以解離，因此將會影響磁選鐵精礦中鐵的品位和回收率。

2)通過條件試驗(yàn)確定該礦物磁選條件為弱磁選采用磁場強(qiáng)度1 000 Gs、強(qiáng)磁粗選和掃選場強(qiáng)分別采用7 000 Gs和11 000 Gs、強(qiáng)磁選機(jī)脈動沖次采用210 r/min。在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了連續(xù)擴(kuò)大半工業(yè)試驗(yàn)，弱磁選機(jī)采用SCT-44永磁磁選機(jī)、強(qiáng)磁選機(jī)采用SLon-500立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，可獲得鐵品位63.24%、鐵回收率93.67%的綜合精礦，試驗(yàn)指標(biāo)良好，為國內(nèi)進(jìn)口鐵礦采用SLon高梯度磁選機(jī)磁選回收利用提供了參考及試驗(yàn)依據(jù)。